Seasonality in the altitude–diversity pattern of Alpine moths

Altitudinal gradients are frequently used to study environmental effects on species diversity. Recent quantitative studies on Lepidoptera focussed on tropical mountain systems and often reported unimodal diversity peaks at “mid-elevations”;, a pattern also often found in other taxa. Here we used methodologically comparable, nocturnal Macrolepidoptera samples from the Swiss Alps to analyze environmental correlates of diversity. Using seasonal data (monthly samples from April to November at altitudes between 600 and 2400 m a.s.l.) allowed to decouple altitude and some climate variables for analyses. We found that the altitude–diversity pattern changes with season. In spring and autumn, diversity decreased with increasing altitude, while we found a unimodal peak of diversity at mid-elevations during summer. This excluded all hypothetical causes of diversity variation that do not allow for seasonality. Temperature was an important correlate of diversity, whereas precipitation was not. These results were separately corroborated for the two most common families (Noctuidae and Geometridae). However, diversity patterns of the two families were not particularly close, and unexplained variance of climatic explanations was substantial in all cases. The patterns of faunal overlap did not explain the unimodal diversity pattern, and we claim that we lack a generally valid explanation for this common phenomenon.

ZusammenfassungHöhengradienten werden gerne verwendet, um Zusammenhänge zwischen Umwelt und Biodiversität zu untersuchen. Jüngere, quantitative Arbeiten an Lepidopteren konzentrierten sich auf tropische Bergregionen, wo oft Diversitätsmaxima in mittleren Höhen gefunden wurden. Wir verwendeten methodisch vergleichbare Aufsammlungen nachtaktiver Makrolepidopteren aus den Berner Alpen (Schweiz), um Umweltkorrelate mit der Diversität zu untersuchen. Die Verwendung von saisonalen Daten (monatliche Aufsammlungen von April bis November, von ca. 600–2400 m ü. NN) erlaubte uns, Höhe und einige Klimavariablen in unseren Analysen voneinander zu entkoppeln. Wir beobachteten, dass sich das Diversitätsmuster entlang des Höhengradienten mit der Jahreszeit verändert–von abnehmender Diversität im Frühjahr zu einem unimodalen Muster im Sommer, und zurück zu abnehmender Diversität im Herbst. Dies alleine schliesst diejenigen Hypothesen zur Kausalität dieser Verteilung aus, die keinen Raum für Saisonalität lassen. Wir fanden, dass Temperatur, nicht jedoch Niederschlag, mit Diversität korrelierten. Diese Ergebnisse bestätigten wir auch in separaten Untersuchungen für die beiden arten- und individuenreichsten Familien, Geometridae (Spanner) und Noctuidae (Eulenfalter). Die Diversitätsmuster der beiden Gruppen sind jedoch nicht eng aneinander gekoppelt, und die von Klimakorrelaten unerklärte Varianz blieb in allen Fällen relativ gross. Wir fanden keine Hinweise auf Faunenüberlappung als Erklärung für das unimodale Diversitätsmuster, und wir stellen fest, dass eine hinreichende, allgemeingültige Erklärung für dieses häufig gefundene Phänomen weiterhin fehlt.