Evaluating environmental and geometrical constraints on endemic vertebrates of the semiarid Caatinga (Brazil)

Most hypotheses explaining species diversity are related to the current and/or past environment, but explanations that rely on geometrical constraints, such as the mid-domain effect, have been recently proposed. Under this type of model, more species are expected in the centre of a domain due to the extent of occurrence of the species being constrained by the domain's geometry. Here we evaluated the proportion of the explanatory power of space, the current environment, historical vicariance events and geometric constraints on the richness of the Caatinga's terrestrial endemic vertebrates using a partial regression approach. The current environment had the highest proportion of explanatory power for the variance of the Caatinga's endemic species, in its shared effect, explaining approximately 47%. On the other hand the geometric constraints model (GCM) had the highest proportion in its single explanatory power with 15% of explanatory power. The amount of explanation by GCM changes when analyzing richness of endemics calculated from species with different range sizes. Despite the fact that GCM is the main driver of the Caatinga's endemic species, in its single effect, this does not necessarily indicate that geometric constraints and random dispersal within species ranges drive richness. The GCM model underestimates richness in the centre of the Caatinga, suggesting that other ecological and evolutionary processes may help explain the overall pattern of decreasing richness towards the borders of the biome.

ZusammenfassungDie meisten Hypothesen, die die Artendiversität erklären, nehmen Bezug auf die gegenwärtige und/oder die frühere Umwelt, aber Erklärungen wie der mid-domain-Effekt, die sich auf geometrische Beschränkungen stützen, wurden vor kurzem vorgeschlagen. Bei diesem Modell werden mehr Arten im Zentrum eines Gebiets erwartet, da das Ausmaß des Auftretens der Arten durch die Geometrie des Gebiets eingeschränkt wird. Hier untersuchten wir mit partieller Regression den Anteil an der Erklärungsfähigkeit, den Raum, aktuelle Umwelt, historische Vikarianz und geometrische Beschränkungen für den Artenreichtum der endemischen terrestrischen Vertebraten in der Caatinga haben. Die aktuelle Umwelt erklärte mit 47% (kombiniert für alle Faktorenkombinationen) den höchsten Anteil der Varianz der endemischen Caatinga-Arten. Das ‘geometric constraints model’ (GCM) erreichte mit 15% den höchsten Erklärungswert für einen Einzelfaktor. Das Ausmaß der Aufklärung durch GCM verändert sich, wenn Artengruppen mit unterschiedlich großem Verbreitungsgebiet getrennt analysiert werden. Auch wenn GCM der wichtigste Einzelfaktor für die endemischen Caatinga-Arten ist, bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass geometrische Beschränkungen der und zufällige Ausbreitung in den Verbreitungsgebieten der Arten den Artenreichtum steuern. Das GCM-Modell unterschätzt den Artenreichtum im Zentrum der Caatinga, und dies legt nahe, dass andere ökologische und evolutionäre Prozesse dazu beitragen könnten, das Gesamtbild von zu den Rändern des Bioms abnehmenden Artenzahlen zu erklären.