Im Laufe der Jahre haben globale Beobachtungen der Artenvielfalt ein zugrunde liegendes, konsistentes Muster aufgedeckt, das darauf hinweist, wie viele Arten häufig, extrem selten oder irgendwo dazwischen sind. Mehr als ein Jahrhundert natürlicher Beobachtungen haben konsistente Muster im Artenreichtum aufgedeckt: Die meisten Arten sind zwar selten, aber nicht extrem selten, und nur eine Handvoll sind sehr häufig. Diese sogenannten globalen Artenhäufigkeitsverteilungen haben einige gut überwachte Artengruppen, wie zum Beispiel Vögel, vollständig aufgedeckt.
Bei anderen Artengruppen, beispielsweise Insekten, bleibt jedoch ein Teil des Schleiers bestehen. Das ist das Forschungsergebnis eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Integrierte Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der University of Florida (UF) und wurde in der Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht. Diese Studie zeigt, wie wichtig die Überwachung der Artenvielfalt ist, um den Artenreichtum auf der Erde zu erkennen und zu verstehen, wie sich Arten verändern.
„Wer kann erklären, warum eine Art weit verbreitet und zahlreich ist, während eine andere verwandte Art eng verbreitet und selten ist?“ Diese Frage stellte Charles Darwin in seinem bahnbrechenden Werk „Über die Entstehung der Arten“, das vor mehr als 150 Jahren veröffentlicht wurde. Eine damit verbundene Herausforderung besteht darin, zu wissen, wie viele Arten häufig (häufig) und wie viele selten sind, die sogenannte globale Artenhäufigkeitsverteilung (gSAD).
Im letzten Jahrhundert wurden zwei Haupt-gSAD-Modelle vorgeschlagen: der Statistiker und Biologe R.A. Fisher schlug vor, dass die meisten Arten sehr selten sind und dass bei häufigeren Arten die Anzahl der Arten allmählich abnimmt (das sogenannte Log-Sequenz-Modell). Der Ingenieur und Ökologe F.W. Preston hingegen argumentierte, dass nur wenige Arten tatsächlich sehr selten seien und die meisten Arten irgendwo in der Mitte des Spektrums lägen (das sogenannte Lognormalmodell). Trotz jahrzehntelanger Forschung wussten die Wissenschaftler bisher jedoch nicht, welches Modell das wahre gSAD auf der Erde beschreiben könnte.
Um dieses Problem zu lösen, sind viele Daten erforderlich. Die Autoren der Studie nutzten Daten der Global Biodiversity Information Facility (GBIF) und luden Beobachtungen von mehr als einer Milliarde Arten in der Natur von 1900 bis 2019 herunter.
„Die GBIF-Datenbank ist eine hervorragende Ressource für eine Vielzahl biodiversitätsbezogener Forschung, insbesondere weil sie Daten von professionellen Wissenschaftlern und Bürgerwissenschaftlern auf der ganzen Welt zusammenführt“, sagte Erstautor Corey Callaghan, Ph.D., der mit der Forschung während seiner Arbeit bei iDiv und MLU begann und jetzt an der UF arbeitet.
Callahan und seine Forscher teilten die heruntergeladenen Daten in 39 Artengruppen ein, etwa Vögel, Insekten oder Säugetiere. Sie haben ihre jeweiligen globalen Artenhäufigkeitsverteilungen (gSAD) zusammengestellt.
Nachdem die Artenhäufigkeitsverteilungen vollständig bekannt waren, entdeckten die Forscher ein zugrunde liegendes universelles Muster: Wie vom Lognormalmodell vorhergesagt, sind die meisten Arten selten, aber nicht sehr selten, und nur wenige Arten sind sehr häufig. Allerdings stellten die Forscher auch fest, dass nur wenige Artengruppen, etwa Palmfarne und Vögel, vollständig freigelegt worden waren. Für alle anderen Artengruppen liegen keine ausreichenden Daten vor.
Der leitende Autor Professor Henrique Pereira, Leiter der iDiv- und MLU-Forschungsgruppen, sagte: „Ohne genügend Daten sieht es so aus, als wären die meisten Arten sehr selten. Aber je mehr Beobachtungen gemacht werden, desto mehr ändert sich das. Wir stellen fest, dass es tatsächlich mehr seltene als sehr seltene Arten gibt.“ Es ist faszinierend, diese Veränderung bei Palmfarnen und Vögeln zu beobachten, wenn man Artenbeobachtungen aus dem Jahr 1900, als es weniger Daten gab, mit den heutigen, umfassenderen Artenbeobachtungen vergleicht: Wir können deutlich ein vollständiges Bild der Artenhäufigkeitsverteilungen erkennen, wie Preston vor Jahrzehnten vorhergesagt, aber erst jetzt auf der ganzen Welt bestätigt hat.“
„Obwohl wir jahrzehntelang Beobachtungen aufgezeichnet haben, haben wir nur eine Handvoll Artengruppen entdeckt“, sagte Callahan. „Wir haben noch einen langen Weg vor uns. Aber meiner Meinung nach stellen GBIF und der Datenaustausch wirklich die Zukunft der Biodiversitätsforschung und -überwachung dar.“
Die Ergebnisse der neuen Studie ermöglichen es Wissenschaftlern zu beurteilen, inwieweit gSADs in verschiedenen Artengruppen entdeckt wurden. Dies könnte eine weitere seit langem bestehende Forschungsfrage beantworten: Wie viele Arten gibt es? Die Studie ergab, dass für einige Gruppen, beispielsweise Vögel, fast alle Arten identifiziert wurden, während dies für andere, beispielsweise Insekten und Kopffüßer, nicht der Fall war.
Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse dabei helfen könnten, Darwins Frage zu beantworten, warum manche Arten selten und andere häufig sind. Die gefundenen allgemeinen Muster könnten auf allgemeine ökologische oder evolutionäre Mechanismen hinweisen, die die Allgegenwart und Seltenheit von Arten bestimmen.
Während immer mehr Forschung betrieben wird, verändert der Mensch weiterhin die Erdoberfläche und den Artenreichtum, indem er beispielsweise häufig vorkommende Arten seltener macht. Dadurch wird die Aufgabe der Forscher komplexer: Sie müssen nicht nur verstehen, wie sich der Artenreichtum auf natürliche Weise entwickelt, sondern auch, wie der menschliche Einfluss diese Muster gleichzeitig verändert. Möglicherweise liegt noch ein langer Weg vor uns, bis wir Darwins Frage endgültig beantworten können.