Em formação

Existe mais diversidade nas espécies marinhas?


Eu estava lendo sobre como a vida surgiu dos oceanos, e a seguinte pergunta me ocorreu. As espécies terrestres sofrem com o efeito fundador e há mais diversidade (genética) nas espécies marinhas? Uma rápida pesquisa no Google apontou para o fato de que a maioria das espécies vive na terra. Isso é um paradoxo?


Eu sei que os habitats marinhos têm uma diversidade filogenética mais alta (ver também Faith 2006) do que os habitats terrestres, embora eles hospedem muito menos espécies, o que é resultado de sua história evolutiva mais profunda. Infelizmente, não consigo encontrar uma boa referência a esta afirmação agora (consulte http://biodiversity.europa.eu/topics/ecosystems-and-habitats/marine para obter algum apoio).

Eu realmente não chamaria a diferença nos números das espécies de um paradoxo, já que as taxas de especiação dependem da complexidade do habitat e das taxas de dispersão (que geralmente são mais altas em habitats marinhos). Em ambos os casos, o conhecimento dos habitats marinhos e das espécies que vivem lá é muito mais pobre do que para os habitats terrestres, portanto, as diferenças no número de espécies são altamente provisórias.


A diversidade estimada, neste caso a riqueza de espécies, é maior na terra do que no oceano. Para retomar o estado de conhecimento da biodiversidade, aqui está um trecho de um artigo de acesso aberto de Mora et al. (2011) Quantas espécies existem na Terra e no oceano?

"… (nossa análise) prevê ∼8,7 milhões (± 1,3 milhões SE) de espécies eucarióticas globalmente, das quais ∼2,2 milhões (± 0,18 milhões SE) são marinhas. Apesar de 250 anos de classificação taxonômica e mais de 1,2 milhão de espécies já catalogadas em um banco de dados central, nossos resultados sugerem que cerca de 86% das espécies existentes na Terra e 91% das espécies no oceano ainda aguardam descrição. "


O que é biodiversidade marinha?

& # 911 & # 93 Biodiversidade é um termo abrangente para descrever a variação total entre os organismos vivos de nosso planeta. Na sua forma mais simples, a biodiversidade ou diversidade biológica é, portanto, 'Vida na Terra' e inclui a biodiversidade marinha 'Vida nos Mares e Oceanos'. O ambiente marinho tem uma biodiversidade muito alta porque 32 dos 33 filos animais descritos estão representados lá .

& # 912 & # 93 A biodiversidade inclui quatro componentes principais:

  • Diversidade genética refere-se à variação genética que ocorre entre membros da mesma espécie.
  • Diversidade de espécies (diversidade taxonômica) refere-se à variedade de espécies ou outros grupos taxonômicos em um ecossistema.
  • Diversidade do ecossistema refere-se à variedade de comunidades biológicas encontradas na terra. Com a diversidade do ecossistema, geralmente consideramos seus dois níveis, ou seja, comunidades e ecossistemas.
  • Diversidade funcional refere-se à variedade de processos biológicos, funções ou características de um determinado ecossistema.

A diversidade genética, de espécies e de ecossistemas também são frequentemente agrupadas como "diversidade estrutural". Um exemplo de diversidade de espécies é o número de todas as espécies de peixes no Mar do Norte. A diversidade genética indica, por exemplo, as diferenças nos genes entre diferentes populações da mesma espécie de peixe e a diversidade de ecossistemas é, por exemplo, o número de comunidades que vivem em diferentes habitats / ecossistemas ( costas rochosas, praias arenosas, subtidal suave,…).

Um exemplo de diversidade funcional é o número de alimentadores de filtro em um ecossistema em comparação com o número de pastadores. A diversidade funcional é considerada um dos principais fatores que determinam a estabilidade a longo prazo de um ecossistema e sua capacidade de se recuperar de grandes perturbações.

A biodiversidade abrange muitos níveis de organização, incluindo genes, espécies, habitats, comunidades e ecossistemas. Embora a diversidade de espécies seja a medida mais comumente usada de diversidade taxonômica (ou diversidade entre tipos de organismos), existem outras medidas de diversidade taxonômica, a mais comum das quais é a diversidade filética. A diversidade filética é a variação nos planos corporais de trabalho (filos) dos organismos. Um exemplo de filo é o Arthropoda, que inclui organismos como caranguejos, lagostas, camarões como animais marinhos e insetos e aranhas como organismos terrestres.

Por que a biodiversidade marinha é importante?

& # 914 & # 93 Os organismos marinhos contribuem para muitos processos críticos que têm efeitos diretos e indiretos na saúde dos oceanos e dos seres humanos. O que é óbvio é que existem espécies e grupos funcionais específicos que desempenham papéis críticos em processos importantes do ecossistema, e a perda dessas espécies pode ter influências significativas em todo o ecossistema.

& # 914 & # 93 A produção primária e secundária são mecanismos importantes pelos quais as comunidades marinhas contribuem para os processos globais. Estima-se que metade da produção primária da Terra seja atribuída a espécies marinhas. Sem produtores primários nas águas superficiais, os oceanos ficariam rapidamente sem alimentos, mas sem organismos planctônicos e bentônicos para facilitar o ciclo de nutrientes, os produtores primários rapidamente se tornariam limitados em nutrientes.

& # 911 & # 93 O ecossistema marinho nos fornece muitos bens e serviços, como fornecimento de alimentos, ciclagem de nutrientes, gás e regulação do clima, ... Olhar para os ecossistemas em termos dos bens e serviços que eles fornecem nos permite perceber seu valor total e nossa dependência desses sistemas no sentido mais amplo.


9 - Por que as comunidades de recifes de coral são tão diversas?

Fatores extrínsecos e intrínsecos, fatores físicos e biológicos e as interações de todos eles são hipotetizados para afetar a diversidade das faunas associadas aos recifes de coral. Fatores extrínsecos incluem mudanças ambientais em grandes escalas espaciais (regionais) e temporais (geológicas), e pequenas variações em escalas (locais ou paisagísticas) ao longo do tempo ecologicamente relevante. Este último também interfere em aspectos intrínsecos aos organismos, e. especialização ecológica, principais inovações e atributos de história de vida, especialmente biologia larval de invertebrados bentônicos sedentários. Certos gêneros e famílias de invertebrados e peixes ricos em espécies contribuem de maneira importante para a alta diversidade de espécies dos recifes de coral do Indo-Pacífico. Gradientes que ocorrem naturalmente na diversidade, ecologia e história de vida dentro desses táxons podem servir como variáveis ​​dependentes para testar hipóteses de diversificação. As análises de gradiente do gênero mais diverso de invertebrados de recife do Indo-Pacífico, o gastrópode Conus, apóiam o determinismo ecológico e as hipóteses de diversidade da história de vida. Os dados não refutam outros mecanismos hipotéticos, que provavelmente também operam. A aplicação mais ampla da análise de gradiente a diversos táxons no futuro pode aprimorar a compreensão dos processos que levam a padrões modernos de diversidade.

Embora geograficamente restritos aos mares tropicais e ocupando apenas 0,1% da superfície da Terra, os recifes de coral têm implicações globalmente importantes para a biodiversidade marinha. Os recifes sustentam comunidades animais incomumente diversificadas com estrutura taxonômica e padrões de distribuição geográfica distintos. Os recifes de coral são oásis de alta produtividade primária em mares tropicais áridos, e os organismos construtores de recifes mudaram a face da Terra criando arquipélagos inteiros de ilhas e, ao longo do tempo geológico, formas de relevo que foram incorporadas aos continentes.


Existe mais diversidade nas espécies marinhas? - Biologia

Biodiversidade marinha - um recurso vital

> Por muito tempo, o significado da diversidade biológica nos oceanos do mundo não era claro. Agora é conhecido por desempenhar um papel vital na manutenção da funcionalidade e produtividade dos ecossistemas. Também torna os habitats mais resistentes às mudanças ambientais. Mas as comunidades de espécies bem equilibradas estão se tornando cada vez mais instáveis.

O rápido desaparecimento das espécies

Por que a biodiversidade marinha é importante?

As ervas marinhas e as algas marinhas têm uma vida útil relativamente longa porque são fontes pobres de alimento para crustáceos e moluscos que pastam. Eles armazenam nutrientes em sua biomassa por muito tempo, incluindo nitrogênio e compostos de fósforo transportados pelos rios das áreas agrícolas para o mar. Assim, as ervas marinhas e as macroalgas funcionam como uma espécie de sistema de purificação biológica nos ecossistemas costeiros.

Os cientistas questionaram se o declínio dramático na diversidade biológica tem consequências para o funcionamento estável dos ecossistemas. Após 10 anos de estudo intensivo, a resposta é clara - sim, é verdade. Experimentos em ecossistemas costeiros, particularmente prados de ervas marinhas e florestas de kelp, mostraram que a diversidade biológica nos oceanos é essencial para manter as funções do ecossistema descritas acima. A diversidade de espécies diminuiu de várias maneiras durante esses experimentos, a fim de comparar as funções do ecossistema de áreas ricas em espécies com áreas pobres em espécies. Em um experimento de campo, por exemplo, o número de espécies de algas marinhas foi reduzido artificialmente pela remoção de algumas no início do período de crescimento. A biomassa total de algas nesta área pobre em espécies, de fato, diminuiu, resultando em um declínio na alimentação dos consumidores, bem como no número de habitats disponíveis. Em outro experimento, o número de espécies pastando que se alimentam de microalgas que crescem em ervas marinhas foi reduzido. Verificou-se que as comunidades de pastadores pobres em espécies consumiam menos microalgas do que as comunidades ricas em espécies. A escassez de espécies pastando resultou em um crescimento mais lento das ervas marinhas porque o aumento do crescimento de microalgas reprimiu a fotossíntese nas ervas marinhas. Esses dois experimentos indicam que uma diminuição da diversidade biológica tem um impacto negativo na estrutura do habitat, independentemente se o número de espécies de produtores (macroalgas) ou consumidores (pastores) é reduzido. 5.11> Centenas de espécies de peixes vivem em florestas de algas como esta na Califórnia. Estes incluem o rockfish de cauda amarela ou "greenie" Sebastes flavidus.

Florestas de algas As florestas densas de algas onde as algas são predominantes são chamadas de florestas de algas. Estes são caracterizados por algas longas, finas, castanhas e vermelhas que podem atingir vários metros de comprimento. As florestas de kelp ocorrem principalmente na costa oeste da América, na costa da Argentina, na costa oeste da África e na Austrália e Nova Zelândia. As florestas de kelp são ecossistemas únicos com associações de espécies características.

Como funciona a diversidade biológica?

Por outro lado, uma função específica do ecossistema, como o pastoreio de ervas marinhas, é freqüentemente desempenhada por espécies individuais muito eficientes. Por exemplo, isópodes e gastrópodes, dois invertebrados que se alimentam de algas, cada um tem preferências nutricionais diferentes. Os gastrópodes que pastam têm uma língua forte, semelhante a uma grosa, que usam para pastar em finas camadas de microalgas, enquanto os isópodes preferem as formas maiores de algas filamentosas. Se a flora de algas nas lâminas de ervas marinhas é dominada por pequenos crescimentos de microalgas, então as ervas marinhas são principalmente pastadas pelos gastrópodes. Se a água tiver um teor de nutrientes mais alto, as formas de algas fibrosas predominam e os isópodes trabalham para manter as ervas marinhas livres de algas. Qual dessas duas variedades de raspador realiza este trabalho depende das condições ambientais ambientais. Se uma função do ecossistema é realizada principalmente por uma única espécie em vez de várias, é referido como o “efeito de seleção”. O ambiente particular seleciona, por assim dizer, as espécies atuais com funcionamento ótimo.

Não é apenas o número de espécies importante. Também significativo é quantos indivíduos de cada espécie estão presentes, ou qual espécie é predominante. Por causa do efeito de seleção, as comunidades naturais são geralmente compostas de algumas espécies predominantes e um grande número de espécies com menos indivíduos. Em condições ambientais estáveis, as funções do ecossistema, como a criação de biomassa vegetal, são freqüentemente sustentadas por espécies predominantes com características ótimas. As espécies numerosas, mas menos abundantes, desempenham um papel subordinado nessas funções. Mas se as condições ambientais mudam, eles são freqüentemente chamados à tarefa. Uma espécie que antes não era importante pode repentinamente se tornar predominante.

Também nos oceanos, um local geralmente possui apenas algumas espécies predominantes. Existem até casos extremos em que uma única espécie prevalece sobre todas as outras. Esses ecossistemas incluem prados de ervas marinhas e florestas de algas marinhas. Nestes casos, a diversidade biológica não é alcançada pela abundância de espécies, mas através da diversidade genotípica das plantas de ervas marinhas dentro de uma única espécie. Embora todas as plantas pertençam à mesma espécie, existem diferenças ocultas em sua composição genética.

Onde em outras situações a diversidade de espécies sustenta o ecossistema, no prado de ervas marinhas a diversidade genotípica preenche essa necessidade - isto é, as diferenças genéticas invisíveis entre indivíduos da mesma espécie. Na verdade, em prados de ervas marinhas onde vários genótipos diferentes foram plantados experimentalmente, o resultado foi uma maior densidade de brotos e uma maior biomassa total. O número de pastadores também aumentou. Portanto, por causa do aumento da diversidade genotípica, a função geral do ecossistema de produção de biomassa foi aprimorada. Mais ervas marinhas estiveram presentes e houve um aumento na disponibilidade de alimentos para peixes predadores devido à abundância de pastadores. Até mesmo a capacidade do ecossistema de resistir a certos distúrbios e mudanças ambientais pode ser melhorada por meio da diversidade genotípica. Em um caso, uma área de ervas marinhas com alta diversidade genotípica se recuperou após uma onda de calor extrema mais rapidamente do que áreas com menor diversidade.

Em um mundo que está passando por mudanças climáticas, a diversidade de espécies ou genótipos menos abundantes provavelmente se tornará cada vez mais importante. Isso representa uma espécie de “seguro biológico” potencial para a sustentabilidade das funções do ecossistema. Eles podem possuir características ou informações genéticas ainda desconhecidas que os tornariam capazes de se adaptar às novas condições ambientais e, portanto, ser mais produtivos e resilientes do que as espécies ou genótipos originais predominantes.

Até que ponto a biodiversidade está ameaçada?

As florestas europeias de bladderwrack, por sua vez, estão sendo substituídas por comunidades pobres em espécies, predominadas por algas filamentosas. As algas filamentosas são um habitat pobre para peixes juvenis e muitos outros organismos. Por um lado, eles produzem menos oxigênio e, por outro, eles armazenam nutrientes por pouco tempo porque, ao contrário das florestas de bladderwrack, eles têm vida relativamente curta e são um alimento favorito para gastrópodes e crustáceos. Isso é ainda mais exacerbado pelo fato de que as algas filamentosas e enormes florações de fitoplâncton resultantes de concentrações mais altas de nutrientes bloqueiam efetivamente a luz das novas mudas de bladderwrack. Como resultado, seu crescimento é severamente prejudicado.
O desaparecimento de uma espécie que fornece uma importante estrutura ecossistêmica, neste caso o bladderwrack, pode alterar as condições ambientais e, portanto, também o habitat em detrimento de outras espécies. Uma conseqüência eventual importante é o declínio ainda maior da diversidade biológica, de modo que no futuro o ecossistema não pode mais desempenhar sua função.


Expandir as áreas marinhas protegidas em 5% pode aumentar a produção de peixes em 20%, mas há um problema

Banco de peixes Sweetlips na área marinha protegida de Raja Ampat, Indonésia. Crédito: SergeUWPhoto / Shutterstock

As áreas marinhas protegidas, ou AMPs, como são mais comumente chamadas, são muito simples. Áreas do mar são reservadas onde certas atividades - geralmente pesca - são proibidas ou restritas. Idealmente, esses AMPs podem ser colocados em torno de habitats particularmente vibrantes que suportam muitas espécies diferentes, como tapetes de ervas marinhas ou recifes de coral. Ao evitar que as artes de pesca, como as redes de arrasto rebocadas do fundo do mar, varram esses ambientes, a esperança é que a vida marinha possa se recuperar.

Quando bem usados, podem ser muito eficazes. Demonstrou-se que as AMPs aumentam a diversidade de espécies e habitats e até produzem peixes maiores dentro de seus limites. Um novo estudo argumenta que, ao expandir as AMPs mundiais em apenas 5%, poderíamos aumentar as futuras capturas de peixes em pelo menos 20%. Isso poderia gerar de nove a 12 milhões de toneladas extras de frutos do mar por ano, no valor de US $ 15-19 bilhões. Também aumentaria significativamente a quantidade de proteína nutritiva de peixe disponível para uma crescente população humana comer.

Spillover versus blowback

A lógica científica é sólida. Já sabemos que as AMPs podem aumentar o número de peixes que vivem dentro delas, que crescem e botam mais ovos. As larvas que eclodem podem ajudar a semear as populações de peixes no oceano mais amplo à medida que eles se movem para fora da AMP, levando a capturas maiores nas áreas onde a pesca ainda é permitida. Sabemos que os peixes também podem nadar grandes distâncias quando adultos. Enquanto alguns encontram proteção e procriam dentro de AMPs, outros irão para águas menos congestionadas do lado de fora, onde podem ser capturados. Juntos, esses efeitos são conhecidos como benefícios indiretos das AMPs.

O estudo é o primeiro a prever, por meio de modelagem matemática, que um aumento modesto no tamanho das AMPs mundiais poderia aumentar a produção global de frutos do mar como resultado desse transbordamento. Mas, embora as previsões pareçam boas, temos que entender o que isso implicaria.

Uma minoria das AMPs mundiais são zonas estritamente proibidas de captura. Crédito: Instituto de Conservação Marinha / Wikipedia, CC BY-SA

O estudo afirma que as novas AMPs precisariam ser cuidadosamente localizadas para proteger áreas que são particularmente produtivas. A localização de AMPs em áreas remotas da costa, que são de difícil acesso e normalmente improdutivas, teria benefícios muito menores para a vida marinha do que AMPs costeiras menores que os navios de pesca locais podem alcançar. Apenas 20 grandes locais no oceano aberto remoto respondem pela maioria das AMPs do mundo. Por serem o fruto mais fácil da conservação marinha, essas AMPs são frequentemente colocadas onde ocorreu pouca pesca.

As próprias AMPs também precisam ser altamente protegidas, o que significa que não haverá pesca. Apenas 2,4% da área oceânica do mundo possui esse status. Aumentar isso em mais 5% significaria quase triplicar a cobertura de AMPs altamente protegidas, e isso provavelmente provocaria uma grande resistência. Muitos pescadores estão céticos de que o transbordamento possa aumentar as capturas o suficiente para compensar a perda do direito de pescar nas AMPs e tendem a se opor às propostas para designar mais capturas.

As pessoas no Reino Unido costumam se surpreender ao saber que a pesca é permitida na maioria das AMPs do país. Enquanto 36% das águas ao redor do Reino Unido são cobertas por eles, apenas 0,0024% proíbem a pesca de uma vez. Aumentar o número e o tamanho das AMPs altamente protegidas apenas desses quatro pequenos locais para 5% da área marítima do Reino Unido representaria um aumento de mais de 2.000 vezes. A indústria pesqueira resistiria fortemente a isso, arrancando o vento das velas de qualquer esforço político ambicioso o suficiente para realizá-lo.

Mantendo os pescadores a bordo

Ganhar o apoio dos pescadores locais é crucial para garantir o sucesso das restrições à pesca. Esse apoio depende da capacidade dos pescadores de influenciar as decisões sobre as AMPs, incluindo onde serão localizadas e qual será o grau de proteção. Presumir que projetar redes de AMPs altamente protegidas é principalmente uma questão de modelagem é um erro, e implica que os pescadores que atualmente operam em uma área teriam pouca influência sobre o fechamento de seus pesqueiros.

Mas este estudo é valioso. Fornece mais evidências de como as AMPs podem servir como ferramentas importantes para conservar os habitats marinhos, gerir a pesca de forma sustentável e tornar o abastecimento de alimentos mais seguro. É importante enfatizar os desafios políticos de sua implementação, mas a maioria dos cientistas concorda que mais AMPs são necessárias. Alguns cientistas estão lutando para proteger 30% do oceano até 2030.

Como a evidência dos benefícios das AMPs continua a surgir, as pessoas e organizações que as governam em escalas local, nacional e internacional precisam aprender e evoluir. Se pudermos começar a implementar algumas AMPs altamente protegidas, poderemos reunir mais evidências de seus benefícios indiretos. Isso poderia convencer mais pescadores de seu papel vital em aumentar as capturas, bem como manter as pessoas alimentadas e restaurar os ecossistemas oceânicos.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


O segredo por trás da diversidade dos recifes de coral? Tempo muito tempo

Coloque uma máscara de mergulho e nadadeiras e deslize sob as águas cristalinas perto de um recife de coral na Indonésia, Papua-Nova Guiné ou nas Filipinas, e você verá imediatamente por que mergulhadores e praticantes de snorkel de todo o mundo migram para a área. Conhecida como Triângulo de Coral, a região é famosa por sua diversidade incomparável de peixes de recife e outras criaturas marinhas.

Peixes de todas as formas e cores entram e saem das fendas criadas pelas formas deslumbrantes de corais, esponjas coloridas e outros organismos construtores de recifes. Com um pouco de sorte, um mergulhador pode vislumbrar um tubarão patrulhando o recife ou uma tartaruga voando pela paisagem de cores.

Embora os entusiastas do mundo subaquático conheçam e valorizem a biodiversidade no Oceano Pacífico Central-Indo, os cientistas lutaram por mais de meio século para explicar o que exatamente torna a região o principal ponto quente do mundo em biodiversidade marinha e a diferencia de outras regiões marinhas em todo o mundo.

Várias hipóteses foram apresentadas para explicar a extraordinária diversidade da região do Indo-Pacífico Central. Alguns pesquisadores sugeriram que as espécies emergem em um ritmo mais rápido lá em comparação com outras partes dos oceanos do mundo, enquanto outros atribuíram isso à localização central da região entre várias faixas de oceano ricas em espécies no Indo-Pacífico mais amplo. Outros ainda apontaram para as baixas taxas de extinção da região.

Agora, um estudo conduzido pela estudante de doutorado Elizabeth Miller da Universidade do Arizona revelou que os recifes de coral do Indo-Pacífico acumularam sua riqueza incomparável de espécies de peixes não por causa de alguma qualidade desconhecida e indescritível, mas simplesmente porque tiveram o tempo.

"As pessoas costumavam pensar que novas espécies evoluem mais rapidamente em áreas marinhas tropicais, então você obtém a alta diversidade que vemos hoje muito rapidamente", disse Miller. "Em vez disso, descobrimos que a diversidade no Indo-Pacífico Central cresceu lentamente ao longo do tempo."

O estudo, publicado na revista Anais da Royal Society of London em 10 de outubro, é o primeiro a mostrar uma ligação direta entre o tempo e a riqueza de espécies, de acordo com Miller.

Até agora, explicou Miller, era amplamente acreditado que os recifes de corais tropicais, semelhantes às florestas tropicais, são focos de biodiversidade devido a uma propensão intrínseca de diversificar em mais espécies do que outras regiões. Sua pesquisa mostrou que não era o caso.

A equipe descobriu que as taxas de especiação são realmente mais altas em áreas marinhas frias, como o Ártico e a Antártica. No entanto, embora as mudanças na biodiversidade na região do Indo-Pacífico Central possam ser comparadas a uma chama lenta, mas de longa duração, nas regiões oceânicas mais frias, elas são mais como fogos de artifício.

"Lá, as espécies evoluem relativamente rápido, mas cada período de glaciação limpa muito do que estava lá antes", disse Miller. "Assim que as geleiras recuam, elas deixam nichos vazios esperando para serem repovoados por novas espécies."

As freqüentes mudanças ambientais resultam na redução da biodiversidade geral nas regiões oceânicas mais frias.

No Triângulo de Coral, por outro lado, novas espécies evoluíram menos rapidamente, mas como as condições têm sido muito mais estáveis ​​por longos períodos de tempo geológico, é mais provável que permaneçam por aí depois que aparecem e lentamente se acumulam na diversidade biológica que nós veja hoje.

"Isso sugere que uma região pode precisar de estabilidade de longo prazo para acumular alta diversidade de espécies", disse Miller. "De acordo com nosso estudo, o número mágico parece ser de 30 milhões de anos."

No Indo-Pacífico Central, as placas tectônicas criaram uma ampla plataforma de oceano raso, enquanto sua localização central a tornou um alvo para colonização. Era o lugar certo na hora certa para os peixes que colonizaram a região.

"As coisas não mudaram muito nos últimos 30 a 35 milhões de anos", disse Miller. "Em contraste, outras regiões marinhas, como o Caribe, passaram por períodos de instabilidade e isolamento e, portanto, menos colonizações e taxas mais altas de extinção das linhagens que existiam anteriormente - todos esses fatores somam menos tempo evolutivo."

Para o estudo, Miller e sua equipe usaram dados de distribuição de quase todos os peixes com barbatanas espinhosas - 17.453 espécies no total, representando cerca de 72 por cento de todos os peixes marinhos e cerca de 33 por cento de todos os peixes de água doce. Eles usaram vários métodos estatísticos diferentes para reconstruir as causas dos padrões de riqueza de espécies subjacentes entre as regiões marinhas globais.

Para desvendar como a diversidade de peixes marinhos se desdobrou ao longo do tempo, a equipe então usou uma árvore evolutiva publicada desse grupo de peixes e realizou reconstruções biogeográficas.

"As reconstruções biogeográficas nos ajudam a entender onde os ancestrais viviam em vários lugares no passado, com base em onde as espécies vivem hoje e como estão relacionadas", disse Miller. "É fácil se você comparar apenas duas espécies que vivem no mesmo lugar, mas se você tiver milhares de espécies e voltar mais e mais no tempo, mais ancestrais entram em ação e as coisas se tornam mais difíceis."

Os biólogos evolucionistas contam com sofisticados algoritmos de computador para gerenciar e interpretar conjuntos de dados extremamente grandes. O método usado por Miller e sua equipe criou muitos cenários hipotéticos de onde as espécies evoluíram. Os pesquisadores então usaram esses cenários para testar como diferentes modelos explicam a biodiversidade de hoje.

"É como desenhar histórias de família, cada uma ligeiramente diferente", disse Miller. “Você começa com análises e as repete centenas de vezes, cada vez com base em alguma história possível para tentar abranger a incerteza para ver como elas funcionam. Em nosso estudo, descobriu-se que a incerteza é baixa, o que é reconfortante. Significa é um resultado realmente robusto. "

A ideia geral de que os padrões de diversidade podem ser explicados por quanto tempo um grupo está presente, e não pela rapidez com que eles se proliferam, é relevante para muitos sistemas diferentes, de acordo com os pesquisadores. Por exemplo, biólogos observaram que o momento da colonização explica a alta diversidade de certos grupos de animais em ecossistemas terrestres, como pererecas nas florestas tropicais da Amazônia, salamandras nas montanhas Apalaches e lagartos no deserto a sudoeste.

"A conclusão geral é que esses padrões de alta diversidade podem levar dezenas de milhões de anos para aparecer, mas podem ser eliminados em poucos anos por impactos humanos", disse John Wiens, autor sênior do artigo e professor da UA Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva. "Infelizmente, a alta diversidade de peixes de recife no Triângulo de Coral pode desaparecer em breve devido aos impactos da mudança climática induzida pelo homem nos recifes de coral. A diversidade que se perde nos próximos anos pode levar dezenas de milhões de anos para voltar . "


A classificação dos organismos marinhos está sempre em constante mudança. Conforme os cientistas descobrem novas espécies, aprendem mais sobre a composição genética dos organismos e estudam espécimes de museus, eles debatem como os organismos devem ser agrupados. Mais informações sobre os principais grupos de animais e plantas marinhos estão listadas abaixo.

Alguns dos filos marinhos mais conhecidos estão listados abaixo. Você pode encontrar uma lista mais completa aqui. Os filos marinhos listados abaixo foram extraídos da lista do Registro Mundial de Espécies Marinhas.

    - este filo contém vermes segmentados. Um exemplo de verme marinho segmentado é o verme da árvore de Natal. - Os artrópodes têm um corpo segmentado, pernas articuladas e um exoesqueleto rígido para proteção. Este grupo inclui lagostas e caranguejos.
  • Chordata - Os humanos estão neste filo, que também inclui mamíferos marinhos (cetáceos, pinípedes, sirênios, lontras marinhas, ursos polares), peixes, tunicados, aves marinhas e répteis. - Este é um filo diversificado de animais, muitos dos quais têm estruturas pungentes chamadas nematocistos. Os animais deste filo incluem corais, águas-vivas, anêmonas-do-mar, canetas-do-mar e hidras.
  • Ctenophora - São animais gelatinosos, como as geléias em pente, mas não possuem células urticantes. - Este é um dos meus filos favoritos. Inclui belos animais como estrelas do mar, estrelas frágeis, estrelas da cesta, dólares de areia e ouriços do mar.
  • Molusca - Este filo inclui caracóis, lesmas do mar, polvos, lulas e bivalves, como amêijoas, mexilhões e ostras. - Este filo inclui esponjas, que são animais vivos. Eles podem ser muito coloridos e ter uma grande variedade de formas e tamanhos.

Conteúdo

O LDG é um padrão perceptível entre os organismos modernos que foi descrito qualitativa e quantitativamente. Foi estudado em vários níveis taxonômicos, por diferentes períodos de tempo e em muitas regiões geográficas (Crame 2001). O LDG foi observado em vários graus no passado da Terra, possivelmente devido às diferenças no clima durante as várias fases da história da Terra. Alguns estudos indicam que o LDG foi forte, particularmente entre taxa marinhos, enquanto outros estudos de taxa terrestres indicam que o LDG teve pouco efeito na distribuição dos animais. [2]

Embora muitas das hipóteses que exploram o gradiente de diversidade latitudinal sejam intimamente relacionadas e interdependentes, a maioria das hipóteses principais pode ser dividida em três hipóteses gerais.

Editar hipóteses de espaço / área

Existem cinco hipóteses principais que dependem exclusivamente das características espaciais e de área dos trópicos.

Editar efeito de domínio médio

Usando simulações de computador, Cowell e Hurt (1994) e Willing e Lyons (1998) apontaram pela primeira vez que se os intervalos latitudinais das espécies fossem aleatoriamente embaralhados dentro das restrições geométricas de um biogeográfico limitado domínio (por exemplo, os continentes do Novo Mundo, para espécies terrestres), os intervalos das espécies tendem a se sobrepor mais em direção ao centro do domínio do que em direção a seus limites, forçando um pico de domínio médio na riqueza de espécies. Colwell e Lees (2000) chamaram esse fenômeno estocástico de efeito de domínio médio (MDE), apresentou várias formulações analíticas alternativas para MDE unidimensional (expandido por Connolly 2005), e sugeriu a hipótese de que MDE pode contribuir para o gradiente latitudinal na riqueza de espécies, juntamente com outros fatores explicativos aqui considerados, incluindo os climáticos e históricos. . Como os modelos de domínio médio "puros" tentam excluir quaisquer influências ambientais ou evolutivas diretas na riqueza de espécies, eles foram considerados modelos nulos (Cowell et al. 2004, 2005). Nesta visão, se gradientes latitudinais de riqueza de espécies fossem determinados somente por MDE, os padrões de riqueza observados no nível biogeográfico não seriam distinguíveis dos padrões produzidos pela colocação aleatória de intervalos observados chamados dinosuras (Colwell e Lees 2000). Outros objetam que os modelos de MDE até agora falham em excluir o papel do meio ambiente no nível da população e no estabelecimento de limites de domínio e, portanto, não podem ser considerados modelos nulos (Hawkins e Diniz-Filho 2002 Hawkins et al. 2005 Zapata et al. 2003, 2005). Mid-domain effects have proven controversial (e.g. Jetz and Rahbek 2001, Koleff and Gaston 2001, Lees and Colwell, 2007, Romdal et al. 2005, Rahbek et al. 2007, Storch et al. 2006 Bokma and Monkkonen 2001, Diniz-Filho et al. 2002, Hawkins and Diniz-Filho 2002, Kerr et al. 2006, Currie and Kerr, 2007). While some studies have found evidence of a potential role for MDE in latitudinal gradients of species richness, particularly for wide-ranging species (e.g. Jetz and Rahbek 2001, Koleff and Gaston 2001, Lees and Colwell, 2007, Romdal et al. 2005, Rahbek et al. 2007, Storch et al. 2006 Dunn et al. 2007) [5] [8] others report little correspondence between predicted and observed latitudinal diversity patterns (Bokma and Monkkonen 2001, Currie and Kerr, 2007, Diniz-Filho et al. 2002, Hawkins and Diniz-Filho 2002, Kerr et al. 2006).

Geographical area hypothesis Edit

Another spatial hypothesis is the geographical area hypothesis (Terborgh 1973). It asserts that the tropics are the largest biome and that large tropical areas can support more species. More area in the tropics allows species to have larger ranges and consequently larger population sizes. Thus, species with larger ranges are likely to have lower extinction rates (Rosenzweig 2003). Additionally, species with larger ranges may be more likely to undergo allopatric speciation, which would increase rates of speciation (Rosenzweig 2003). The combination of lower extinction rates and high rates of speciation leads to the high levels of species richness in the tropics.

A critique of the geographical area hypothesis is that even if the tropics is the most extensive of the biomes, successive biomes north of the tropics all have about the same area. Thus, if the geographical area hypothesis is correct these regions should all have approximately the same species richness, which is not true, as is referenced by the fact that polar regions contain fewer species than temperate regions (Gaston and Blackburn 2000). To explain this, Rosenzweig (1992) suggested that if species with partly tropical distributions were excluded, the richness gradient north of the tropics should disappear. Blackburn and Gaston 1997 tested the effect of removing tropical species on latitudinal patterns in avian species richness in the New World and found there is indeed a relationship between the land area and the species richness of a biome once predominantly tropical species are excluded. Perhaps a more serious flaw in this hypothesis is some biogeographers suggest that the terrestrial tropics are not, in fact, the largest biome, and thus this hypothesis is not a valid explanation for the latitudinal species diversity gradient (Rohde 1997, Hawkins and Porter 2001). In any event, it would be difficult to defend the tropics as a "biome" rather than the geographically diverse and disjunct regions that they truly include.

The effect of area on biodiversity patterns has been shown to be scale-dependent, having the strongest effect among species with small geographical ranges compared to those species with large ranges who are affected more so by other factors such as the mid-domain and/or temperature. [5]

Species-energy hypothesis Edit

The species energy hypothesis suggests the amount of available energy sets limits to the richness of the system. Thus, increased solar energy (with an abundance of water) at low latitudes causes increased net primary productivity (or photosynthesis). This hypothesis proposes the higher the net primary productivity the more individuals can be supported, and the more species there will be in an area. Put another way, this hypothesis suggests that extinction rates are reduced towards the equator as a result of the higher populations sustainable by the greater amount of available energy in the tropics. Lower extinction rates lead to more species in the tropics.

One critique of this hypothesis has been that increased species richness over broad spatial scales is not necessarily linked to an increased number of individuals, which in turn is not necessarily related to increased productivity. [9] Additionally, the observed changes in the number of individuals in an area with latitude or productivity are either too small (or in the wrong direction) to account for the observed changes in species richness. [9] The potential mechanisms underlying the species-energy hypothesis, their unique predictions and empirical support have been assessed in a major review by Currie et al. (2004). [10]

The effect of energy has been supported by several studies in terrestrial and marine taxa. [7]

Climate harshness hypothesis Edit

Another climate-related hypothesis is the climate harshness hypothesis, which states the latitudinal diversity gradient may exist simply because fewer species can physiologically tolerate conditions at higher latitudes than at low latitudes because higher latitudes are often colder and drier than tropical latitudes. Currie et al. (2004) [10] found fault with this hypothesis by stating that, although it is clear that climatic tolerance can limit species distributions, it appears that species are often absent from areas whose climate they can tolerate.

Climate stability hypothesis Edit

Similarly to the climate harshness hypothesis, climate stability is suggested to be the reason for the latitudinal diversity gradient. The mechanism for this hypothesis is that while a fluctuating environment may increase the extinction rate or preclude specialization, a constant environment can allow species to specialize on predictable resources, allowing them to have narrower niches and facilitating speciation. The fact that temperate regions are more variable both seasonally and over geological timescales (discussed in more detail below) suggests that temperate regions are thus expected to have less species diversity than the tropics.

Critiques for this hypothesis include the fact that there are many exceptions to the assumption that climate stability means higher species diversity. For example, low species diversity is known to occur often in stable environments such as tropical mountaintops. Additionally, many habitats with high species diversity do experience seasonal climates, including many tropical regions that have highly seasonal rainfall (Brown and Lomolino 1998).

Historical/Evolutionary hypotheses Edit

There are three main hypotheses that are related to historical and evolutionary explanations for the increase of species diversity towards the equator.

The historical perturbation hypothesis Edit

The historical perturbation hypothesis proposes the low species richness of higher latitudes is a consequence of an insufficient time period available for species to colonize or recolonize areas because of historical perturbations such as glaciation (Brown and Lomolino 1998, Gaston and Blackburn 2000). This hypothesis suggests that diversity in the temperate regions has not yet reached equilibrium and that the number of species in temperate areas will continue to increase until saturated (Clarke and Crame 2003).

The evolutionary rate hypothesis Edit

The evolutionary rate hypothesis argues higher evolutionary rates in the tropics have caused higher speciation rates and thus increased diversity at low latitudes (Cardillo et al. 2005, Weir & Schluter 2007, Rolland et al. 2014). Higher evolutionary rates in the tropics have been attributed to higher ambient temperatures, higher mutation rates, shorter generation time and/or faster physiological processes (Rohde 1992, Allen et al. 2006), and increased selection pressure from other species that are themselves evolving. [11] Faster rates of microevolution in warm climates (i.e. low latitudes and altitudes) have been shown for plants (Wright et al. 2006), mammals (Gillman et al. 2009) and amphibians (Wright et al. 2010). Based on the expectation that faster rates of microevolution result in faster rates of speciation, these results suggest that faster evolutionary rates in warm climates almost certainly have a strong influence on the latitudinal diversity gradient. More research needs to be done to determine whether or not speciation rates actually are higher in the tropics. Understanding whether extinction rate varies with latitude will also be important to whether or not this hypothesis is supported (Rolland et al. 2014).

The hypothesis of effective evolutionary time Edit

The hypothesis of effective evolutionary time assumes that diversity is determined by the evolutionary time under which ecosystems have existed under relatively unchanged conditions, and by evolutionary speed directly determined by effects of environmental energy (temperature) on mutation rates, generation times, and speed of selection (Rohde 1992). It differs from most other hypotheses in not postulating an upper limit to species richness set by various abiotic and biotic factors, i.e., it is a nonequilibrium hypothesis assuming a largely non-saturated niche space. It does accept that many other factors may play a role in causing latitudinal gradients in species richness as well. The hypothesis is supported by much recent evidence, in particular, the studies of Allen et al. (2006) and Wright et al. (2006).

Biotic hypotheses Edit

Biotic hypotheses claim ecological species interactions such as competition, predation, mutualism, and parasitism are stronger in the tropics and these interactions promote species coexistence and specialization of species, leading to greater speciation in the tropics. These hypotheses are problematic because they cannot be the ultimate cause of the latitudinal diversity gradient as they fail to explain why species interactions might be stronger in the tropics. An example of one such hypothesis is the greater intensity of predation and more specialized predators in the tropics has contributed to the increase of diversity in the tropics (Pianka 1966). This intense predation could reduce the importance of competition (see competitive exclusion) and permit greater niche overlap and promote higher richness of prey. Some recent large-scale experiments suggest predation may indeed be more intense in the tropics, [12] [13] although this cannot be the ultimate cause of high tropical diversity because it fails to explain what gives rise to the richness of the predators in the tropics. Interestingly, the largest test of whether biotic interactions are strongest in the tropics, which focused on predation exerted by large fish predators in the world's open oceans, found predation to peak at mid-latitudes. Moreover, this test further revealed a negative association of predation intensity and species richness, thus contrasting the idea that strong predation near the equator drives or maintains high diversity. [14] Other studies have failed to observe consistent changes in ecological interactions with latitude altogether (Lambers et al. 2002), [1] suggesting that the intensity of species interactions is not correlated with the change in species richness with latitude. Overall, these results highlight the need for more studies on the importance of species interactions in driving global patterns of diversity.

There are many other hypotheses related to the latitudinal diversity gradient, but the above hypotheses are a good overview of the major ones still cited today. It is important to note that many of these hypotheses are similar to and dependent on one another. For example, the evolutionary hypotheses are closely dependent on the historical climate characteristics of the tropics.

The generality of the latitudinal diversity gradient Edit

An extensive meta-analysis of nearly 600 latitudinal gradients from published literature tested the generality of the latitudinal diversity gradient across different organismal, habitat and regional characteristics. [1] The results showed that the latitudinal gradient occurs in marine, terrestrial, and freshwater ecosystems, in both hemispheres. The gradient is steeper and more pronounced in richer taxa (i.e. taxa with more species), larger organisms, in marine and terrestrial versus freshwater ecosystems, and at regional versus local scales. The gradient steepness (the amount of change in species richness with latitude) is not influenced by dispersal, animal physiology (homeothermic or ectothermic) trophic level, hemisphere, or the latitudinal range of study. The study could not directly falsify or support any of the above hypotheses, however, results do suggest a combination of energy/climate and area processes likely contribute to the latitudinal species gradient. Notable exceptions to the trend include the ichneumonidae, shorebirds, penguins, and freshwater zooplankton.

Data robustness Edit

One of the main assumptions about LDGs and patterns in species richness is that the underlying data (i.e. the lists of species at specific locations) are complete. However, this assumption is not met in most cases. For instance, diversity patterns for blood parasites of birds suggest higher diversity in tropical regions, however, the data may be skewed by undersampling in rich faunal areas such as Southeast Asia and South America. [15] For marine fishes, which are among the most studied taxonomic groups, current lists of species are considerably incomplete for most of the world's oceans. At a 3° (about 350 km 2 ) spatial resolution, less than 1.8% of the world's oceans have above 80% of their fish fauna currently described. [16]

Edição de Conclusão

The fundamental macroecological question that the latitudinal diversity gradient depends on is "What causes patterns in species richness?". Species richness ultimately depends on whatever proximate factors are found to affect processes of speciation, extinction, immigration, and emigration. While some ecologists continue to search for the ultimate primary mechanism that causes the latitudinal richness gradient, many ecologists suggest instead this ecological pattern is likely to be generated by several contributory mechanisms (Gaston and Blackburn 2000, Willig et al. 2003, Rahbek et al. 2007). For now, the debate over the cause of the latitudinal diversity gradient will continue until a groundbreaking study provides conclusive evidence, or there is general consensus that multiple factors contribute to the pattern.


ConservationBytes.com

While still ostensibly ‘on leave’ (side note: Does any scientist really ever take a proper holiday? Perhaps a subject for a future blog post), I cannot resist the temptation to blog about our lab’s latest paper that just came online today. In particular, I am particularly proud of Dr Camille Mellin, lead author of the study and all-round kick-arse quantitative ecologist, who has outdone herself on this one.

Today’s subject is one I’ve touched on before, but to my knowledge, the relationship between ‘diversity’ (simply put, ‘more species’) and ecosystem resilience (i.e., resisting extinction) has never been demonstrated so elegantly. Not only is the study elegant (admission: I am a co-author and therefore my opinion is likely to be biased toward the positive), it demonstrates the biodiversity-stability hypothesis in a natural setting (not experimental) over a range of thousands of kilometres. Finally, there’s an interesting little twist at the end demonstrating yet again that ecology is more complex than rocket science.

Despite a legacy of debate, the so-called diversity-stability hypothesis is now a widely used rule of thumb, and its even implicit in most conservation planning tools (i.e., set aside areas with more species because we assume more is better). Why should ‘more’ be ‘better’? Well, when a lot of species are interacting and competing in an ecosystem, the ‘average’ interactions that any one species experiences are likely to be weaker than in a simpler, less diverse system. When there are a lot of different niches occupied by different species, we also expect different responses to environmental fluctuations among the community, meaning that some species inherently do better than others depending on the specific disturbance. Species-rich systems also tend to have more of what we call ‘functional redundancy‘, meaning that if one species providing an essential ecosystem function (e.g., like predation) goes extinct, there’s another, similar species ready to take its place.

The evidence is out there, so why am I so chuffed about our latest paper? Much of the past evidence has focussed solely on alpha diversity (a simple inventory of how many species are in a particular location), which is not often a great measure of biodiversity. Indeed, using alpha diversity to quantify the diversity-stability hypothesis is potentially problematic because sampling problems mean that ‘missed’ (undetected) species might degrade the true underlying relationship.

Instead, we used a measure of species ‘turnover’ (beta diversity), which has been largely overlooked in the past, to determine whether the relationship was supported broadly across an entire landscape – in this case, the entire breadth of Australia’s Great Barrier Reef. Based on the hypothesis that greater beta diversity should lead to a wider range of responses to environmental fluctuations over time, there should be a stabilisation in the entire community, with fewer invasions, disease events or die-offs from extreme climatic events. Examining reef fish beta diversity across the Reef, we show that across most species groups, greater spatial turnover leads to lower temporal fluctuations in abundance over 16 years of data collection.

For the sticklers amongst you, we did also use several different metrics of spatial and temporal turnover, and we controlled for any potential alpha diversity sampling artefacts and scale dependencies. In essence, the relationship is robust, meaning that the more fish species out there (well, the faster communities change in constituent species as you move horizontally across the Reef), the less likely they are to fluctuate in population size over time, meaning that there is a lower likelihood of going extinct.

Now for that enticing anomaly I mentioned earlier – in what situation(s) did the relationship not follow expectations? Although it generally held true when we looked at all species groups together, we did find that for one family of fishes (the Acanthuridae surgeonfishes) the relationship was reversed! In other words, when there was high surgeonfish turnover, there was MORE temporal fluctuation in abundance.

Como pode ser isso? Well, surgeonfishes are highly mobile roving grazers of seaweeds that can respond quickly to changes in resources. As such, they are good opportunists that can swoop in and change the entire coral reef structure by munching away the colonising algae, thereby increasing the niches available for other fish. This ‘roving grazer’ life history makes them a key component of many near-shore coral reefs exposed to high environmental variability.

Finally, we also tested the expectation that areas conserved for their species richness in the Great Barrier Reef would generally have lower temporal fluctuation (i.e., greater resilience), as is assumed under most reserve-selection criteria. While spatial turnover was indeed higher in protected areas, temporal turnover was only slightly lower in these for all species considered. As expected, surgeonfish turnover was actually higher in protected areas. This means that protected areas are in general doing their intended job, but not necessarily for all species.

I think that’s enough to whet the appetite, but do read the article for more juicy ecological meat if you’re keen. Back to my ‘holiday’.


Ecological Mechanisms that Contributes to Biodiversity

A number of simple and complex ecological mechanisms contribute to biodiversity. According to one view, the so – called local or deterministic view, the biodiversity is determined principally by biological interactions such as competition and predation.

The other view considers the importance of other environmental factors such as soil type, moisture, temperature, gradient, productivity, niche and habitat diversity and some other factors like stability, disturbance, immigration, extinction and species differentiation and movement at the regional level and the interaction between local and regional processes.

Thus, there are a variety of determinants of species richness, some of which are discussed below.

1. Competition:

The ecological effects of inter specific competition are too many. These effects, however, depend on the scale of competition. On a small scale we can observe the co-occurrence of only a few species with complementary ecological niches but on a broad scale the community will contain more species, occurring within a patchwork, with each patch supporting only a few. In nature, competition is often avoided by differential resource utilization, e.g., different species of fish feeding at different depths.

When exotic animal or plant species are introduced to a new habitat, they sometimes prove to be better competitors and many indigenous species suffer. For example, introduction of common carp to some reservoirs of Punjab and elsewhere has adversely affected the native populations of major carps.

In brief, the significance of inter specific competition depends on how widespread are its evolutionary and ecological consequences. Inter specific competition tends to affect communities and their biodiversity in many ways some of which are less understood even today.

2. Predation:

Predation affects both prey populations and whole ecological communities. When predation promotes the coexistence of species among which there would otherwise be competitive exclusion, this is called predator- mediated coexistence. The effect of predation on a group of competing species depends on which species suffer most. If it is subordinate species, then these may be driven to extinction and therefore the total number of species in the community will decrease.

However, if dominant species suffer most, heavy predation will create space and resources for other species, consequently species numbers may then increase. The numbers of species in a community are usually maximum at intermediate levels of predation.

The effects of predation on biodiversity have been extensively studied in aquatic systems, in which the introduction of a predatory fish, starfish or salamander can greatly change the community structure of primary producers and consumers (carpenter et al. 1987,1988). The effect of herbivore on plant species diversity has also been studied.

The pest pressure hypothesis suggests that seedlings are most dense close to the parent tree, but their survival is maximum at a distance from the parent, because herbivores will be more common among the dense seedlings adjacent to parent tree. Several authors suggested that herbivore promotes more diversity in tropical forests (Clark and Clark, 1984).

3. Productivity:

Nutrient input and productivity affect biodiversity. Plant productivity often depends on the nutrient or condition which is most limiting to growth. Animal productivity also depends on resource levels and some other key factors such as temperature and moisture (for terrestrial environments) and temperature, dissolved oxygen and depth for aquatic systems. However, these are not the only factors that affect productivity.

It was suggested by Connell and Orias (1964) that biodiversity should be highest in relatively stable habitats having high productivity. This is called productivity-stability hypothesis (Tilman,1982). Tilman and Pacala (1993) suggested that biodiversity does not increase monotonically with productivity for any group of species, but that species richness varies depending on what environmental factor is used as a measure of productivity and which species are being taken into consideration.

It has been also suggested that predator-prey ratios increase with the increase in productivity. However, at high productivity levels, predators consume a disproportionate share of the available production, thereby causing a decline in community biodiversity. The intertaxon competition hypothesis (Rosenweig and Abramsk 1993) holds that the peaks of species diversity for different multispecies taxa should occur in areas showing different productivity levels. But, Tilman’s (1982) hypothesis suggested that habitat heterogeneity increases with productivity to a certain point only after which it decreases. However, increase in biodiversity with productivity is not a universal phenomenon.

4. Spatial Heterogeneity:

Spatially heterogeneous habitats offer a wide spectrum of resources and food chains. Accordingly, they are expected to support more species as they provide a greater variety of microhabitats (spatial niches), a greater range of microclimates, more types of places to hide from predators and a greater variety of trophic niches.

Gould and Walker (1997) have shown a positive relationship between number of vascular plant species and index of spatial heterogeneity (ranging from 0 to 1), based on a number of things including soil pH, slope, drainage pattern and substrate types. There are several studies indicating a positive relationship between animal species richness and plant spatial heterogeneity.

5. Climate:

The effects of climatic variation on species richness depend on whether the variation is unpredictable or predictable. In seasonally changing environment, different species may occur at different times of the year. Therefore, more species may be expected living together in a seasonal environment than a completely constant one.

For example, in temperate regions different annual plants germinate, grow, flower and produce seeds at different times during a seasonal cycle. However, there is no firm relationship between species richness and climatic instability. Stable climate is likely to support more species. Tropics often showing better climatic regulation are richer in species than temperate regions.

6. Harshness of Environment:

An environment may be called harsh or extreme if organisms are unable to live there. However, some organisms do occur in very cold and very hot environments and grossly polluted rivers and lakes. But the distribution pattern of organisms generally indicates that species richness is quite lower in harsh environments. Many studies have indicated that diversity of benthic macro-invertebrates and fish was quite low in streams and lakes having low pH.

Most caves and hot springs also exhibit low biodiversity. The deepest parts of the oceans (200 m to 8000 m) also have few species of fish such as tripod fish and lizard fish adapted to living in complete darkness, low temperature and very high pressures, some of them showing interesting specialization of eyes and luminous organs.

7. Disturbance:

Many communities experience periodic physical disturbance. Anthropogenic activities that alter habitat characteristics also affect local species diversity. The intermediate disturbance hypothesis (Connell, 1978) suggested that communities are expected to have more species when the frequency of disturbance is neither too high nor too low. This hypothesis was proposed to account for patterns of species richness in tropical rain forests and coral reefs.

In upland streams disturbances are created by a number of factors including water diversion for fishing or other purposes and quarrying. These activities affect indigenous fish species, benthic invertebrates and riparian vegetation. Sometimes flash floods with enormous gushing waters carrying tons of silt load play havoc with the natural communities as the entire river bed is destroyed and boulders and fish species are washed off by speedily flowing water (Singh and Badola, 1980, Sharma and Singh 1980). Disturbance by municipal sewage also affects biological diversity (Nautiyal et al 1996,2000).

Townsend et al (1997) observed that the pattern of richness of macro-invertebrate species conformed with the intermediate disturbance hypothesis. Disturbances often keep the community in early stages of succession and therefore poor diversity.

8. Other Factors:

Other factors and mechanisms that affect biodiversity are community succession, latitudinal gradient, altitudinal gradient and depth, immigration, emigration, extinction, and evolutionary age (time) and evolutionary adaptations.

The communities may differ in species diversity because some are closer to ecological or evolutionary equilibrium and others are still evolving. For example, tropics are richer in species than temperate regions because, among other things, tropics have existed over long periods of evolutionary time, whereas the temperate regions are still recovering from the Pleistocene glaciations.

Latitudinal gradients of diversity are quite obvious, species of plants, and animals increasing toward the equator. For example, within a small region at 60° north latitude one might found 10 species of ants at 40°, there may be 50 to 100 species and in a similar area within 20° of the equator, between 100 to 200 species (Ricklefs and Miller, 2000).

Diversity in marine environments follows a similar trend. This increase in diversity from the poles to the tropics has been attributed to a number of factors including greater predation, productivity, light, temperature and water regimes.

Altitudinal gradients (Singh and Nautiyal 1990) and depth also affect species richness. In hillstreams, low diversity of macro-invertebrates was observed at higher altitudes. In terrestrial environments, a decrease in species richness with altitude is a widespread phenomenon.

Bird, mammal and vascular plant species richness declined with the increase in altitude in Himalayan mountains of Nepal (Hunter and Yonzon, 1992 Whittaker,1977). Singh and Kumar (2003) found no fish species in Garhwal hillstreams at high altitudes (2400 to 3600 m). Number of species of phytoplankton, zooplankton and fish also tend to decline with increasing depth in the ocean.

Isolation and extinctions have also played their role in affecting species richness in different parts of this earth. The extinctions of many large animals in the Pleistocene may reflect the role of human migration. It is well known that over the past 30,000 to 40,000 years, a major loss of animal biodiversity has occurred over Australia, North America, New Zealand and Madagascar.


What are Marine Water Animals?

Animals that live in marine water ecosystems are called marine animals. Enormous number of marine animal species are found in the ocean and seas than in any other ecosystem on Earth. Among the various ecosystems found in Open Ocean and deep sea, coral reef ecosystems contain the greatest number of species diversity than anywhere else in the ocean. Marine invertebrates including crabs, worms, mollusks, corals, jellyfish, etc. are found abundantly in marine ecosystems. Bony fishes and cartilaginous fishes, turtles, dolphins and whales are the marine vertebrates found in marine ecosystems. Unlike the freshwater animals, surroundings of marine animals have very high amount of salts. Because of the high concentration of salts, osmoregulators living in marine waters face the biggest problem of dehydration (water loss).To avoid this problem, these creatures uptake large amount of sea water and expel salt in that water across their gills and skin. In addition, the marine fishes expel a large amount of calcium, magnesium and sulfate ions with very small amount of water through the urine.


Assista o vídeo: Cientistas ficaram chocados quando encontraram este esqueleto de dragão de 76 milhões de anos!? (Novembro 2021).