Equilibrium theory of biodiversity dynamics: components and consequences

Abstract

Explaining the origin of spatial diversity patterns has long been one of the central goals of ecology. A plethora of mechanisms has been proposed, without a clear consensus. These mechanisms have often been tested in isolation and considered to be mutually exclusive, such as explanations based on differences in diversification rates versus those based on region-specific ecological limits. We argue that these explanations are not necessarily in conflict when diversity dynamics is properly formalized, namely if ecological limits are understood as stable diversity equilibria, determined by the balance of species extinction and origination, under the assumption that at least one of these processes is diversity-dependent. Several models of equilibrium diversity dynamics have already been proposed. However, they often lack generality, rely on problematic assumptions, or, most importantly, assume that total community abundance is determined a priori by the environment and that total community abundance subsequently affects species richness - ignoring the fact that total community abundance is an emergent property of the community, which is itself affected by species richness. Recently proposed equilibrium theory of biodiversity dynamics (ETBD) aims to address all these limitations. The ETBD formalizes the coupled...

Vysvětlení prostorových gradientů biodiverzity je jedním z ústředních cílů ekologie. Byla navržena celá řada mechanismů, avšak bez dosažení jednoznačného konsenzu. Tyto mechanismy byly často zkoumány izolovaně a považovány za vzájemně se vylučující - například vysvětlení založená na rozdílech v rychlosti diverzifikace versus vysvětlení, která vycházejí z regionálně specifických ekologických limitů. Chceme ukázat, že tato vysvětlení si nutně neodporují, pokud je dynamika biodiverzity řádně formalizována, konkrétně pokud jsou ekologické limity chápány jako rovnovážné stavy biodiverzity, dané rovnováhou mezi extinkcí a speciací (a/nebo kolonizací) za předpokladu, že alespoň jeden z těchto procesů je závislý na diverzitě. Několik modelů formalizujících takovouto rovnovážnou dynamiku biodiverzity bylo již v minulosti navrženo. Ty však často postrádají obecnou platnost, vycházejí z problematických předpokladů, nebo - a to především - předpokládají, že celkový počet jedinců je striktně určen prostředím a že tento celkový počet jedinců následně ovlivňuje počet druhů, přičemž ignorují fakt, že celková abundace je také vlastností samotného společenstva, která je naopak sama ovlivněna počtem přítomných druhů. Nedávno navržená rovnovážná teorie dynamiky biodiverzity (ETBD) si klade za cíl tyto nedostatky překonat. ETBD...