Estructura filogenética de las comunidades de anuros de los andes del norte y su relación con el gradiente altitudinal

Abstract

Resumen: entender como los procesos ecológicos e históricos determinan la diversidad de especies a lo largo de los gradientes ambientales es uno de los grandes desafíos de investigación en ecología. Una de las hipótesis que integra los factores ecológicos y evolutivos para generar predicciones sobre los patrones globales de la diversidad es la hipótesis de conservatismo de nicho, que se puede definir como la retención de caracteres ecológicos a través del tiempo entre clados o especies cercanas. Esta hipótesis ha sido formulada principalmente para explicar los gradientes latitudinales pero sus predicciones también pueden ser probadas a través de gradientes altitudinales. En este estudio se evaluó si el conservatismo de nicho durante la cladogénesis determina los procesos de estructuración de las comunidades de anuros de los Andes del norte, específicamente se puso a prueba si: 1) la estructura filogenética (PSV) y la distancia media a la raíz de la filogenia (MRD) están correlacionados con el clima, 2) la riqueza de especies (SR) está correlacionada con estructura filogenética y la distancia media a la raíz de la filogenia, y 3) si la riqueza de especies se relaciona más fuertemente con la estructura filogenética que con el clima. Se encontró que tanto SR, PSV y MRD mostraron gran variación geográfica a lo largo de los Andes. SR y PSV tienden a disminuir al aumentar la elevación, mientras que MRD tiende a aumentar levemente con la elevación, lo que indica que las comunidades de alta montaña tienden a presentar comunidades de anuros menos ricas, agrupadas filogenéticamente y con especies más derivadas. PSV y MRD se correlacionaron con la temperatura principalmente, lo que concuerda con la primera predicción de la hipótesis de conservatismo de nicho, sin embargo SR no se encuentra determinada por PSV o MRD lo que es contrario a lo esperado por las predicciones 2 y 3. Los resultados obtenidos indican que el clima afecta la diversidad de anuros por diferentes vías y que las dinámicas de nicho durante la especiación establecen la composición de especies de una comunidad, al influir en la estructura filogenética pero no la cantidad de especies que pueden persistir en ella

Abstract: how historical processes affect contemporary patterns of biodiversity across environmental gradients is a central question in ecology and biogeography. According to the phylogenetic niche conservatism hypothesis, the evolutionary niche dynamics during lineage divergence results in the altitudinal diversity gradient. Here we test three predictions of the phylogenetic niche conservatism hypothesis for the altitudinal gradient of frog assemblages from the northern Andes by examining geographical patterns of species richness (SR), phylogenetic structure of communities (PSV) and mean root distance (MRD). Distribution maps for 670 anuran species and four environmental variables were generalized onto grid maps of 10,938 5km x 5km cells covering the northern Andean region in Colombia. Correlation analysis and RandomForest tree regressions were used to relate richness, phylogenetic structure and mean root distance with annual mean temperature, annual precipitation, temperature and precipitation seasonality. We found a high geographical variation across the altitudinal gradients in the northern Andean region. Communities at high elevations and cooler regions tend to be phylogenetically clustered, more derived and less diverse than communities at low elevations and warm areas. Both PSV and MRD were correlated with temperature, however SR was mainly correlated with precipitation and no dependence between SR and PSV or MRD was detected. In general, we did not find support for the phylogenetic niche conservatism hypothesis as the process determining the altitudinal diversity gradient in anuran communities. These results indicate that climate affects anuran diversity in different ways and niche dynamics during speciation influences the species composition in a community through the phylogenetic structure but not the number of species that can persist in it