It is often claimed that we do not understand the forces driving the global diversity gradient. However, an extensive literature suggests that contemporary climate constrains terrestrial taxonomic richness over broad geographic extents. Here, we review the empirical literature to examine the nature and form of the relationship between climate and richness. Our goals were to document the support for the climatically based energy hypothesis, and within the constraints imposed by correlative analyses, to evaluate two versions of the hypothesis: the productivity and ambient energy hypotheses. Focusing on studies extending over 800 km, we found that measures of energy, water, or water–energy balance explain spatial variation in richness better than other climatic and non-climatic variables in 82 of 85 cases. Even when considered individually and in isolation, water/energy variables explain on average over 60% of the variation in the richness of a wide range of plant and animal groups. Further, water variables usually represent the strongest predictors in the tropics, subtropics, and warm temperate zones, whereas energy variables (for animals) or water–energy variables (for plants) dominate in high latitudes. We conclude that the interaction between water and energy, either directly or indirectly (via plant productivity), provides a strong explanation for globally extensive plant and animal diversity gradients, but for animals there also is a latitudinal shift in the relative importance of ambient energy vs. water moving from the poles to the equator. Although contemporary climate is not the only factor influencing species richness and may not explain the diversity pattern for all taxonomic groups, it is clear that understanding water–energy dynamics is critical to future biodiversity research. Analyses that do not include water–energy variables are missing a key component for explaining broad-scale patterns of diversity.

Here, we employ an additive partitioning framework to disentangle the contribution of spatial turnover and nestedness to beta diversity patterns in the global freshwater fish fauna. We find that spatial turnover and nestedness differ geographically in their contribution to freshwater fish beta diversity, a pattern that results from contrasting influences of Quaternary climate changes. Differences in fish faunas characterized by nestedness are greater in drainage basins that experienced larger amplitudes of Quaternary climate oscillations. Conversely, higher levels of spatial turnover are found in historically unglaciated drainage basins with high topographic relief, these having experienced greater Quaternary climate stability. Such an historical climate signature is not clearly detected when considering the overall level of beta diversity. Quantifying the relative roles of historical and ecological factors in explaining present-day patterns of beta diversity hence requires considering the different processes generating these patterns and not solely the overall level of beta diversity.

A major focus of geographical ecology and macroecology is to understand the causes of spatially structured ecological patterns. However, achieving this understanding can be complicated when using multiple regression, because the relative importance of explanatory variables, as measured by regression coefficients, can shift depending on whether spatially explicit or non‐spatial modeling is used. However, the extent to which coefficients may shift and why shifts occur are unclear. Here, we analyze the relationship between environmental predictors and the geographical distribution of species richness, body size, range size and abundance in 97 multi‐factorial data sets. Our goal was to compare standardized partial regression coefficients of non‐spatial ordinary least squares regressions (i.e. models fitted using ordinary least squares without taking autocorrelation into account; “OLS models” hereafter) and eight spatial methods to evaluate the frequency of coefficient shifts and identify characteristics of data that might predict when shifts are likely. We generated three metrics of coefficient shifts and eight characteristics of the data sets as predictors of shifts. Typical of ecological data, spatial autocorrelation in the residuals of OLS models was found in most data sets. The spatial models varied in the extent to which they minimized residual spatial autocorrelation. Patterns of coefficient shifts also varied among methods and datasets, although the magnitudes of shifts tended to be small in all cases. We were unable to identify strong predictors of shifts, including the levels of autocorrelation in either explanatory variables or model residuals. Thus, changes in coefficients between spatial and non‐spatial methods depend on the method used and are largely idiosyncratic, making it difficult to predict when or why shifts occur. We conclude that the ecological importance of regression coefficients cannot be evaluated with confidence irrespective of whether spatially explicit modelling is used or not. Researchers may have little choice but to be more explicit about the uncertainty of models and more cautious in their interpretation.

Recent assessment reports by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) have highlighted the risks to humanity arising from the unsustainable use of natural resources. Thus far, land, freshwater, and ocean exploitation have been the chief causes of biodiversity loss. Climate change is projected to be a rapidly increasing additional driver for biodiversity loss. Since climate change and biodiversity loss impact human societies everywhere, bold solutions are required that integrate environmental and societal objectives. As yet, most existing international biodiversity targets have overlooked climate change impacts. At the same time, climate change mitigation measures themselves may harm biodiversity directly. The Convention on Biological Diversity’s post-2020 framework offers the important opportunity to address the interactions between climate change and biodiversity and revise biodiversity targets accordingly by better aligning these with the United Nations Framework Convention on Climate Change Paris Agreement and the Sustainable Development Goals. We identify the considerable number of existing and proposed post-2020 biodiversity targets that risk being severely compromised due to climate change, even if other barriers to their achievement were removed. Our analysis suggests that the next set of biodiversity targets explicitly addresses climate change-related risks since many aspirational goals will not be feasible under even lower-end projections of future warming. Adopting more flexible and dynamic approaches to conservation, rather than static goals, would allow us to respond flexibly to changes in habitats, genetic resources, species composition, and ecosystem functioning and leverage biodiversity’s capacity to contribute to climate change mitigation and adaptation.

The world is currently undergoing an unprecedented decline in biodiversity, which is mainly attributable to human activities. For instance, nonnative species introduction, combined with the extirpation of native species, affects biodiversity patterns, notably by increasing the similarity among species assemblages. This biodiversity change, called taxonomic homogenization, has rarely been assessed at the world scale. Here, we fill this gap by assessing the current homogenization status of one of the most diverse vertebrate groups (i.e., freshwater fishes) at global and regional scales. We demonstrate that current homogenization of the freshwater fish faunas is still low at the world scale (0.5%) but reaches substantial levels (up to 10%) in some highly invaded river basins from the Nearctic and Palearctic realms. In these realms experiencing high changes, nonnative species introductions rather than native species extirpations drive taxonomic homogenization. Our results suggest that the “Homogocene era” is not yet the case for freshwater fish fauna at the worldwide scale. However, the distressingly high level of homogenization noted for some biogeographical realms stresses the need for further understanding of the ecological consequences of homogenization processes.

Abstract A growing interest is devoted to global-scale approaches in ecology and evolution that examine patterns and determinants of species diversity and the threats resulting from global change. These analyses obviously require global datasets of species distribution. Freshwater systems house a disproportionately high fraction of the global fish diversity considering the small proportion of the earth’s surface that they occupy, and are one of the most threatened habitats on Earth. Here we provide complete species lists for 3119 drainage basins covering more than 80% of the Earth surface using 14953 fish species inhabiting permanently or occasionally freshwater systems. The database results from an extensive survey of native and non-native freshwater fish species distribution based on 1436 published papers, books, grey literature and web-based sources. Alone or in combination with further datasets on species biological and ecological characteristics and their evolutionary history, this database represents a highly valuable source of information for further studies on freshwater macroecology, macroevolution, biogeography and conservation.

The introduction of non-native fish species into new environments has raised global concerns due to potential ecological impacts on recipient ecosystems. A previous study focusing on the introduced fish species Arapaima gigas in Bolivian Amazon waters showed that its isotopic niche significantly overlapped with most co-occurring native fish species, suggesting potential competition. To evaluate this hypothesis, we extended here the investigation by comparing the trophic position and isotopic niche width of eleven abundant native fish species inhabiting both colonized and non-colonized floodplain lakes. We found lower trophic positions in colonized versus non-colonized lakes only for native piscivores, mostly driven by a shift towards increased dietary proportion of detritivorous fishes. Conversely, results showed that the isotopic niche width of most fish species analyzed (i.e. 10 over 11 species) did not significantly decrease in colonized compared to non-colonized lakes. Our overall results suggest potentially low competitive interactions between A . gigas and native fishes, with the notable exception of piscivorous species. We attribute our findings to the high abundance of available resources in Amazon oxbow lakes.