Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

geringer Abundanz. Die meisten natürlichen Biozönosen weisen Abundanzverteilungen auf, die annähernd Lognormal-Verteilungen folgen. Abweichend von Lognormal-Verteilungen haben sie eine „Schulter“ mit einem wesentlich höheren Anteil an Arten geringer Abundanz. Neuere Abundanzmodelle wie Steven Hubbels Unified-Model oder John Hartes Self-Similarity Theory nutzen statistische Verteilungen der Arten im Raum, um diese Schulter in Abweichung von der Lognormal-Verteilung erfolgreich zu beschreiben.

    Abb. 4. 9 Relative Abundanzverteilungen. Logarithmierte Abundanzen der Arten werden der Reihe nach (von der häufigsten zur seltensten Art) aufgetragen. Drei klassische Modelle werden unterschieden: Bei der Broken-Stick-Verteilung sind die Individuen besonders gleichmäßig auf die Arten verteilt, bei der Lognormal-Verteilung gewinnen subdominante Arten an Bedeutung, bei der geometrischen Verteilung gibt es sehr wenige dominante und einige seltene Arten. Abundanzverteilungen in natürlichen Biozönosen zeigen alle Übergänge zwischen diesen Extremen. Am häufigsten tritt eine Lognormal-Verteilung der Abundanzen auf, die mit zunehmendem Artenreichtum eine Schulter aus vielen seltenen Arten ausbildet. (Nach Magurran, 1988.)
4.2.4 Artenzahlen
    Natürliche Biozönosen variieren sehr stark in ihren Artenzahlen: Ökosysteme mit extremen abiotischen Bedingungen (z. B. montane Wüsten) oder starken anthropogenen Einflüssen (Äcker) sind oft artenarm, wohingegen Hot Spots der Biodiversität (tropische Wälder, Korallenriffe) sehr artenreich sein können. Die Gewinnung eines funktionellen Verständnisses zur Erklärung dieserUnterschiede in den Artenzahlen ist ein zentrales Ziel der Biodiversitätsforschung. Nur ein solches funktionales Verständnis ermöglicht die Erhaltung der globalen Biodiversität. Verschiedene Grundmuster der Biodiversität bestimmen die Forschung seit mehreren Jahrzehnten.
    Global ist die Biodiversität durch die geographischen Breitengrade bestimmt. Die Artenzahl vieler taxonomischer Gruppen ist am Äquator am höchsten und sinkt kontinuierlich mit abnehmenden Breitengraden in Richtung beider Pole (Abb. 4. 10 ). Dies erzeugt eine buckelförmige Verteilung der Artenzahlen entlang der Breitengrade. Eine solche Verteilung der Artenzahlen entlang der Breitengrade wurde unter anderem für Vögel, Säugetiere, Amphibien und Reptilien dokumentiert. Die hohe Artenzahl am Äquator wurde unter anderem mit einer höheren Energieverfügbarkeit (stärkere Sonneneinstrahlung, längere produktive Saison), einer geringeren Produktivität der Ökosysteme, mit der Zunahme der Fläche auf den Kontinenten in Richtung Äquator und einer Abnahme der Größe von Verbreitungsgebieten (Rapoport-Regel, Siehe hier ) begründet. Insgesamt konnte keines dieser mechanistischen Modelle bislang eine befriedigende Erklärung für die Verteilung der Artenzahlen entlang der Breitengrade liefern. Ähnliche buckelförmige Verteilungen der Artenzahlen wurden entlang von Höhengradienten in Gebirgen (Abb. 4. 10b ) und Tiefengradienten in aquatischen Ökosystemen dokumentiert. Die Höhenlagen der Gebirge und tief gelegene Flachlandbereiche weisen spezialisierte, stenöke Arten auf, die nicht in die jeweils andere Zone vordringen können. Während euryöke Arten entlang des gesamten Gradienten auftreten, mischen sich die beiden Gruppen stenöker Arten in den mittleren Bereichen des Höhengradienten. Auch im Fall der Tiefen- und Höhengradienten haben sich keine einfachen, linearen Erklärungsmodelle bewährt.

    Abb. 4. 10 Artenzahlen entlang von Gradienten. a Artenzahlen von Vögeln entlang eines globalen Breitengradgradienten: Die Artenzahlen sind bei niedrigen Breitengraden (in den Tropen) am höchsten. b Artenzahlen entlang eines Höhengradienten: Die Artenzahlen sind auf den mittleren Höhenstufen am höchsten.

    Abb. 4. 11 Mid-Domain-Modell. a Arten werden mit zufälligem Nischen-Mittelpunkt und zufälligen Nischen-Spannweiten entlang eines hypothetischen Gradienten verteilt. Arten, deren Spannweite sich über den Rand des Gradienten hinaus erstrecken, werden wieder entnommen. Arten mit großen Spannweiten können auf dem Gradienten nur existieren, wenn ihre Nischen-Mittelpunkte zentral auf dem Gradienten liegen, wohingegen Arten mit kleinen Spannweiten auch mit Mittelpunkten auf den Außenbereichen des Gradienten existieren können. Das Dreieck gibt den Bereich der möglichen Nischen-Mittelpunkte in Abhängigkeit von der Spannweite an.