Los efectos directos e indirectos del clima sobre la riqueza impulsan el Gradiente de diversidad latitudinal en árboles forestales

Los efectos directos e indirectos del clima sobre la riqueza impulsan el Gradiente de diversidad latitudinal en árboles forestales.

El clima es ampliamente reconocido como un determinante importante del gradiente de diversidad latitudinal. Sin embargo, la mayoría de los estudios existentes no hacen distinción entre los efectos directos e indirectos del clima, lo que dificulta sustancialmente nuestra comprensión de cómo el clima restringe la biodiversidad a nivel mundial.

Usando datos de 35 parcelas forestales grandes, probamos las hipótesis de las relaciones entre el clima, la topografía, atributos estructurales del bosque (abundancia de tallos, variación del tamaño de los árboles y área basal del rodal) y Riqueza de especies arbóreas para comprender mejor los conductores de los patrones de diversidad de árboles latitudinales. Clima influye directamente en la riqueza de los árboles, con más especies en climas cálidos, húmedos, estacionales y indirectamente, con más especies en mayor abundancia de tallos. Estos resultados implican la limitación directa de diversidad de especies por el estrés climático y una (co) evolución más rápida y partición de nicho más estrecha En climas cálidos. También apoyan la idea de que un mayor número de individuos asociados con alta productividad primaria se dividen para soportar un mayor número de especies.

Palabras clave

Hipótesis de tolerancia al clima, CTFS-ForestGEO, gradiente de diversidad latitudinal, más individuos Hipótesis, relación especie-energía, modelización de ecuaciones estructurales.

INTRODUCCIÓN

Aunque el gradiente de diversidad latitudinal - es decir, el pronunciado Aumento de la riqueza de especies desde los polos hasta el ecuador - ha sido reconocido por siglos (Gaston 2000;

Marrón 2014; Bien 2015; Ricklefs & He 2016; Comita 2017; Kinlock et al. 2018), los factores primarios que determinan este fundamental. El gradiente en biodiversidad sigue sin resolverse. Este gradiente Está formado por una combinación de evolutivo y mecanismos ecológicos (Mittelbach 2012; Brown 2014; Ricklefs & He 2016), con el clima a la vanguardia de la mayoría hipótesis (Kreft & Jetz 2007; Mittelbach 2012; Schluter 2015). Existen numerosos mecanismos interrelacionados a través de qué clima puede influir en la diversidad (fig. 1). Mecanismos principales la configuración del gradiente de diversidad latitudinal incluye el orígenes tropicales de la mayoría de los clados, partición de nicho, cinética de Interacciones ecológicas y evolución y productividad primaria. (Brown 2014).

Los trópicos han actuado como cuna y museo de la biodiversidad, Con la mayoría de clados originarios y persistentes. Allí (Jablonski et al., 2006; Mittelbach et al., 2007; Cavender-Bares et al. 2011; Bowen et al. 2013). Tasas de especiación son más altas en los trópicos, y las tasas más altas de La especiación que la extinción ha llevado a una acumulación de tropical la biodiversidad. Dado que la mayoría de los clados se han originado en el Trópico húmedo, condiciones climáticas asociadas a latitudes más altas. (por ejemplo, temperaturas de congelación, aridez, fuerte estacionalidad) se encuentran como factores de estrés y sólo una parte de los linajes son

Capaz de adaptarse y persistir en estos entornos, dando como resultado En un gradiente latitudinal en la diversidad. Partición de nicho, impulsada por mecanismos bióticos y abióticos,

También juega un papel en la configuración del gradiente de diversidad latitudinal. Especies adaptadas a hábitats más variables abióticamente pueden tolerar una gama más amplia de condiciones abióticas y por lo tanto tienen nichos más amplios, mayores rangos de elevación y los asociados potencial para dispersarse sobre las barreras de la cordillera, y más amplio rangos geográficos (Terborgh 1973; Stevens 1989; Gaston & Chown 1999). Este efecto está compuesto por interacciones bióticas, conduciendo a una alta especialización de nicho en latitudes más bajas (Brown2014). Por lo tanto, la amplitud de nicho y la soltura de las especies "empaquetando" dentro de las comunidades ecológicas y a través de las locales (por ejemplo, topográficas) Los gradientes ambientales aumentan con la latitud. La variación latitudinal en la tasa de evolución y biotecnológica. La especialización de nicho descrita anteriormente es probablemente impulsada por temperatura (marrón 2014). En general, las tasas biológicas tienden a Aumentar con la temperatura a través de los efectos de la temperatura en el Cinética de las reacciones bioquímicas que subyacen al metabolismo.(Brown et al. 2004; Sibly et al. 2012). Específicamente relevante

Aquí, las tasas de evolución del ADN, la especiación y las interacciones biológicas. (por ejemplo, competencia, herbivoría, depredación, parasitismo) todo aumentar con la temperatura (Gillooly et al. 2005; Allen et al. 2006). Esto proporciona una posible explicación mecanicista para Los gradientes latitudinales descritos anteriormente en la tasa de evolución y La co-evolución de la reina roja, que lleva al argumento de Brown. (2014) que "la Reina Roja corre más rápido cuando tiene calor". Mientras que los mecanismos anteriores determinan las especies regionales. piscinas, la riqueza de la parcela local es finalmente limitada por el bosque estructura que incluye el número y tamaño de los individuos que puede coexistir. De hecho, la hipótesis de la especie-energía postula que El clima influye fuertemente en la productividad primaria, o el total Energía disponible para la partición dentro de la mayoría de las comunidades ecológicas, afectando así indirectamente la riqueza de especies a través de su impacto en el número y tamaño de individuos que pueden ser apoyados (Hutchinson 1959; Currie et al. 2004; Brown 2014; Chu et al. 2016b; Storch et al. 2018). Específicamente, ambos brutos y la productividad primaria neta aumenta con la temperatura a través el gradiente latitudinal (Luyssaert et al. 2007). Esta mayor La disponibilidad de energía en los trópicos se puede dividir para apoyar Más individuos. A su vez, más personas podrían representar. más especies debido a un efecto estadístico (especies raras son más probable que esté ausente en muestras pequeñas) y / o en una población más grande

Tamaños por unidad de área, el último de los cuales estaría asociado Con tasas de extinción disminuidas y por lo tanto de mantenimiento. de la riqueza de especies (O'Brien 1998; Srivastava & Lawton 1998; Currie et al. 2004; Storch et al. 2018). Sin embargo, evidencia que esto realmente ocurre es mixto; por ejemplo, mayor abundancia de árboles. (es decir, la abundancia del tallo) no se traduce necesariamente a mayor riqueza de especies (Hawkins et al. 2003; Currie et al. 2004; S? Imov? A et al. 2011; Storch et al. 2018). En gran parte, Esto puede deberse al hecho de que la productividad también se puede dividir para apoyar a menos grandes, en lugar de más, los individuos. Si el aumento de energía va principalmente a soportar unos pocos más grandes individuos, puede tener poco impacto en la riqueza de especies, o Incluso puede suprimir la diversidad a través de la competencia asociada. para limitar recursos (Franklin et al. 2002). Por ejemplo, más grande. Los árboles a menudo tienen un efecto desproporcionadamente grande en pequeños Unos a través de overtopping, resultando en una competencia de tamaño asimétrico

...