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5.18: Biogeografía - Biología

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¿Por qué la geografía tiene algo que ver con la evolución?

Similar a "¿cómo cruzó el pollo la calle?" pero a una escala mucho mayor. ¿Cómo cruzó el animal Europa y entró en Asia? ¿O de Asia a América? ¿Cómo llegó algo a Australia?

Evidencia de la biogeografía

Biogeografia es el estudio de cómo y por qué las plantas y los animales viven donde lo hacen. Proporciona más evidencia de la evolución. Consideremos la familia de los camellos como ejemplo.

Biogeografía de camellos: un ejemplo

Hoy en día, la familia de los camellos incluye diferentes tipos de camellos. Se muestran en Figura debajo. Todos los camellos de hoy descienden de los mismos antepasados ​​de los camellos. Estos antepasados ​​vivieron en América del Norte hace aproximadamente un millón de años.

Migraciones de camellos y variación actual. Los miembros de la familia de los camellos ahora viven en diferentes partes del mundo. Se diferencian entre sí en varios rasgos. Sin embargo, comparten similitudes básicas. Esto se debe a que todos evolucionaron a partir de un ancestro común. ¿Qué diferencias y similitudes ves?

Los primeros camellos norteamericanos emigraron a otros lugares. Algunos fueron al este de Asia. Cruzaron un puente terrestre durante la última edad de hielo. Algunos de ellos llegaron hasta África. Otros fueron a Sudamérica. Cruzaron el istmo de Panamá. Una vez que los camellos llegaron a estos diferentes lugares, evolucionaron de forma independiente. Desarrollaron adaptaciones que los adaptaban al entorno particular en el que vivían. A través de la selección natural, los descendientes de los antepasados ​​originales de los camellos desarrollaron la diversidad que tienen hoy.

Biogeografía insular

La biogeografía de las islas proporciona algunas de las mejores pruebas de la evolución. Considere las aves llamadas pinzones que Darwin estudió en las Islas Galápagos (ver Figura debajo). Todos los pinzones probablemente descendieron de un ave que llegó a las islas desde América del Sur. Hasta que llegó el primer pájaro, nunca había habido pájaros en las islas. El primer pájaro fue un devorador de semillas. Se convirtió en muchas especies de pinzones. Cada especie fue adaptada para un tipo diferente de alimento. Esto es un ejemplo de radiación adaptativa. Este es el proceso por el cual una sola especie evoluciona a muchas especies nuevas para llenar los nichos disponibles.

Los pinzones de Galápagos difieren en el tamaño y la forma del pico, según el tipo de comida que consumen.

Testigo de la evolución

En la década de 1970, los biólogos Peter y Rosemary Grant fueron a las Islas Galápagos. Querían volver a estudiar los pinzones de Darwin. Pasaron más de 30 años en el proyecto. Sus esfuerzos dieron sus frutos. Pudieron observar la evolución por selección natural que realmente se estaba llevando a cabo.

Mientras los Grant estaban en las Galápagos, ocurrió una sequía. Como resultado, había menos semillas disponibles para que las comieran los pinzones. Las aves con picos más pequeños podrían abrirse y comerse solo las semillas más pequeñas. Las aves con picos más grandes podrían agrietarse y comer semillas de todos los tamaños. Como resultado, muchas de las aves de pico pequeño murieron en la sequía. Las aves con picos más grandes sobrevivieron y se reprodujeron (ver Figura debajo). En 2 años, aumentó el tamaño promedio del pico en la población de pinzones. Había ocurrido la evolución por selección natural.

Evolución del tamaño del pico en pinzones de Galápagos. El gráfico superior muestra el tamaño de los picos de toda la población de pinzones estudiada por los Grants en 1976. El gráfico inferior muestra los tamaños de los picos de los supervivientes en 1978. En sólo 2 años, el tamaño del pico aumentó.

Resumen

  • La biogeografía es el estudio de cómo y por qué las plantas y los animales viven donde lo hacen. También proporciona evidencia de la evolución.
  • En cadenas de islas, como las Galápagos, una especie puede evolucionar a muchas especies nuevas para llenar los nichos disponibles. A esto se le llama radiación adaptativa.

Explora más

Utilice este recurso para responder las siguientes preguntas.

  • Biogeografía: Wallace y Wegener en http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/history_16.
  1. ¿Qué es la biogeografía? ¿Qué científico ayudó a fundar la ciencia moderna de la biogeografía?
  2. ¿Dónde recopiló Wallace gran parte de sus datos?
  3. ¿Qué estudió Wallace?
  4. ¿Cuál fue la propuesta de Alfred Wegener?
  5. ¿Qué era Gondwanaland?

Revisar

  1. Definir biogeografía.
  2. Describe un ejemplo de biogeografía insular que proporcione evidencia de evolución.
  3. Describa los efectos de la sequía en las Islas Galápagos observados por los Grants.

Distribución global de los dictyostelids del suelo forestal

Departamento de Ciencias Naturales, Manatee Community College, P.O. Box 1849, Bradenton, FL 34206, EE. UU.

Departamento de Biología Vegetal y Ambiental, Universidad de Ohio, Athens, Ohio 45701, EE. UU.

Departamento de Biología Vegetal y Ambiental, Universidad de Ohio, Athens, Ohio 45701, EE. UU.

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Departamento de Biología Vegetal y Ambiental, Universidad de Ohio, Athens, Ohio 45701, EE. UU.

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Resumen

ApuntarEl objetivo de este proyecto fue compilar, organizar y presentar los datos de distribución conocidos sobre los mohos de lodo celular dictyostelid (CSM) que se encuentran en los suelos forestales de todo el mundo. También se abordó la cuestión de qué factores influyen en los patrones de distribución de CSM.

LocalizaciónVarios investigadores de todo el mundo han recuperado CSM de suelos de bosques caducifolios templados, bosques lluviosos tropicales caducifolios y siempreverdes estacionales, bosques de coníferas boreales y tundra.

MétodosDentro de cada uno de estos cuatro biomas, varios investigadores han muestreado varias ubicaciones en todo el mundo. El estudio actual intenta sintetizar los datos de distribución dictyostelid conocidos y presentar patrones específicos de distribución.

ResultadosEn todo el mundo, se encontró que sesenta y cinco especies de CSM ocupan varios suelos forestales. Las distribuciones de estas especies se clasificaron en una de cuatro categorías: cosmopolita, disyunta, restringida y pantropical.

Principales conclusionesLos patrones de distribución global de CSM están influenciados por una variedad de factores distintos de la biota (incluidos, entre otros, el clima, la latitud, la altitud, el pH del suelo y los materiales parentales que forman el suelo). El estudio actual respalda la tesis de que los insumos orgánicos de asociaciones vegetales específicas y vectores animales también tienen un papel importante.


Fondo

La fauna de peces de agua dulce del Mediterráneo se caracteriza por un número relativamente bajo de familias de peces, y la mayoría de las especies pertenecen a los ciprínidos [1, 2]. En efecto, esta familia se encuentra entre las familias más específicas de peces de agua dulce y es probable que sea una de las familias de vertebrados más grandes [3]. La familia de los ciprínidos también presenta un número relativamente alto de especies endémicas en la vertiente mediterránea [2] y su amplia plasticidad biológica y ecológica le ha otorgado a este grupo un papel importante en los modelos biogeográficos [4-7]. Como los mecanismos de dispersión están muy restringidos en los peces de agua dulce primarios [8], sus distribuciones están directamente relacionadas con la paleogeografía y las relaciones entre las diferentes áreas [9-11]. Por tanto, las relaciones filogenéticas entre los linajes evolutivos reflejan la historia de los ciprínidos en la región mediterránea.

La clasificación de los ciprínidos siempre ha sido motivo de controversia y se han reconocido de 2 a 12 subfamilias según el autor y los rasgos morfológicos considerados [12-15] e incluso se han elevado recientemente a nivel familiar, asignándose leuciscinas europeas y norteamericanas. y foxininas a la nueva familia llamada Leuciscidae [16, 17]. Sin embargo, la morfología tradicional a veces entra en conflicto con los estudios moleculares más recientes [5, 18-23] porque algunos caracteres morfológicos son propensos a la homoplasia [5] y, por lo general, existe una homología poco clara de los rasgos morfológicos [24, 25]. Esto determina que los grupos monofiléticos reconocidos están claramente mal interpretados. En este artículo, seguimos el esquema de clasificación de Saitoh et al. [22] basado en genomas mitocondriales completos. Estos autores consideran la subfamilia Leuciscinae formada exclusivamente por las leuciscinas euroasiáticas y norteafricanas (incluido el género norteamericano Notemigonus, como el único representante conocido en esta región) y promover las foxininas [15] a su propia subfamilia, Phoxininae, como el grupo hermano de la subfamilia Leuciscinae. Sin embargo, hasta la fecha, las relaciones filogenéticas nucleares de los ciprínidos, y en particular las leuciscinas, se han explorado poco [26, 27].

El registro fósil de la familia de los ciprínidos en Eurasia [28-30] sugiere su origen en el este y sureste de Asia, donde se encuentra la mayor diversidad genérica y de especies [1, 3, 31]. Este grupo luego colonizó Europa por primera vez durante el período Oligoceno cuando el Mar de Ob desapareció debido al levantamiento de los Urales, y llegó a la Península Ibérica (la parte más occidental de Europa) en el Oligoceno tardío-Mioceno temprano [32]. La colonización del norte de África se ha explicado por las conexiones con las faunas de peces ibéricas y asiáticas durante el período Cenozoico [33]. Dentro de la familia de los ciprínidos, la subfamilia Leuciscinae puede utilizarse para probar hipótesis biogeográficas para la cuenca mediterránea. Además, debido a su rango de distribución de larga data en el área Circum-Mediterráneo, debería ser posible desentrañar la historia evolutiva de este grupo.

Las hipótesis tradicionales han propuesto el origen de la subfamilia Leuciscinae en el área mediterránea y su posterior diversificación a través de las capturas fluviales de Europa central a medida que varias olas se extendían a lo largo de un largo período de tiempo (desde el Oligoceno hasta el Plioceno tardío, 35-1,7 millones de años) [34, 35 ], siguiendo la historia hidrogeográfica y geológica del espacio europeo [36]. Este modelo ha sido designado como el "modelo de dispersión del norte" [37]. Las hipótesis que se oponen a este modelo han argumentado que la colonización de los ríos Circum-Mediterráneo no puede explicarse por una ruta norte. El modelo alternativo propuesto se basa en la dispersión de leuciscina durante la etapa lacustre de la cuenca mediterránea [38], cuando este mar se volvió a llenar con agua dulce del mar de Paratethys durante la crisis de salinidad mesiniana [39]. Esto habría permitido que la ictiofauna de agua dulce de Paratethyan colonizara los márgenes del Mediterráneo. Esta hipótesis se describe como el modelo de dispersión "Lago Mare" [38]. La posterior apertura del Estrecho de Gibraltar [40] llenó el área mediterránea de agua marina, con el subsiguiente aislamiento de las poblaciones de agua dulce recién formadas junto con intensos eventos vicariantes [41, 42]. Sin embargo, las hipótesis de dispersión de Lago Mare y norte no son mutuamente excluyentes y juntas podrían haber jugado un papel importante en la dispersión de ciprínidos en Europa [1, 11, 43]. Por otro lado, el Medio Oriente ha sido considerado un área de intercambio importante para la ictiofauna de agua dulce durante el cierre gradual del Mar de Tetis [6, 44, 45]. De hecho, algunos autores sostienen que la fauna de agua dulce de Oriente Medio está formada por especies que proceden de Asia y, más recientemente, de ancestros euromediterráneos [6, 45, 46]. La base de esta última propuesta es la estrecha afinidad encontrada entre los ciprínidos de Oriente Medio y Euromediterráneos [6, 47]. Esta región también ha sido reconocida como centro de origen de algunas especies de Leuciscinae [6, 11, 48].

Más recientemente, las glaciaciones del Pleistoceno influyeron en la distribución de representantes de Leuciscinae, especialmente en el norte y centro de Europa, donde algunas especies se extinguieron localmente cuando la región se cubrió de hielo [35, 49]. Se ha sugerido que la recolonización posterior de los refugios orientales, como los drenajes Circum-Black Sea, explica la amplia distribución de algunas especies de ciprínidos existentes [11, 50, 51]. Aunque se sabe que las penínsulas mediterráneas y la región del Caspio / Cáucaso han actuado como refugios glaciares [52, 53], las penínsulas ibérica, italiana y balcánica se aislaron del norte y centro de Europa debido a la elevación de los Alpes durante el pleistoceno, lo que impidió la mayor parte del agua dulce mediterránea. especies que se mueven hacia el norte. Esta interpretación explica el bajo nivel de especies de agua dulce compartidas entre el centro-norte y el sur de Europa.

Al sopesar todos los escenarios biogeográficos, algunos modelos han intentado explicar el centro de origen y las principales rutas de dispersión de los ciprínidos [1, 6, 11, 34-36, 47, 48, 54, 1], mientras que otros han tratado de identificar barreras. para explicar los patrones vicariantes observados en los peces ciprínidos [4, 5, 14, 25, 32, 33, 37, 43, 55]. A pesar de estos esfuerzos, las relaciones filogenéticas de las leuciscinas Circum-Mediterráneo y sus patrones biogeográficos en el área mediterránea siguen sin estar claras.

Para obtener información confiable sobre la estructura filogenética mitocondrial de este grupo, el estudio integral examina el ADN mitocondrial en numerosas especies de la subfamilia Leuciscinae. De hecho, las secuencias del citocromo B (cyt B) han logrado resolución filogenética en algunos grupos de peces [56, 57], incluidos los ciprínidos [4-7, 11, 18, 20, 37, 43, 48, 58]. A su vez, el gen de la citocromo oxidasa I (COxI) también ha demostrado ser una herramienta útil para la identificación de especies de peces [59, 60]. Aquí completamos la filogenia mitocondrial de la subfamilia Leuciscinae usando información nuclear analizando el Gene 1 Activador de Recombinación (RAG-1) y el Gene de Proteína Ribosomal S7 (S7). Solo unos pocos estudios moleculares previos sobre ciprínidos han producido una filogenia nuclear de representantes del Circum-Mediterráneo de la subfamilia Leuciscinae. Se han examinado algunos grupos de leuciscina utilizando enfoques de aloenzimas nucleares [10, 61, 62] o secuencias de ADN [63-65] y se han propuesto algunas relaciones filogenéticas para los ciprínidos [66]. Sin embargo, este trabajo constituye el primer intento de descifrar las relaciones nucleares de los principales linajes mediterráneos de Leuciscinae basándose en datos de secuencias.

El objetivo de este exhaustivo estudio fue investigar las relaciones filogenéticas entre los principales linajes Circum-Mediterranean Leuciscinae mediante el análisis de la variación de secuencia de ambas mitocondrias (cyt B y COxI) y genes nucleares (RAG-1 y S7). Se obtuvieron datos de 321 individuos que representan 176 especies de la subfamilia Leuciscinae y 9 especies exóticas. Los datos se utilizaron para probar eventos biogeográficos que podrían haber determinado la distribución de leuciscinas en el área mediterránea.


Candidatos de doctorado

Mi trabajo se basa en gran medida en datos genómicos y el principal sistema de estudio en el que trabajo es el género Trituro, los tritones con cresta y mármol. Estoy particularmente interesado en la historia evolutiva de especies estrechamente relacionadas: cómo se originaron y obtuvieron su distribución actual y cómo interactúan durante el curso de su evolución, a medida que la divergencia ecológica las separa y el flujo de genes las une. Mi trabajo inicial involucró principalmente filogeografía (inferir refugios glaciales), sistemática (resolver radiaciones rápidas) y taxonomía (diagnosticar especies crípticas). Recientemente, he estado estudiando la hibridación, tanto en condiciones naturales (en particular el movimiento de zonas híbridas) como inducida antropogénicamente (los complicados problemas de conservación de la "contaminación genética"). Actualmente, estoy llevando a cabo un programa de investigación, financiado con una ERC Starting Grant, con el objetivo de comprender la evolución de los sistemas letales equilibrados. Los sistemas letales equilibrados son extremadamente desadaptativos, ya que reducen a la mitad el potencial reproductivo. Sin embargo, han evolucionado una y otra vez a lo largo de las ramas del árbol de la vida. Espero resolver este misterio evolutivo.


Impulsores antropogénicos que alteran los procesos de la metacomunidad

Los principales impulsores antropogénicos mundiales del cambio de la biodiversidad y, por lo tanto, los principales desafíos de conservación para el siglo XXI, incluyen el cambio de uso de la tierra y la gestión del agua (incluida la pérdida y fragmentación del hábitat), el cambio climático, las invasiones biológicas, la contaminación y la sobreexplotación. 59-61 Debido a que abogamos por una perspectiva basada en procesos en el ensamblaje de la metacomunidad, discutimos a continuación cómo estos impulsores globales afectan los procesos de la metacomunidad de múltiples maneras, que a su vez influyen en las variables de interés de la biodiversidad (Fig. 2). Por ejemplo, el clima cambiante y las propiedades fisicoquímicas influyen directamente en el filtrado ambiental, las biotas regionales cambiantes y las invasiones biológicas alteran las interacciones bióticas y los paisajes cambiantes afectan la dispersión entre parches de hábitat. Además, la estocasticidad demográfica y la deriva ecológica pueden amplificar los efectos de otros factores al alterar las probabilidades de extinción local de pequeñas poblaciones afectadas por una determinada presión antropogénica. Aunque todavía queda un largo camino por recorrer para comprender completamente los efectos de la perturbación en el funcionamiento de la metacomunidad y, a su vez, en la biodiversidad, identificamos algunos mecanismos generales para cada uno de los principales impulsores del cambio global.

Cambio de uso del suelo y gestión del agua

El cambio de uso de la tierra, como la fragmentación y pérdida del hábitat, altera directamente las propiedades del hábitat y del paisaje, lo que a su vez afecta directamente la dispersión y el filtrado ambiental. Un ejemplo destacado es la urbanización y la expansión de carreteras, lo que resulta en la fragmentación del hábitat y la pérdida de conectividad. 62 Asimismo, la intensificación de la gestión del agua, incluida la construcción de presas y la modificación del flujo de agua, es un motor intenso de cambio en las metacomunidades acuáticas. 63, 64 Tanto en ambientes terrestres como acuáticos, estos cambios afectan la dispersión y la idoneidad del hábitat. 65-67 Por lo tanto, la perspectiva de la metacomunidad puede ofrecer herramientas para comprender los efectos complejos del cambio de uso de la tierra para la conservación tanto terrestre como acuática frente a las presiones antropogénicas. 68, 69

Cambio climático

El cambio climático afecta directamente a las metacomunidades como filtro ambiental, pero también indirectamente a través de complejos procesos e interacciones comunitarias. Las especies se extirpan de los parches de hábitat y las regiones mediante el filtrado climático si no pueden adaptarse o dispersarse a regiones con condiciones climáticas adecuadas. 70 Las regiones cambiantes experimentan tanto la emigración como la inmigración de individuos, lo que conduce a cambios de composición y al surgimiento de nuevas interacciones bióticas. Por ejemplo, un experimento de campo mostró que los nuevos competidores que llegaban de altitudes más bajas redujeron fuertemente el rendimiento de las plantas que no lograron dispersarse hacia climas más fríos (en contraste con las plantas trasplantadas que podrían rastrear el cambio ambiental). 71 Otro efecto biótico indirecto del cambio climático es el desajuste fenológico entre los consumidores y los recursos tróficos asociados, 72 que también puede afectar la dispersión si se afecta la sincronización entre los vectores de dispersión y la producción de propágulos. 73 Se discuten fenómenos similares en ecosistemas marinos (por ejemplo, Refs. 74 y 75) y de agua dulce (por ejemplo, Refs. 76 y 77) donde los cambios en la abundancia de especies, el momento en la fenología y el desplazamiento de hábitats adecuados resultan en el nivel de la metacomunidad en nichos modificados, rutas de dispersión / migración modificadas e interacciones de nuevas especies.

Invasiones biologicas

Las especies invasoras impactan directamente en las interacciones bióticas en la metacomunidad. Las especies no nativas compiten con las nativas por los recursos, reduciendo potencialmente su desempeño y provocando extinciones regionales, como se observa tanto en plantas 73 como en animales. 78 Asimismo, las especies invasoras pueden establecer nuevas interacciones tróficas, como depredación 79 y enfermedades. 80 Los ejemplos de extinciones provocadas por invasiones son particularmente prominentes en las islas, donde las especies a menudo son evolutivamente ingenuas para este tipo de interacciones. 81 Además, las especies invasoras pueden ser ingenieros físicos de ecosistemas, teniendo efectos profundos en los hábitats que crean un filtrado ambiental para las especies nativas (por ejemplo, gusanos invasores 82 y bivalvos 83).

Polución

La contaminación causa la alteración y degradación del hábitat, actuando directamente como un fuerte filtro abiótico a través de efectos sobre la aptitud (a través de cambios en el crecimiento, la salud y el comportamiento). 84, 85 También afecta la conectividad y la idoneidad del hábitat al aumentar la hostilidad de la matriz 86, 87 y reducir los servicios, como la polinización (por ejemplo, la toxicidad letal debido a los plaguicidas 88). La contaminación, especialmente a través de pesticidas, también puede interactuar con los procesos espaciales dentro de las metacomunidades para influir repetida y acumulativamente en los procesos de impacto, recuperación y regeneración. 89, 90

Sobreexplotación

La sobreexplotación afecta directamente a la mortalidad, disminuyendo el tamaño de la población y, en consecuencia, la viabilidad de la población. 91, 92 Este efecto se ve agravado por la estocasticidad demográfica asociada, que puede llevar a que las poblaciones explotadas experimenten niveles más altos de incertidumbre, 93 particularmente bajo el cambio ambiental. 94 Además, la sobreexplotación puede conducir al colapso de toda la comunidad y el ecosistema a través de la ruptura de interacciones bióticas dependientes si la explotación de recursos interfiere con la estructura trófica de las comunidades (por ejemplo, la pesca 95).

Aquí enfatizamos que los procesos centrales de la metacomunidad son la base de un enfoque mecanicista para comprender y gestionar los efectos de tales impulsores de cambio global en la biodiversidad (Fig. 2). Sin embargo, la evidencia del impacto del cambio global en los procesos y el funcionamiento de las metacomunidades ha sido en gran parte circunstancial. Entre los relativamente pocos estudios que han utilizado explícitamente un enfoque mecanicista, las generalidades han sido esquivas porque los impulsores antropogénicos influyen en el funcionamiento de la metacomunidad de múltiples maneras, a menudo interactivas. 96-100 Esto se corrobora mediante metanálisis que muestran que las respuestas después de una perturbación son muy variables y dependen, entre otras cosas, del tipo de perturbación, el hábitat y la función trófica. 101-103 Por lo tanto, para comprender los efectos del cambio global en la conservación de las poblaciones y la biodiversidad, necesitamos comprender cómo cada proceso de la metacomunidad, solo o en conjunto, se ve alterado por estos impulsores del cambio global.


5.18: Biogeografía - Biología

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Taxonomía, Biología, Biogeografía, Evolución y Conservación del Género Erikssonia Trimen (Lepidoptera: Lycaenidae)

A.J. Gardiner, 1, * R.F. Terblanche 2

1 1 Organización de Estudios Tropicales, Facultad de Ciencias Animales, Vegetales y Ambientales, Universidad de
2 2 Escuela de Ciencias Ambientales y Desarrollo, North-West University, Potchefstroom Campus, Priv.


Sistemática y biogeografía de los robles americanos

Paul Manos

Publicado en mayo de 2016 en Robles internacionales No. 27: 23–36

Abstracto

Los principales grupos de robles americanos se discutirán con referencia a patrones filogenéticos y alianzas de especies recientemente resueltas dentro de las secciones. Quercus (Robles Blancos) y Lobatae (Robles Rojos). Los análisis recientes del genoma nuclear basados ​​en un muestreo extenso en aproximadamente 150 especies sugieren que las especies de robles son en su mayoría cohesivas y componen grupos morfológicos definidos geográficamente. Sin embargo, se ha detectado evidencia convincente de hibridación antigua y actual dentro de la sección Whatrcus. Los datos genómicos confirman nuestras expectativas cuando se sospecha de hibridación localizada en función de la morfología y la proximidad geográfica, pero estos datos también apuntan a escenarios más crípticos que involucran mestizaje histórico entre especies geográficamente disjuntas y lejanamente relacionadas. La historia biogeográfica de la sección Quercus en las Américas se destaca por dos disyunciones intercontinentales independientes, con la especie euroasiática Quercus pontica al grupo Roburoid. Dentro de las Américas, secciones Quercnosotros y Lobatae comparten historias biogeográficas sorprendentemente similares, originaciones de apoyo y divisiones evolutivas más profundas en latitudes más altas, seguidas de dispersiones y diversificaciones paralelas más recientes al sur de México y América Central.

Palabras clave

filogenia, Quercus, Lobatae, Protobalanus, Virentes, Ponticae

Referencias

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Environmental protection could benefit from 'micro' as well as 'macro' thinking

A close-up of a star tunicate (Botryllus schlosseri): a filter feeding species found in marinas and harbours across South Africa. Credit: Luke Holman

Scientists at the University of Southampton have conducted a study that highlights the importance of studying a full range of organisms when measuring the impact of environmental change—from tiny bacteria, to mighty whales.

Researchers at the University's School of Ocean and Earth Science, working with colleagues at the universities of Bangor, Sydney and Johannesburg and the UK's National Oceanography Centre, undertook a survey of marine animals, protists (single cellular organisms) and bacteria along the coastline of South Africa.

Lead researcher and postgraduate student at the University of Southampton, Luke Holman explains: "Typically, biodiversity and biogeography studies focus on one group of species at a time, often animals. Studying animals, protist and bacteria together—organisms vastly different in size, separated by billions of years of evolution—gave us the opportunity to take a broader view of the marine ecosystem. We discovered remarkably consistent biogeographic groupings for the three across the coastline—consistent with previously studied patterns, driven by regional currents."

Findings are published in the journal Nature Ecology and Evolution.

The team took seawater samples in numerous locations along the length of the South African coast, from the warmer seas of the east, to the cooler waters of the west and the intermediate temperatures in the south. The samples were filtered, had environmental DNA extracted and underwent sophisticated lab analysis to indicate the diverse range of organisms found in particular locations.

Results showed a broad range of animals living in the sea along the whole length of coast, but with differences in the exact species in warm, cold and intermediate regions. This same pattern of difference was also shown in bacteria and protists—demonstrating consistency in the biodiversity of life for each region.

Furthermore, the scientists found that among the variables examined temperature had the greatest impact on determining the diversity of animals and bacteria, whereas protists were associated more with chlorophyll concentration in the water. The team also revealed that while all three groups were affected to some extent by human activity, such as shipping, fishing and building of marinas, this wasn't to the extent they'd expected.

Commenting on the study, Luke said: "We hope our work encourages researchers to consider other groups of organisms, both in biogeographic assessments and marine protection and restoration projects. For example, a project aiming to restore a coral reef might also need to consider the bacterial communities, or the protection of a river system might also ensure the protists communities are monitored in addition to the fish."

Moving forwards the team hope to learn more about the causes and consequences of global marine biodiversity change for all life, from microscopic bacteria and protists to macroscopic organisms like fish and marine mammals.


3 RESULTS

Throughout our search timeline, the use of “Anthropocene” in scientific literature has exponentially increased. Of those mentions, only a small portion were conservation-focused articles as the number of articles meeting the “Anthropocene & conservation” search criteria increased only gradually (Figure 1). In both cases, 2013 was the year where the acceleration in the use of the term “Anthropocene” began.

We gathered 77 articles that met our search criteria for Anthropocene literature. Of these, 45 (58.4%) conducted research in field locations in the Global North and 31 (40.3%) in the Global South. Of the 74 articles meeting our search criteria for conservation journals, 32 (43.2%) conducted research in field locations in the Global North, and 42 (56.8%) in the Global South. The majority of research in the Global South was being conducted in Central and South America. The conservation journals showed a similar pattern but with more representation in African countries (Table 1). There were no significant differences in the geographic areas where studies were taking place between Anthropocene and conservation biology papers (X 2 [DF 8, norte = 73] = 1.6124, pag = .80656). The list of 77 articles can be accessed and reused at https://digitalcommons.esf.edu/cgi/preview.cgi?article=1008&context=efb_fac.

Anthropocene Conservation
Central and South America 13 13
Pacific Islands 3 5
Asia 7 8
África 6 12
Middle East 0 1
Otro 2 3
Total 31 42

The articles were published in a variety of journals Anthropocene articles were generated from 54 different journals with the Global North publishing in 47 different journals and the Global South publishing in 30 different journals. Overall, the distribution of Anthropocene articles was skewed with the top four journals producing 22% of the studies and 90% of the studies being published in 46 journals (Supporting Information Figure S1).

In order to explore if Anthropocene and conservation focused articles dealt with different key terms or organized themes along different topologies, we used VOSviewer to mine the titles and abstracts of the selected articles for the co-occurrence of terms for our two sets of articles. We set our threshold to five usages of the term, which initially generated 66 terms for the Anthropocene articles and 42 terms for the conservation articles. We reduced this by removing irrelevant terms such as “hypothesis”, “data”, and "i.e." that were commonly used but not directly relevant to the content of the papers, and “Anthropocene” and “conservation” because they were the original search terms (Bhattacharya & Basu, 1998 Lee, 2008 ). We generated a list of terms and linkages for each data set (Tables 2 and 3). We also generated term density maps using 54 terms for the Anthropocene articles and 35 terms for the conservation biology articles (Figure 2a,b). The two sets of articles showed different patterns of term usages and linkages.

Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3
Animal Capacidad Clima
Case study Acercarse Cambio climático
Consequence Zona Década
Decline La biodiversidad Distribución
Diversidad Cambio Medio ambiente
Extinción Combinación Futuro
bosque Ecosystem Habitat
Importancia Ecosystem service Impacto
Loss Factor Individual
Plant species Human Mayoria
Población Human activity Modelo
Proceso Increase Period
Proxy Land use Presence
Distancia Landscape Respuesta
Riqueza Gestión Sitio
Seed dispersal Protected area Tiempo
Especies Región Año
Species richness Value
Taxa
Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3 Cluster 4
La biodiversidad Zona Cambio Implication
Distribución Extinción Ecosystem Landscape
Diversidad Interaction Growth Gestión
Elevación Planta Increase Población
bosque Presence Modelo Índice
Habitat Proceso Región
Impacto Sitio Relationship
Importancia Especies Riesgo
Patrón Threat Tiempo
Precipitación Año
Temperatura

The Anthropocene articles had 1,177 links between terms and a total link strength of 3,459 (Table 2, Supporting Information Figure S2a). In this context, “links” represent co-occurrences between two keywords while strength of that link is a positive integer related to the frequency of those terms co-occurring across the literature. The sum of the strength indicates the interconnectivity within clusters (van Eck & Waltman, 2019 ). The higher this number the flatter the topic surface is, while low links can indicate “hills” within the topic topology resulting from insular key word clusters. The terms were grouped into three clusters by VOSviewer's “Network Visualization” function. Cluster 1 contained 19 terms, with “species” as the most connected one (53 links, total link strength of 430). As a whole, the cluster considered the study of species and populations. Cluster 2 contained 18 terms, with “change” as the most significant one (52 links, total link strength of 289). The cluster dealt with changes and conservation at the larger ecosystem and landscape-level scales. Cluster 3, the smallest of the clusters, contained “impact” as the most connected term with 52 links and a total link strength of 191. This cluster dealt primarily with predicting future changes.

The conservation biology articles had 506 links, for a total link strength of 1,645 (Table 3, Supporting Information Figure S2b). These terms were grouped into four distinct clusters by VOSviewer's “Network Visualization” function. Cluster 1 had 11 terms with “habitat” as its most-connected term, with 33 links and a total link strength of 146. Cluster 2 had 10 terms. “Species,” the most connected term, had 34 links and a total link strength of 250. Cluster 3 had 9 terms, with “region” as the most connected (33 links and a total link strength of 160). Cluster 4, the smallest grouping, contained only five terms, with “population” as the most connected 33 links and a total link strength of 126.

Unequal representation in authorship was apparent throughout both Anthropocene and conservation biology articles. Studies conducted in regions of the Global South were less likely to have a first (two-proportion z-test, pag = .008) or last (two-proportion z-test, pag < .001) author based in the country of the study compared to research conducted in the Global North (Table 4). The same representation pattern occurred in conservation biology articles (two-proportion z-test: First Author pag = .002 Last Author pag < .001 Table 4). Additionally, only 80.6% of articles conducted in Global South regions had any author based in the region on the paper which was significantly less than Global North regions with 95.5% of articles having an author based in the country of study (two-proportion z-test, pag = .054). The same disparity occurred in conservation biology articles with 83.3% and 96.9% of papers having an author based in the region of study in Global South and Global North, respectively (two-proportion z-test, pag = .038).

Anthropocene Conservation
Global North (norte = 45) Global South (norte = 31) Global North (norte = 32) Global South (norte = 42)
First author 0.844 0.548 0.906 0.619
pag = .008 pag = .002
Last author 0.867 0.467 0.875 0.524
pag = .000 pag = .000
Any author 0.956 0.806 0.969 0.833
pag = .054 pag = .038
  • Notes: p-Values indicate the significance of the difference in proportion between the Global North and the Global South for each author category.

There was no difference in the number of citations/year between the Global North and Global South within Anthropocene articles (pag = .227 GN: = 2.50, s = 3.58 GS: = 1.72, s = 1.97). We explored two factors which may influence citation, impact factor as a proxy for local vs. international focused journals (Stocks et al., 2008 ) and number of coauthors (Abt, 2017 ). There was no difference in the mean impact factor between Anthropocene and conservation articles nor the Global North/Global South (Supporting Information Table S3). When exploring the relationship between authorship and impact factor, we found no relationship between the proportion of authors based in the Global South and the impact factor in which the article was published (Figure 3 Anthropocene: R 2 = 0.01, conservation: R 2 = 0.12). Lastly, there was no difference in the mean number of coauthors per paper between Anthropocene and conservation articles (pag = .277 Anthropocene: = 5.18, s = 3.37 conservation: = 5.82, s = 3.85).

The coauthorship maps produced using the R package “refsplitr” showed different patterns of interconnections between Anthropocene and conservation papers (Figure 3). The conservation map shows a concentration of networks between Global North countries, particularly the United States and Europe. The distribution of nodes (institutions) is widespread, but most networks in the Global South lead to nodes in the Global North in the conservation maps. The Anthropocene map shows a greater distribution and strength of networks throughout the Global South and establishes connections between Global South countries, particularly South East Asia to South America. The connection between the United States and Europe is much weaker in the Anthropocene map, and the map adds numerous Global North locations like Alaska and northern Canada. The number of nodes stayed relatively the same between maps.


S.B.J. and R.S. planned and designed the research. S.B.J., F.V. and B.V. analyzed the data. I.V. provided material. S.B.J., R.S., E.D.L., F.V., E.S. and B.V. wrote the manuscript.

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Figura S1 B east maximum clade credibility tree of Zingiberales.

Figura S2 Bayesian consensus phylogram of plastid and nuclear dataset.

Figura S3 B east phylogram of the combined plastid and nuclear dataset of Musaceae.

Table S1 Accession numbers, voucher data and origin of plant material for taxa included in the combined DNA analyses of Zingiberales–Musaceae

Table S2 Dispersal probabilities between the different Southeast Asian (and African) areas

Table S3 Sequence characteristics

Table S4 Model fit of area-dependent diversification

Methods S1 Taxon sampling.

Methods S2 Molecular protocols and sequence analyses.

Methods S3 B east detail methods, parameters and settings.

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