Globální druhové bohatství

Globální druhové bohatství je jeden z typů biodiverzity vyjadřující počet unikátních druhů na planetě Zemi. Celkem je známo asi 2 miliony druhů, přičemž valná většina existujících druhů vyšších rostlin a obratlovců je popsáno.

Naopak neznámých druhů hub je asi 1,5 mil. a neznámých druhů hmyzu až několik miliónů.

Latitudinální gradient diverzity (LGD)

Latitudinální gradient diverzity (zkratka LGD) je nejnápadnějším globálním jevem biodiverzity, kdy druhová bohatost klesá se stoupající zeměpisnou šířkou (latitude). Tj. biodiverzita je nejvyšší na rovníku a nejnižší na pólech.

Až na výjimky (např. mořský plankton, mšice, travinná vegetace aj.) platí pro většinu taxonů.

Hypotézy vysvětlující LGD

Dodnes není latitudinální gradient diverzity uspokojivě vysvětlen, příčinami gradientu se však zabýval už Darwin či von Humboldt. Hypotéz podávající vysvětlení existuje celá řada, níže jsou uvedeny alespoň ty nejvýznamnější:

  • větší plocha tropů
  • efekt středu domény
  • skupina hypotéz založených na větším přísunu energie v tropech
  • hypotézy založené na historických příčinách

H1: Tropy zaujímají větší plochu

M. Rosenzweig v 90. letech vyslovil hypotézu, která vysvětluje LGD tím, že tropický pás zaujímá největší plochu. Navíc je zde stabilní teplota, což umožňuje existenci velkých areálů. Díky tomu je zde nižší pravděpodobnost zániku druhů a vyšší pravděpodobnost alopatrické či parapatrické speciace.

Hypotéza má však silné trhliny. Tropické druhy totiž mají spíše malé areály. Navíc velikost areálu není podmíněna plochou klimatického pásu, ale spíš plochou jednotlivých biomů. A tropické biomy nejsou větší než netropické.

H2: Efekt středu domény

Colwell a Hurt přišli v roce 1994 s hypotézou efektu středu domény. Ta vychází z premisy, že při náhodném rozmístění areálů druhů na Zemi podél severo-jižní osy se jich nejvíce překrývá uprostřed, tedy v tropech. Jde o geometrický důsledek toho, že velké areály budou vždy zasahovat do středu domény, zatímco nemusí být přítomny na okrajích.

Problémem je, že doménami jsou spíše kontinenty, ne celá Země. Z testu efektu středu domény na areálech ptáků (Storch et al., 2006) vyšla diverzita nejvyšší uprostřed kontinentů. Pokud se však tento efekt moduloval produktivitou prostředí (předpoklad, že se druhy šíří více do míst s vyšší produktivitou), výsledek se blíží skutečnosti.

H3: Více energie v tropech (SER)

LGD koreluje velmi dobře s průměrnou roční teplotou vzduchu, úhrnem atmosferických srážek a dostupností energie. Rozdíly v biodiverzitě jsou tak dobře vysvětlitelné primární produktivitou prostředí (NPP), tedy produkcí rostlinné biomasy za jednotku času na jednotce plochy.

Hypotéza vztahu diverzity druhů a množství energie (zkratka SER z anglického Species-energy relationship) vysvětluje vyšší počet druhů v těchto oblastech prostřednictvím hypotézy MIH (zkratka z anglického More Individuals Hypothesis). MIH tvrdí, že více energie podmiňuje větší množství jedinců ve společenstvu. SER pak předpokládá, že vyšší počet jedinců pak umožňuje mít většímu počtu druhů životaschopné populace.

Problémem tohoto vysvětlení latitudálního gradientu je fakt, že vztah mezi energií a počtem jedinců je slabší než mezi energií a počtem druhů. Navíc, závislost počtu druhů na počtu jedinců není nikterak silná.

H4: Historické příčiny

Hypotézy založené na historických příčinách se v zásadě dělí do dvou odlišných, protichůdných skupin:

  • tropy jako muzeum (více stabilní, méně vymírání)
  • tropy jako kolébka (rychlejší vznikání druhů, dobře adaptované druhy se šíří do vyšších z.š.)

H4a: Tropy jako muzeum

Hypotéza, která bere tropy jako obrazné muzeum, předpokládá ochuzení vyšších zeměpisných šířek vlivem dob ledových. Řada druhů vyšších zeměpisných šířek vymřela a ty, co nevymřely, se nemusely vrátit zpět.

Vyšší zeměpisné šířky jsou dlouhodobě klimaticky nestabilní, s vyšší sezonalitou. To zabraňuje úzkou specializaci druhů. Díky malé specializaci nemůže pak na jednom stanovišti koexistovat větší množství druhů.

Problémů má teorie hned několik:

  • menší vliv glaciálů na jižní polokouli
  • tropy byly v glaciálu také postiženy, a to suchem
  • absence dostatečných důkazů o vyšší specializaci v tropech
  • LGD je starší než kvartér, ve kterém se glaciály objevovaly
Modernější verze pracující se vzdálenější minulostí

Modernější verze pracuje s minulostí 55 až 34 mil. let, kdy tropický pás sahal až k pólům. Je založena na konzervatismu nik, tedy na hypotéze, že většina evolučních linií vznikla na historicky tropické planetě s adaptací na vlhké a teplé klima. Po chlazení se tyto linie většinou neadaptovaly na chladnější podmínky vyšších šířek.

V tropech se podle této verze nahromadila řada starých evolučních linií, zatímco oblasti vzdálenější od rovníku obsadili potomci malého počtu odvozených linií.

H4b: Tropy jako kolébka

Hypotéza, která považuje tropy za kolébku, má velkou oporu v metabolické teorii ekologie. Teplota totiž ovlivňuje rychlost všech biologických procesů prostřednictvím vlivu na rychlost metabolismu. V teplejším prostředí ektotermní organismy mutují rychleji, čímž by měla speciace probíhat rychleji v tropech.

Historické příčiny jsou však zřejmě regionálně specifické a zatímco tropy starého svět fungují spíše jako muzeum, tropy nového světa jako kolébka.

Rovnovážná dynamika diverzity

Rovnovážná dynamika diverzity je jakýmsi pokusem o syntézu výše uvedených hypotéz příčin LGD. Tato syntéza operuje s existujícími regionálně specifickými limity pro maximální počty druhů (tzv. rovnovážné stavy biodiverzity), které závisí na:

  • rychlosti speciace a případně imigrace
  • množství energie a zdrojů
  • stabilitě prostředí

Studijní materiály Biogeografie

Téma Globální druhová rozmanitost je součástí studijních materiálů Biogeografie. Tento předmět byl vyučován na Geografickém ústavu Masarykovy univerzity. Přejděte na rozcestník témat (1. tlačítko), nebo si přečtěte přecházející (2. tlačítko) a následující (3. tlačítko) téma.