Vertikale Nischen: Wie Tiere ihre Umgebung nutzen

Die Ökosysteme der Erde haben unterschiedliche Arten von Umgebungen und Ressourcen. Tiere passen sich diesen Veränderungen an, indem sie Eigenschaften entwickeln, die ihnen helfen, das zu nutzen, was in ihrer Umgebung verfügbar ist. Zum Beispiel können Körpergrösse und Ernährung basierend darauf variieren, wo ein Tier lebt, von lokalen Gebieten bis hin zu globalen Verbreitungen. Eine häufige Beobachtung ist, dass Tiere tendenziell grösser werden, je näher man zu den Polen kommt.

#Vertikale Gradienten in Ökosystemen

In verschiedenen Umgebungen, wie Wäldern, können sich die Bedingungen über kurze Distanzen schnell ändern, insbesondere durch Faktoren wie Höhe und Pflanzenwachstum. Zum Beispiel sind bestimmte Vogelarten, die sich von speziellen Nahrungsquellen ernähren, in niedrigeren Gebieten der Anden-Amazonas-Region vielfältiger als in höheren Lagen. Das zeigt, wie stark die Vogeldiversität über kleine Flächen variieren kann.

Pflanzenwachstum ist in diesen vertikalen Räumen entscheidend, da es Temperatur, Ressourcen und das Risiko von Raubtieren beeinflusst. Das bedeutet, dass viele Eigenschaften, die Tiere haben, wahrscheinlich entwickelt wurden, um die Ressourcen, die auf unterschiedlichen Höhen in Wäldern verfügbar sind, zu nutzen. Diese Eigenschaften bestimmen, welche Ressourcen Tiere verwenden können und welche Rollen sie in ihren Umgebungen spielen.

#Evolutionäre Geschichte und vertikale Nischen

Die Evolution verschiedener Pflanzenarten geschieht seit Millionen von Jahren und prägt die Art und Weise, wie Tiere diese Ressourcen nutzen können. Die Beziehungen zwischen verschiedenen Arten, auch Phylogenetische Beziehungen genannt, spielen ebenfalls eine Rolle dabei, wie sie vertikale Räume nutzen. Einige Pflanzen und die Tiere, die sich von ihnen ernähren, sind schon lange miteinander verbunden, was bedeutet, dass eng verwandte Arten oft ähnliche Eigenschaften teilen, die es ihnen ermöglichen, in bestimmten vertikalen Nischen zu gedeihen.

#Prädation und Vegetationsstruktur

Wie Tiere sich verhalten, kann sich basierend auf der Struktur der umgebenden Pflanzen ändern. In Gebieten mit vielen Raubtieren vermeiden Beutetierviecher bestimmte Bereiche, was eine "Landschaft der Angst" schafft. Dies beeinflusst, wo Tiere leben und nach Nahrung suchen, was ihre täglichen Aktivitäten beeinflusst. Studien zeigen, dass kletternde Tiere oft Sicherheit in den Bäumen suchen, um Bedrohungen durch Raubtiere am Boden zu entkommen.

#Forschungsziele

Um die Beziehungen zwischen vertikalen Lebensräumen und den Faktoren, die sie beeinflussen, besser zu verstehen, haben wir Eigenschaften, evolutionäre Geschichte und das Risiko durch Raubtiere untersucht, um vorherzusagen, wie Säugetiere und Vögel vertikale Räume weltweit nutzen. Wir haben auch diese Nischen kartiert, um zu sehen, wie sie mit den Verbreitungen der Arten zusammenhängen.

#Eigenschaften, die für vertikale Nischen relevant sind

Funktionale Eigenschaften sind Merkmale, die beschreiben, wie ein Organismus mit seiner Umgebung interagiert, wie zum Beispiel, was er frisst, seine Grösse und wann er aktiv ist. Wir haben Daten zu diesen Eigenschaften für viele Arten von Säugetieren und Vögeln gesammelt. Säugetiere wurden basierend darauf kategorisiert, wo sie fressen, zum Beispiel am Boden, in Bäumen oder im Wasser. Vögel hatten ähnliche Klassifizierungen, aber mit unterschiedlichen Höhen innerhalb der Bäume.

Der Datensatz, den wir verwendet haben, beinhaltete einige Schätzungen basierend auf häufigen Eigenschaften innerhalb von Tiergruppen, wenn spezifische Daten fehlten. Wir haben marine Tiere herausgefiltert, da sie für unsere Studie irrelevant waren.

Um die Artennamen zu standardisieren und die Genauigkeit zu verbessern, verwendeten wir mehrere Datenbanken. In unserer Analyse haben wir das Fressverhalten von Tieren in Kategorien eingeteilt und statistische Methoden angewendet, um die Daten genau zu analysieren.

#Phylogenetische Beziehungen

Phylogenetische Bäume zeigen die Beziehungen zwischen Arten. Wir haben diese Beziehungen untersucht, um zu bewerten, wie eng Tiere miteinander verwandt sind und wie dies ihre Nutzung vertikaler Räume beeinflusst. Wir haben statistische Analysen durchgeführt, um wichtige Komponenten zu extrahieren, die den Grossteil der Variation zwischen den Arten erklären.

#Prädationsdruck

Um abzuschätzen, wie Raubtiere beeinflussen könnten, wo Tiere nach Nahrung suchen, haben wir die Daten zu den Arten mit ihren geografischen Verbreitungen verknüpft. Raubtiere wurden als Tiere definiert, die hauptsächlich Wirbeltiere fressen. Wir haben sowohl lebende als auch ausgestorbene Arten betrachtet, um zu sehen, wie Prädation die Tiere, die wir untersucht haben, beeinflussen könnte, auch wenn die Daten zu den ausgestorbenen Arten weniger vollständig waren.

Wir haben eine Liste potenzieller Raubtiere für jede Art basierend auf ihrer Grösse und ihren Ernährungsgewohnheiten erstellt. Überlappende Verbreitungen wurden dann analysiert, um den potenziellen Prädationsdruck auf jede Art zu bestimmen.

#Geografische Verteilungen von Fressnischen

Wir haben die vertikalen Fressnischen von Säugetieren und Vögeln kartiert, um ihren geografischen Kontext zu verstehen. Die Anzahl der Arten in einer bestimmten Fressnische wurde für jedes Gebiet berechnet, was ein klareres Bild davon liefert, wie diese Nischen weltweit verteilt sind.

#Vorhersage von Fressnischen

Um vorherzusagen, welche Fressnischen Tiere besetzen, haben wir Techniken des maschinellen Lernens eingesetzt. Dabei haben wir uns auf die Beziehungen zwischen Tiermerkmalen wie Ernährung und Grösse, ihrer evolutionären Geschichte und den Prädationsdrücken, denen sie ausgesetzt sind, konzentriert. Dieser Ansatz hat uns ermöglicht, zu identifizieren, wie diese Faktoren interagieren und das Fressverhalten der Tiere beeinflussen.

#Bedeutung funktionaler Eigenschaften

Ernährung, Körpergewicht und Aktivitätszeit waren wichtige Vorhersagefaktoren dafür, wo Säugetiere und Vögel nach Nahrung suchen. Der Einfluss des Obstkonsums und des Konsums von wirbellosen Tieren variierte über verschiedene Fressnischen bei Säugetieren. Zum Beispiel waren Tiere, die Obst fressen, eher in höheren Bereichen der Bäume zu finden, während Tiere, die am Boden nach Nahrung suchten, unterschiedliche Ernährungspräferenzen hatten.

Andererseits war das Körpergewicht besonders wichtig für Vögel. Kleinere Vögel waren eher in den oberen Teilen der Bäume zu finden, während grössere Vögel in niedrigeren Bereichen und am Boden häufiger vorkamen.

#Muster funktionaler Eigenschaften und Fressen

Die Beziehungen, die wir zwischen funktionalen Eigenschaften und Fressnischen beobachtet haben, zeigten klare Muster. Bei Säugetieren war der Obstkonsum ein starker Vorhersagefaktor für diejenigen, die in Bäumen leben, während der Konsum von wirbellosen Tieren eine bedeutendere Rolle für Tiere spielte, die am Boden nach Nahrung suchten. Dies spiegelte die Verfügbarkeit von Ressourcen auf unterschiedlichen Höhen wider.

Vögel zeigten ähnliche Trends, wobei Obst fressende Vögel hauptsächlich in der oberen Baumkrone lebten und die Körpergrösse beeinflusste, welche Nischen sie besetzten. Die Prädationsdrücke waren weniger deutlich in ihrem Einfluss im Vergleich zu funktionalen Eigenschaften wie Ernährung und Körpergewicht.

#Geografische Variabilität in der Bedeutung von Eigenschaften

Wir haben entdeckt, dass der Einfluss von Eigenschaften auf vertikale Fressnischen geografisch variiert. Zum Beispiel zeigten bestimmte Regionen, wie die tropischen Anden, starke positive Beziehungen zwischen Obstkonsum und baumförmigem Fressen. Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die Beziehungen in Gebieten wie Nordamerika oder Nordafrika.

Diese Muster weisen auf potenzielle historische und umweltbedingte Faktoren hin, die das Verhalten und die Eigenschaften von Tierarten in verschiedenen Teilen der Welt prägen.

#Implikationen für den Naturschutz

Zu verstehen, wie Eigenschaften mit vertikalen Fressnischen zusammenhängen, gibt Einblicke, wie Veränderungen in Ökosystemen, wie Klimawandel und Abholzung, Tierpopulationen beeinträchtigen könnten. Da viele Arten an spezifische Umgebungen angepasst sind, können Veränderungen ihr Verhalten und Überleben stören.

Der Verlust wichtiger Arten in diesen Nischen könnte das gesamte Ökosystem beeinflussen, was die Notwendigkeit von Naturschutzmassnahmen zur Erhaltung dieser Lebensräume betont, da sie zur Aufrechterhaltung der Biodiversität und der Funktionen von Ökosystemen beitragen.

#Zukünftige Forschungsrichtungen

Die Kombination von Daten über die Struktur von Wäldern mit funktionalen Eigenschaften bleibt ein spannendes Feld für zukünftige Forschungen. Techniken der nächsten Generation, wie Fernerkundung, bieten Möglichkeiten, noch detailliertere Informationen darüber zu sammeln, wie die Struktur der Vegetation das Verhalten von Tieren beeinflusst.

Eine genauere Betrachtung von evolutionären Prozessen, trophischen Interaktionen und Funktionen von Ökosystemen wird unser Verständnis davon erweitern, wie vertikale Nischen funktionieren. Dieses Wissen ist entscheidend für informierte Entscheidungen über Naturschutz und das Management von Ökosystemen.

#Fazit

Unsere Ergebnisse zeigen, dass sowohl funktionale Eigenschaften als auch die evolutionäre Geschichte erheblich beeinflussen, wie Säugetiere und Vögel vertikale Räume in verschiedenen Ökosystemen nutzen. Während Ernährung und Körpergewicht als entscheidende Faktoren hervortreten, bleibt der Einfluss der Prädation weniger ausgeprägt. Geografische Variationen in diesen Beziehungen verdeutlichen das komplexe Zusammenspiel zwischen Arten und ihren Umgebungen, und das Verständnis dieser Dynamiken ist entscheidend für Naturschutz- und Biodiversitätsbemühungen.