Cuando se estima el número de especies en un área, al principio se encuentra tantas de ellas como grande es el área y, después, se van agregando menos: las raras. Una gráfica de acumulación de especies y área explorada se aproxima a una asíntota,^{2 IV} lo cual puede deberse a que, mientras mayor sea el área observada, puede haber más probabilidad de encontrar microhábitats distintos. Este patrón se confirma en varias escalas, aunque con distinta intensidad, debido a que en cada una de ellas inciden diferentes procesos que determinan la presencia de las especies. Por ejemplo, en estudios de plantas y aves, en los que se ha utilizado unidades de muestreo —desde 0.01 m² hasta 100 km²—, se observó que la curva de acumulación de especies varía, dependiendo de la escala.^V

En la macroescala es posible verificar que en los trópicos existe un número de especies muy elevado que disminuye gradualmente, al incrementar la latitud (figura 1); el patrón se observa en casi todos los niveles de organismos de los diferentes ambientes, incluso en el registro fósil. Aunque existen excepciones, como son las coníferas, los cangrejos de río o los pingüinos, que son más diversos a mayores latitudes, pero están ausentes en el trópico. Este fenómeno se ha tratado de explicar desde el siglo XIX, cuando Humboldt planteó una hipótesis,³ cuya explicación se basaba en el clima. A pesar del tiempo y los numerosos científicos enfocados en el tema, al día de hoy no hay una explicación definitiva y suficiente para este hecho.^VI Incluso han sido reconocidas 32 hipótesis que invocan diferentes tipos y niveles de explicación que van, desde causas próximas, últimas, azarosas, determinísticas, históricas, hasta ecológicas, bióticas, abióticas, o bien, son específicas para ciertos grupos taxonómicos.^VII 

     Algunas de las hipótesis más relevantes han sido afines con los modelos climáticos basados en la relación especies-energía, según las cuales el clima regula la cantidad de energía presente en los ecosistemas. En el trópico hay más energía, por lo que la productividad primaria es mayor, lo que propicia un alto número de especies.^VIII
     También son relevantes las hipótesis basadas en la tasa de especiación, las cuales postulan que, en el trópico, las altas temperaturas, los tiempos generacionales cortos y una alta presión de la selección natural son factores que provocan tasas de mutación y especiación más rápidas.^IX
     Igualmente relevantes son las hipótesis del área geográfica, las cuales postulan que en los trópicos hay mayor biodiversidad porque éstos ocupan una mayor extensión geográfica.^IX

Conforme aumenta la altitud decrece el número de especies observadas. Estos cambios en la biodiversidad pueden asociarse con modificaciones de variables como presión, temperatura media, etc. En la macroescala se observa una relación lineal entre la altitud y el número de especies; pero en la mesoescala y escala local la relación del cambio no es lineal.

La heterogeneidad ambiental provee una mayor variedad de condiciones donde las especies pueden coexistir. En la mesoescala se observa que, entre más variedad de estratos geológicos existan en un área, habrá más especies.

En la escala local y mesoescala se ha observado que al ocurrir un disturbio de nivel intermedio en la naturaleza, se mantiene la máxima biodiversidad en comparación con los eventos de intensidad baja o alta. Ésta es la Teoría del disturbio intermedio.^X Explica que pocas especies son capaces de recuperarse de daños asociados con eventos catastróficos fuertes que arrasen con la mayoría de seres vivos; pero lejos de lo esperado, cuando el disturbio es bajo tampoco permanece la mayor riqueza, pues ésta se reduce por la exclusión competitiva que causan las especies dominantes. En cambio, en niveles intermedios de disturbio, a pesar de la extinción, la competencia interespecífica es menor que cuando el disturbio es leve y varias especies logran coexistir, permitiendo la máxima diversidad posible luego de una perturbación.
     Además de los patrones observados de la biodiversidad y las hipótesis que los explican como efecto de los gradientes ambientales, algunas hipótesis plantean que la variación de las especies puede ser resultado de una distribución geométrica. Un ejemplo de esas hipótesis es el modelo nulo del efecto del dominio medio. Éste plantea que la mayor variedad de especies se presentará donde se tenga el valor medio de un gradiente ambiental, como lo es la latitud o la altitud, posteriormente, el número de especies puede disminuir o incrementar, respecto de lo esperado para un valor medio, según las restricciones que imponga el ambiente.^XI 

Los patrones de la biodiversidad generan un mosaico espacial en el planeta, así, se puede observar regiones biogeográficas con altos niveles de diversidad biológica, también llamadas “puntos calientes” (biodiversity hotspots). Muchos de estos sitios ricos en diversidad biológica se presentan en países en los que la pobreza es muy generalizada.^XII La coincidencia espacial entre pobreza y biodiversidad es importante, porque muchas de las personas que viven en áreas rurales de países en desarrollo dependen directamente de la biodiversidad o de los servicios ecosistémicos para subsistir, lo que es particularmente importante para la toma de decisiones sobre el combate a la pobreza, la conservación y restauración ambiental.
     Los niveles de diversidad biológica observados en la naturaleza son, sin duda, un resultado multifactorial que indica la complejidad del ambiente. 
     Comprender la biodiversidad, su distribución y los procesos que la generan y mantienen es importante, para orientar las decisiones al aprovechamiento sostenible de los recursos naturales.