Neuer Datensatz zeigt Trends in der Vielfalt der Wirbeltiere

Forschung über Biodiversität wird hauptsächlich von wohlhabenderen Ländern dominiert. Das liegt vor allem an ihrem Zugang zu Geld und Technologie. Allerdings setzen sich immer mehr Forscher und Institutionen für offene Wissenschaftspolitiken ein. Diese Politiken sollen wissenschaftliches Wissen für alle zugänglich machen, besonders in Regionen, die finanzielle Unterstützung oder technologische Ressourcen missen. Indem Daten und Forschungen freier geteilt werden, kann die Wissenschaft vorankommen und ein breiteres Publikum profitieren.

In den letzten Jahren sind Datenpapiere in wissenschaftlichen Zeitschriften ziemlich gang und gäbe geworden. Diese Papiere präsentieren grosse Datenmengen, die anderen Forschern helfen können, die solche Informationen brauchen, aber nicht selbst sammeln wollen. Das kann Zeit sparen und Kosten für Forscher senken. Ein tolles Beispiel dafür ist das WorldClim-Datenset, das seit seiner Veröffentlichung über 20.000 Mal zitiert wurde.

Diese Studie hat das Ziel, ein Datenset zu Diversifikationsmetriken für fünf grosse Gruppen von Wirbeltieren bereitzustellen. Es beinhaltet Matrizen, die das Vorhandensein oder Fehlen von Arten zeigen. Um diese Daten zu generieren, ist erhebliche Rechenleistung und etwas fortgeschrittene Programmierkenntnis nötig, was dieses Datenset für Interessierte in den Bereichen Makroökologie und Makroevolution ziemlich wertvoll macht. Die Daten wurden während einer neugiergelenkten Analyse gesammelt, und die Absicht ist, sie mit der Gemeinschaft zu teilen. Eine kurze Beschreibung des Datensets wird bereitgestellt, aber eine detaillierte Analyse der Gründe für die beobachteten Biodiversitätstrends wird nicht angeboten.

#Datensammlung

#Phylogenetische Probenahme

Dieses Projekt verwendete voll-sampelte, zeitkalibrierte Supertrees für fünf Gruppen von Wirbeltieren: Amphibien, Reptilien, Vögel, Säugetiere und Haie. Diese Bäume wurden aus verschiedenen Quellen gesammelt und sind online verfügbar. Da diese Phylogenien aus Arten mit und ohne DNA kombiniert sind, können sie Daten erzeugen, die nicht immer klar sind. Um diese Unsicherheit zu berücksichtigen, wurden 100 zufällige Bäume für jede Gruppe für die Analyse ausgewählt.

#Diversifikationsraten

Um zu vergleichen, wie sich verschiedene Gruppen im Laufe der Zeit entwickeln, wurden zwei verschiedene Methoden zur Berechnung der Diversifikationsraten verwendet. Eine heisst DivRate, die die Speziationsrate auf eine einfache Weise schätzt. Sie misst, wie viele Arten aus einem gemeinsamen Vorfahren hervorgehen. Die andere Methode, BAMM, verwendet einen komplexeren Ansatz, der unterschiedliche Raten von Speziation und Aussterben im Laufe der Zeit zulässt.

In den Analysen wurden 100 Bäume für jede Wirbeltiergruppe mit beiden Methoden untersucht. Wegen der hohen Rechenanforderungen wurde die Analyse auf einem Hochleistungsserver durchgeführt. Die Ergebnisse wurden dann mit spezieller Software verarbeitet, um Genauigkeit zu gewährleisten. Es dauerte etwa sechs Monate, alle Analysen durchzuführen, wegen der grossen Datenmengen.

#Präsenz-Absenz-Matrizen

Um die Daten weiter zu organisieren, wurden Präsenz-Absenz-Matrizen unter Verwendung von Verteilungspolygons aus der IUCN Roten Liste erstellt, einer bekannten Ressource für Biodiversitätsdaten. Für Amphibien, Reptilien, Säugetiere und Haie wurde das aktuellste Datenset verwendet. Für Vögel wurde auf ein älteres Datenset verwiesen. Ungültige Geometrien der Polygone wurden mit GIS-Software behoben, bevor die Präsenz-Absenz-Matrizen erzeugt wurden.

#Taxonomische Harmonisierung

Um Konsistenz zu gewährleisten, wurden eindeutige Bezeichner von der Global Biodiversity Information Facility (GBIF) für jede Art hinzugefügt. Diese Bezeichner helfen, Arten unabhängig von Namensänderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen. Die Zuordnung der Artennamen wurde mit einem integrierten Tool von GBIF durchgeführt, das versucht, verschiedene Namen durch exakte Übereinstimmungen oder kleine Unterschiede abzugleichen. Einige Arten konnten nicht zugeordnet werden, daher wurden zusätzliche Massnahmen ergriffen, um eine genauere Zuordnung der Artennamen zu gewährleisten.

#Ergebnisse

Basierend auf den gesammelten Daten zeigten die Diversifikationsraten jeder Wirbeltiergruppe ähnliche langsame Raten, wobei ein allgemeiner Trend beobachtet wurde. Allerdings lieferten verschiedene Metriken unterschiedliche Ergebnisse, wobei BAMM weniger Variation zeigte. Trotz der Unsicherheiten in den Daten blieben die Speziationsraten über zwei der drei analysierten Metriken konsistent.

Die Präsenz-Absenz-Matrizen identifizierten erfolgreich Muster der Biodiversität und zeigten eine höhere Artenvielfalt in tropischen Regionen. Es gab leichte Variationen in der Artenvielfalt in verschiedenen Regionen, die die bekannten Diversitätsmuster widerspiegeln. Insgesamt war eine beträchtliche Anzahl von Arten in den Datensätzen gemeinsam.

#Geografische Muster

Die geografischen Muster der Diversifikationsraten können je nach verwendeter Methode variieren. Zum Beispiel zeigte die BAMM-Methode, dass Amphibien in bestimmten Regionen höhere Speziationsraten hatten, während die DivRate-Methode unterschiedliche Trends zeigte. Ähnlich zeigten Reptilien je nach verwendeter Metrik unterschiedliche Ergebnisse. Bei Säugetieren zeigte BAMM höhere Raten bei marinen Arten in tropischen Regionen, während DivRate erhöhte Raten in bestimmten kontinentalen Regionen widerspiegelte.

Die Muster für Vögel zeigten eine gleichmässigere Verteilung der Speziationsraten, aber Spitzen wurden in bestimmten Gebieten festgestellt. Für Haie erzeugte die BAMM-Methode insgesamt niedrigere Raten, während DivRate höhere Raten in ozeanischen Regionen anzeigte.

#Diskussion

Obwohl dieses Datenset nicht das erste seiner Art ist, bietet es eine gut organisierte Zusammenstellung von Daten, die offen für Forschung zugänglich ist. Es kann Einblicke in Muster der Makroökologie und Makroevolution geben, die wichtig sind, um zu verstehen, wie sich verschiedene Arten im Laufe der Zeit entwickeln. Das Datenset ermöglicht es Forschern, Diversifikationsraten mit geografischen oder klimatischen Daten zu verknüpfen, um nach Mustern in einem breiteren Massstab zu suchen.

Es ist jedoch wichtig, die rechtsgeneigte Natur der Daten bei der Analyse zu berücksichtigen. Durchschnittswerte könnten zu irreführenden Interpretationen führen. Stattdessen könnten Mediane oder relative Masse genauere Ergebnisse liefern. Ausserdem beeinflusst die Art und Weise, wie Daten präsentiert werden, deren Interpretation, besonders wenn der Variationsbereich klein ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass die verwendeten Metriken in ihren taxonomischen Klassifikationen aufgrund verschiedener Faktoren, einschliesslich der Veröffentlichungsdaten, unterschiedlich sein können. Forscher werden ermutigt, die Spezies-Taxonomie bei der Verwendung dieses Datensatzes zu harmonisieren, um Genauigkeit zu gewährleisten. Die bereitgestellten eindeutigen IDs können dabei erheblich helfen, was das Matching von Arten zwischen verschiedenen Datensätzen erleichtert.

#Fazit

Dieses Datenset zu Diversifikationsmetriken für Wirbeltiere dient als wertvolle Ressource für Forscher. Bei sorgfältiger Analyse und Interpretation der Daten kann es Einblicke in Biodiversitätsmuster und die Prozesse, die sie antreiben, liefern. Ziel ist es, die Forschung zu erleichtern und weitere Erkundungen in den Bereichen Makroökologie und Makroevolution zu fördern. Nutzer werden ermutigt, sich mit den Methoden und Interpretationen der Daten vertraut zu machen, um die potenzielle Nutzung in zukünftigen Studien zu maximieren.