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Altitudinal gradients in biodiversity research: the state of the art and future perspectives under climate change aspects

机译：生物多样性研究中的垂直梯度：气候变化方面的最新技术和未来展望

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Gebirge mit ihrer mehr oder weniger isolierten Lage und ihren vielfältigen Höhenstufen stellen „Hotspots der Biodiversität" dar. Ihre Flora und Fauna wird seit den ersten Beschreibungen durch Alexander von Humboldt immer wieder untersucht. Systematisch angelegte Studien zur räumlichen Verteilung von Arten bzw. Artengruppen in Höhengradienten erlangen eine zunehmend größere Bedeutung seit den 1990iger Jahren, insbesondere im Rahmen der Klimafoigenforschung. Um für die zukünftige Biodiversitätsforschung die heute als wesentlich angesehenen Forschungsansätze zu identifizieren, wurden in dieser Studie Literaturangaben der letzten zwei Jahrzehnte über die sich verändernden Artenzusammensetzungen in Höhengradienten aus allen Kontinenten, verschiedenen Artengruppen und einem Höhenbereich von 0 bis 6.400 m ü. NN ausgewertet. Diese Zusammenstellung zeigt, dass Untersuchungen der Muster der Biodiversität von Höhengradienten in Gebirgen einen wichtigen Beitrag für das Verständnis der Herausbildung und Änderung von Biodiversitätsmustern gerade im Rahmen des zu erwartenden Klimawandels leisten können. Die Musterbildung im Höhengradienten ist für verschiedene Artengruppen durchaus unterschiedlich. Diese Literaturauswertung macht aber auch die Notwendigkeit eines weltweit einheitlichen Konzeptes für die Forschung in Höhengradienten deutlich. Ein solches Konzept sollte folgende Gesichtspunkte beinhalten: (1) Nicht nur ausgewählte Artengruppen, sondern mehrere verschiedene Artengruppen gemeinsam analysieren; nur so lassen sich die vielfältigen Ökosystemfunktionen und Prozesse berücksichtigen. (2) Begleitend möglichst viele Umweltfaktoren erfassen, um herausarbeiten zu können, welche der Umweltfaktoren für die Musterbildung wirklich maßgeblich sind. (3) Die Transekte so anlegen, dass sie nicht nur eine einmalige räumliche Analyse ermöglichen, sondern auch zukünftig im Sinne von Zeitreihen zur Verfügung stehen. (4) Sowohl das Erhebungsflächendesign als auch die Aufnahmemethoden für die einzelnen Artengruppen standardisieren, um die Daten weltweit vergleichen zu können. (5) Langzeitstudien starten; denn nur sie bieten die Möglichkeit, erwartete oder aus Modellen abgeleitete Veränderungen der Artenzusammensetzungen bzw. von Verschiebungen von einzelnen Arten im Höhengradienten zu validieren. (6) Gezielt konzipierte Experimente einsetzen, um offene Fragen zur Verteilung der Arten in Höhengradienten untersuchen zu können.%Mountains, with their isolated position and altitudinal belts, are hotspots of biodiversity. Their flora and fauna have been observed worldwide since the days of Alexander von Humboldt, which has led to basic knowledge and understanding of species composition and the most important driving forces of ecosystem differentiation in such altitudinal gradients. Systematically designed analyses of changes in species composition with increasing elevation have been increasingly implemented since the 1990s. Since global climate change is one of the most important problems facing the world this century, a focus on such ecosystem studies is urgently needed. To identify the main future needs of such research we analyze the studies dealing with species changes of diverse taxonomi-cal groups along altitudinal gradients (0 to 6,400 m a.s. I.) on all continents, published during the past one to two decades. From our study we can conclude that although mountains are powerful for climate change research most studies have to face the challenge of separating confounding effects driving species assemblages along altitudinal gradients. Our study therefore supports the view of the need of a global altitudinal concept including that (1) not only one or a few taxonomical groups should be analyzed, but rather different taxonomical groups covering all ecosystem functions simultaneously; (2) relevant site conditions should be registered to reveal direct environmental variables responsible for species distribution patterns and to resolve inconsistent effects along the altitudinal gradients; (3) transect design is appropriate for analyzing ecosystem changes in site gradients and over time; (4) both the study design and the individual methods should be standardized to compare the data collected worldwide; and (5) a long-term perspective is important to quantify the degree and direction of species changes and to validate species distribution models. (6) Finally we suggest to develop experimental altitudinal approaches to overcome the addressed problems of biodiversity surveys.
机译：山脉或多或少地处偏僻且高度各不相同代表着“生物多样性的热点”，自首次描述以来，亚历山大·冯·洪堡曾反复研究过它们的动植物群，对高度梯度上物种或物种组的空间分布进行了系统的研究。自1990年代以来，这一点变得越来越重要，尤其是在气候研究方面。为了确定对未来生物多样性研究必不可少的未来研究方法，本研究使用了过去20年的文献数据，研究了各大洲海拔梯度的物种组成变化，不同物种组和海拔范围从0到6,400 m的海拔范围该汇编显示，对山区海拔梯度的生物多样性模式的研究对理解发展有重要贡献。 g和生物多样性模式的变化，尤其是在预期的气候变化的背景下。对于不同的物种组，高度梯度中的模式形成是完全不同的。但是，该文献评估也强调了对高度梯度研究需要全局统一的概念。这一概念应包括以下几个方面：（1）不仅分析选定的物种组，而且还要一起分析几个不同的物种组；这是考虑到各种生态系统功能和过程的唯一方法。 （2）尽可能多地结合环境因素，以便能够确定哪些环境因素对图案形成确实起决定性作用。 （3）以这样的方式创建样条，使其不仅可以进行一次性空间分析，而且将来还将在时间序列意义上可用。 （4）规范各个物种组的调查区域设计和记录方法，以便能够在全球范围内比较数据。 （5）开始长期学习；因为只有它们才有可能验证物种组成或高度梯度中单个物种的位移的预期或模型衍生的变化。 （6）使用有针对性的实验来调查有关物种在海拔梯度上的分布的开放性问题。％山脉及其孤立的位置和海拔带是生物多样性的热点。自亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt）时代以来，在全世界范围内都观察到了它们的动植物，这使人们对物种组成以及在这种海拔梯度上生态系统分化的最重要驱动力有了基本的了解和了解。自1990年代以来，越来越多地采用系统设计的方法来分析物种组成随海拔升高的变化。由于全球气候变化是本世纪世界面临的最重要问题之一，因此迫切需要关注此类生态系统研究。为了确定此类研究的主要未来需求，我们分析了过去一到二十年间在各大洲沿海拔梯度（0至6,400 m a.s. I.）的不同生物分类群物种变化的研究。从我们的研究中我们可以得出结论，尽管山脉对气候变化研究具有强大的作用，但大多数研究仍面临着将驱动物种集合沿高度梯度驱动的混杂影响分开的挑战。因此，我们的研究支持需要一个全球海拔概念的观点，包括：（1）不仅应分析一个或几个分类学类别，而且还要同时涵盖所有生态系统功能的不同分类学类别； （2）应记录相关的场地条件，以揭示造成物种分布模式的直接环境变量，并解决沿海拔梯度的不一致影响； （3）断面设计适合于分析生态系统梯度变化和时间变化； （4）研究设计和个体方法均应标准化，以比较全球范围内收集的数据； （5）长期观点对于量化物种变化的程度和方向以及验证物种分布模型非常重要。 （6）最后，我们建议开发实验性的海拔高度方法，以解决生物多样性调查中已解决的问题。

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