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Diversität und Biogeographie der Farne und Vögel Boliviens: Niche Modellierung GIS Applicationen

dc.contributor.advisorKessler, Michael PD Dr.de
dc.contributor.authorSoria-Auza, Rodrigo Wilberde
dc.date.accessioned2012-04-16T14:53:14Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:26Zde
dc.date.issued2010-06-02de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-ADA5-7de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-359
dc.description.abstractBei Vögeln und Farnen handelt es sich um die am wahrscheinlich besten untersuchten Taxa des Landes. Von daher bietet sich die Möglichkeit, an ihnen makroökologische und biogeographische Fragestellungen zu untersuchen. Das erste Kapitel behandelt einführend die gegenwärtigen Trends tropischer Makro-Ökologie und Biogeographie hinsichtlich Methodik und speziell in Hinsicht auf Vögel und Farne. Im zweiten Kapitel wurde mittels der Datenbank für bolivianische Farne beurteilt, in welchem Umfang unvollständige Verbreitungsdaten von Spezies die Erkenntnisse über Artenvielfalt und Endemismus im zeitlichen Kontext beeinflussen. In der zeitlichen Analyse konnten die Muster der Farndiversität - sogar für die frühen Stufen - leicht erkannt werden, wobei die humiden Bergregenwälder als artenreichste Gebiete identifiziert wurden. Hinsichtlich des Endemismusgrades waren die Ergebnisse allerdings inkonsistent, wenngleich die größte Konzentration ebenfalls in den Bergregenwäldern liegt. Im dritten Kapitel wird eine weitere Fehlerquelle beleuchtet, die sich auf großräumige Diversitätsstudien auswirkt. Dabei wurden die Ergebnisse zweier Klimamodelle (WorldClim & SAGA) verglichen. Mit diesen wurde die Verbreitung einiger Farn- und Vogelarten berechnet (species distribution modelling), welche endemisch für humide Bergregenwälder und saisonal-trockene tropische Wälder sind. Beide Klimamodelle zeigen recht ähnliche geographische Klimamuster, nur der Niederschlag bildet dabei eine Ausnahme. So ergab SAGA bei der Betrachtung des Niederschlags in den feuchten, östlichen Andenabdachungen deutlichere geographische Muster. Bei der Nutzung von SAGA für das Modell zur Artenverbreitung führte dieser Unterschied insgesamt zu einer signifikant besseren Schätzung. Das vierte Kapitel hat zum Ziel, den Einfluss von Klima, sowie regionalen Gebiets- und geometrischen Einschränkungen auf die Bestimmung der Artverteilungsmuster von Vögeln entlang eines Breiten- und Höhengradienten in den Zentralanden (Bolivien und Südperu) abzuschätzen. Dabei wurde zuerst die gesamte Vogelgesellschaft betrachtet und anschließend in Quartile geteilt. Dabei umfasste Quartil 1 (Q1) Spezies mit kleinem Verbreitungsgebiet (Endemische und schutzbedürftige Arten), Q4 die mit größtem Verbreitungsgebiet. Klima (genauer Niederschlag) hat den größten Einfluss bei der Erklärung der Artverteilungs-muster. Allerdings spielten die anderen Faktoren ebenfalls eine große Rolle, welche bei einer Unterteilung des Untersuchungsgebietes in Regionen und Höhenstufen deutlich wurde. So zeigten sich bei Arten mit kleinem Ausbreitungsgebiet unterschiedliche geographische Muster. Wenn das gesamte Gebiet als eine Einheit betrachtet wurde, ergaben die Diversität-Parameter-Beziehungen eine starke Dominanz weit verbreiteter (häufiger) Arten. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Unterteilung des Untersuchungsgebietes in Regionen und Höhenstufen und des Artenreichtums in Quartile das Auffinden von weniger häufigen Beziehungen ermöglicht, welche für geographisch beschränkte Arten stichhaltig sind. Dies zeigt deutlich, das großskalige, kontinentale Analysen der Diversität möglicherweise nur die Muster der häufigsten Arten aufdecken. Arten mit geringer Ausbreitung, welche im Naturschutz Priorität haben, könnten dabei übersehen werden. In Kapitel fünf, wurde abschließend versucht, mit einem Modell die biogeographischen Verbindungen zwischen Fragmenten saisonal trockener tropischer Wäldern (Saisonal dry tropical forest, SDTF) der nordbolivianischen Anden während des Quartärs zu bestimmen. Zusätzlich wurden für denselben Zeitraum Verbreitungsgebiete von endemischen Farn- und Vogelarten modelliert, welche für diesen Wäldertyp endemisch sind. Dafür wurden die vier konträrsten Szenarien für das Quartär gewählt, also warm-feucht (zurzeit), warm-trocken, kalt-trocken und kalt-feucht. Danach hatten die SDTFs in den kalt-trockenen und warm-trockenen Perioden des Quartärs ihre größte Ausdehnung. Die SDTFs bedeckten in diesen Perioden den Großteil des bolivianischen Tieflands und reichten bis zu den andinen Regenschatten-Tälern (warm-trocken), wo dieser Vegetationstyp bis heute isoliert von den restlichen SDTFs besteht. Die Zentralanden verhinderten die Expansion der SDTFs in die südlichen Anden. Für die Arten zeigte sich allerdings ein anderes Expansions- und Kolonisationsmuster in diesen Fragmenten, wonach kalt-trockenes Klima im Quartär die Verbindung durch das Tiefland begünstigte, während bei warmen Klimaten die Verbreitung über die zentral-bolivianischen Anden erfolgte. Die Studie ergab deutliche Argumente dafür, dass die heutigen SDTFs Fragmente ausgedehnterer Wälder sind, welche während der Trockenperioden im Quartär das bolivianische Tiefland und die Andentäler bedeckten. Die modellierten Muster legen nahe, dass Vikarianz eine wichtige Ursache für die heutigen Verbreitungen der Arten in den SDTFs gespielt haben könnte.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleDiversität und Biogeographie der Farne und Vögel Boliviens: Niche Modellierung GIS Applicationende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedDiversity and Biogeography of Ferns and Birds in Bolivia: Applications of GIS Based Modelling Approachesde
dc.contributor.refereeBehling, Hermann Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-09-23de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengThis dissertation focuses on a wide range of biogeographic and macroecological aspects of bird and fern species from Bolivia. In the first chapter I outlined the general purpose of this dissertation, as well as general concepts and implications of large-scale studies. In the second chapter I used the databank of fern species from Bolivia to evaluate the level to which the geographical incomplete data availability of species occurrence affects the perception of species richness and endemism. I performed, for this purpose, a cumulative temporal analysis of the aforementioned databank in a grid context. The patterns of species richness were temporally consistent. The richest areas were always placed along the humid-montane forests, even though collecting intensity were also higher in this area than in others. Endemism, on the other hand, had a lower degree of correlation with collecting intensity, and the resulting endemism spatial patterns were temporally inconsistent. The ratio between the estimated and recorded values of species richness and endemism suggested that the richest grid cells tended to be undersampled. The inter-temporal correlations showed sharper differences of correlations for endemism than species richness. Consequently, back in 1970 botanist had a correct idea of the spatial distribution of pteridophyte richness, although the absolute values of species richness were strongly underestimated. In contrast, the pattern of endemism remained obscure even for the present period. From the previous paragraph, it is clear that distributional databanks are useful tools to deduce patterns of diversity (although fragmented), while endemism patterns remain obscure. In chapter three I used a modelling approach to model the geographic distribution of a selected group of bird and fern species of specific habitat requirements. Species distribution models (niche modelling) have been proposed as an alternative method to overcome the limited data availability. Previous studies have already addressed the possible sources of uncertainty in modelling species distributions. However, the quality of the environmental layers used to predict species distributions has been largely overlooked. I compared the geographic climatic predictions of two climate models (SAGA and Worldclim), and the geographical discrepancies of using both climate models for modelling ranges of a selected set of bird and fern species endemic to the humid-montane forest and the seasonally dry tropical forests (SDTF). SAGA and Worldclim predicted roughly similar climate patterns that were significantly correlated, but simultaneously showed important differences for the spatial distribution of the precipitation. SAGA predicted better range estimations for species endemic to the humid-montane forests than Worldclim, which predicted the occurrence of some species near the lake Titicaca (in the high Andes). Worldclim also over predicted the occurrence of montane species in the lowlands of Chapare. Although it was not possible to find any statistical difference between the range estimations obtained with SAGA and Worldclim for the species endemic to the SDTFs, SAGA was able to better discriminate the distribution of these species in the fragments of SDTF in the north Bolivian Andes. These findings strongly suggest the superiority of SAGA over Worldclim, and simultaneously stress how critical is the quality of Worldclim for tropical countries like Bolivia. In the fourth chapter we aimed to unravel impact of climate, regional area and geometric constraints in determining the patterns of bird species richness along the latitudinal and elevational gradient of bird species richness in the central Andes (from southern Peru and to southern Bolivia). Climate (precipitation) played the mayor role in explaining the pattern of species richness. However the other factors also played an important role that became evident when the study area was partitioned into regions and elevational belts. Precipitation had strongest impacts at lower elevations, as the strongest reductions of precipitation also occurred there. Elevation (temperature) and habitat heterogeneity gained importance especially when we analyzed the data by regions. Narrow-ranged species on the other hand, showed different geographical patterns. The factors determining their distribution were also mainly precipitation followed by habitat heterogeneity. Diversity-parameter relationships recovered when the entire area is analyzed as a sole unit reflected the overwhelming dominance of the widespread species. These finding show that by dissecting the study area into regions and elevational belts, and the species richness into quartiles let us to recover less frequent relationships that are valid for species of geographically restricted ranges. This also strongly suggests that wide continental analyses of diversity may recover only the patterns of the most common species, while overlooking the geographically restricted species that are of priority for conservation. In chapter five, I used a modelling approach to determine the biogeographic connections of the fragments of seasonally dry tropical forests from the north Bolivian Andes across the Quaternary. I also modelled the patterns of colonization of these fragments by a selected set of bird and fern species endemic to this type of vegetation across the same span of time. The cold-dry and warm-dry climates of the Quaternary were the periods of maximum distribution of the SDTFs in Bolivia. During these periods, the SDTFs covered most of the Bolivian lowlands, and reached the Andean rain-shadow valleys (warm-dry), where today this vegetation persists isolated from the rest of the SDTFs. The central Andes prevented the expansion of this vegetation from the southern Andes. Species on the other hand, showed different patterns of expansions and colonization of these fragments. Cold-dry Quaternary climates were favourable for connection through the lowlands, while warm climates favoured range expansions across the central Bolivian Andes. Species that today have a higher elevational range were those that reached the fragments of SDTFs across the central Andes. We found strong evidence supporting that the fragments of SDTFs are remnants of the more extensively distributed SDTFs that occupied the central Bolivian lowlands and Andean valleys during the Quaternary dry climates. The modelled distributions of the species suggest that vicariance may have played an important role in determining the current species distributions across the SDTFs in the Bolivian Andes. In the last chapter I summarized the main findings, the implications and limitations of this type of macroecological studies. Here I presented important advances in a wide range of macroecological and biogeographic issues that ranged from the study of species richness patterns, methodological issues, parameter-diversity relationships and biogeographic processes across the Quaternary. Although Birds and ferns are probably the best documented taxa in Bolivia, distributional data was persistently a limiting factor for an important proportion of bird and fern species (mostly the ones of restricted range).de
dc.contributor.coRefereeTscharntke, Teja Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeHeinrichs, Jochen PD Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerBiogeographiede
dc.subject.gerMakroecologiede
dc.subject.gerNiche Modelierungde
dc.subject.gerBoliviende
dc.subject.gerGISde
dc.subject.engBiogeographyde
dc.subject.engMacroecologyde
dc.subject.engNiche modellingde
dc.subject.engBoliviade
dc.subject.engGISde
dc.subject.bk42.07de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2483-7de
dc.identifier.purlwebdoc-2483de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWL 000: Biogeographie {Biologie}de
dc.subject.gokfullWNI 000: Biodiversität allg. {Biologie, Ökologie}de
dc.identifier.ppn631868216de


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