Auf dem Weg zu einer metabolischen Theorie der Ökologie

Der Stoffwechsel bildet die Grundlage für die Nutzung der grundlegenden Prinzipien der Physik, Chemie und Biologie, um die Biologie einzelner Organismen mit der Ökologie von Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen zu verknüpfen. Die Stoffwechselrate, die Rate, mit der Organismen Energie und Materialien aufnehmen, umwandeln und verbrauchen, ist die grundlegendste biologische Rate. Wir haben eine quantitative Theorie entwickelt, wie die Stoffwechselrate in Abhängigkeit von Körpergröße und Temperatur variiert. Die metabolische Theorie sagt voraus, wie die Stoffwechselrate, indem sie die Raten der Ressourcennahme aus der Umwelt und die Ressourcenzuteilung für Überleben, Wachstum und Fortpflanzung festlegt, ökologische Prozesse auf allen Organisationsebenen von Individuen bis zur Biosphäre steuert. Beispiele beinhalten: (1) Merkmale der Lebensgeschichte, einschließlich Entwicklungsrate, Sterblichkeitsrate, Alter bei der Geschlechtsreife, Lebensspanne und Wachstumsrate der Bevölkerung; (2) Interaktionen in Populationen, einschließlich Tragfähigkeit, Raten der Konkurrenz und Prädation sowie Muster der Artenvielfalt; und (3) Prozesse in Ökosystemen, einschließlich Raten der Biomasseproduktion und Atmung sowie Muster der trophischen Dynamik. Daten, die aus der ökologischen Literatur zusammengestellt wurden, unterstützen die theoretischen Vorhersagen stark. Letztendlich könnte die metabolische Theorie eine konzeptionelle Grundlage für einen Großteil der Ökologie bieten, so wie die genetische Theorie eine Grundlage für einen Großteil der Evolutionsbiologie bildet.