Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Topografie beeinflusst die Biodiversität im Gebirge

02.02.2016

Wird das Klima wärmer, verschiebt sich der Lebensraum von Tier- und Pflanzenarten im Gebirge voraussichtlich in höhere und damit kältere Lagen. Die Biodiversität wird aber nicht nur von der Temperatur entscheidend beeinflusst. Auch der topografiebedingte räumliche Zusammenhang von Lebensräumen wirkt sich auf den Artenreichtum aus, haben Forschende der ETH Lausanne und der Universität Zürich herausgefunden.

Gebirgsregionen sind Lebensraum für zahlreiche Tier- und Pflanzenarten. Den grössten Artenreichtum verzeichnen typischerweise mittlere Höhenlagen. Lange Zeit hatte die Wissenschaft keine schlüssige Erklärung dafür.


Voneinander isolierte Bergspitzen und Täler (grau/weiss) und viel stärker verbundene mittlere Höhenlagen (gelb-roter Gradient).

Bild: ETH Lausanne

Als mögliche Gründe wurden niedrige Temperaturen in hohen oder störende Einflüsse durch den Menschen in tiefen Lagen angeführt. Nun liefern neue, in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Forschungsresultate eine andere Begründung:

Die meisten Arten leben in mittleren Höhenlagen, weil dort ähnliche Lebensräume am grössten und am stärksten miteinander verbunden sind. Verschieben sich Arten in Folge der Anpassung an wärmere klimatische Bedingungen in höhere Lagen, treffen sie auf Lebensräume mit völlig anderen topografischen Gegebenheiten.

Grösster Artenreichtum in mittleren Höhenlagen

Wie viele Arten in einer bestimmten Region nebeneinander existieren können, ist von zahlreichen Faktoren abhängig. In grossen Gebieten mit ähnlichen Eigenschaften finden sich in der Regel mehr Arten als in kleinen Gebieten. Sind mehrere ähnliche Lebensräume miteinander verbunden, erhöht sich die Biodiversität zusätzlich.

In Gebirgsregionen spielen zudem Faktoren wie Temperatur, biologische Produktivität und Exposition eine grosse Rolle. Forschende der ETH Lausanne, der Universität Zürich und der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) haben die im Flachland gewonnenen Erkenntnisse auf Gebirgsregionen übertragen und haben so eine neue Erklärung dafür gefunden, weshalb der Artenreichtum in mittleren Höhenlagen am grössten ist.

«In Gebirgsregionen bilden Gipfel und Täler isolierte Lebensräume – ähnlich wie Inseln im Meer. Die Gebiete in mittleren Höhenlagen sind dagegen stark miteinander verbunden», erklärt Enrico Bertuzzo, Forscher am Labor für Ökohydrologie der ETH Lausanne und Erstautor der Studie. «Je grösser und je vernetzter ein Lebensraum ist, desto höher ist die Biodiversität, während in isolierten Gebieten nur wenige Arten anzutreffen sind. Wir nahmen daher an, dass die Topografie selbst eine Schlüsselrolle in der Regulierung einnimmt, wie sich der Artenreichtum mit der Höhenlage verändert.»

Biodiversitätsmuster lassen sich durch Topografie erklären

Die Biodiversität wird häufig auf der Basis von idealisierten kegelförmigen Bergen untersucht, bei denen man davon ausgeht, dass in vergleichbaren Höhenlagen auch ähnliche Lebensräume zu finden sind. In diesen Modellen werden die Lebensräume mit zunehmender Höhe immer kleiner. Man geht davon aus, dass die Biodiversität am Fuss des Kegels am grössten ist und nach oben hin laufend abnimmt.

Das Forschungsteam hat einen aufwendigeren Forschungsansatz verfolgt. «Anstatt die Gebirgslandschaft auf eine perfekte Kegelform zu vereinfachten, wollten wir die Landschaft in ihrer vollen Komplexität berücksichtigen», betont Mitautor Florian Altermatt vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich.

Um ihre Annahme zu überprüfen, dass die Landschaftsstruktur selbst die Biodiversitätsmuster beeinflussen, haben die Wissenschaftler in einer Computersimulation zahlreiche virtuelle Arten in einer Gebirgslandschaft ausgesetzt. Jeder virtuellen Art wurde eine für ihre Verbreitung optimale Höhenlage zugewiesen und diese wurden einheitlich auf alle berücksichtigten Lagen verteilt.

Dann liessen die Forschenden die virtuellen Arten um Lebensräume in den Gebieten konkurrieren, die basierend auf realen Landschaften modelliert wurden. Die Simulationen haben die Annahme bestätigt: «Die in der Natur zu beobachtenden Biodiversitätsmuster lassen sich allein schon durch die jeweilige Topografie erklären. Andere Faktoren wie Temperatur, Produktivität etc. spielen ebenfalls eine wichtige Rolle, sie kommen einfach zusätzlich zum Effekt der Landschaftsstruktur zum Tragen», erläutert Altermatt.

Angesichts einer immer wärmer werdenden Welt sind diese Ergebnisse von spezieller Relevanz. Bertuzzo zieht folgenden Schluss: «Nur wenn wir den Zusammenhang zwischen Höhenlage und Biodiversität kennen, können wir die räumliche Neuverteilung der Arten infolge des Klimawandels vorhersagen. Steigen die Temperaturen, verschieben sich die Lebensräume von Tier- und Pflanzenarten in höhere Lagen. Eine bestimmte ökologische Gemeinschaft findet dort hinsichtlich Verfügbarkeit und Vernetzung ihres Lebensraums ganz andere topografische Gegebenheiten vor. Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, diese Faktoren bei der Prognose künftiger Veränderungen zu berücksichtigen.»

Literatur:
Enrico Bertuzzo, Francesco Carrara, Lorenzo Maric, Florian Altermatt, Ignacio Rodriguez-Iturbe, and Andrea Rinaldoa. Geomorphic controls on elevational gradients of species richness. Proceedings of the National Academy of Sciences. February 1, 2016. doi: 10.1073/pnas.1518922113

Kontakte:
Prof. Florian Altermatt
Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften
Universität Zürich
Tel. +41 58 765 55 92
E-Mail: florian.altermatt@ieu.uzh.ch

Prof. Andrea Rinaldo
Labor für Ökohydrologie
ETH Lausanne
Tel. +41 21 693 80 34
Mobile +41 79 226 70 83
E-Mail: andrea.rinaldo@epfl.ch

Weitere Informationen:

http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2016/topografie-beeinflusst-biodiversitaet....

Kurt Bodenmüller | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie