Influence of continental history on the ecological specialization and macroevolutionary processes in the mammalian assemblage of South America: Differences between small and large mammals
Creators
- 1. Autonomous University of Madrid
- 2. Universidad Complutense de Madrid
- 3. Universidad Nacional de La Plata
- 4. Museo Nacional de Ciencias Naturales
- 5. Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Description
This paper tests Vrba's resource-use hypothesis, which predicts that generalist species have lower specialization and extinction rates than specialists, using the 879 species of South American mammals. We tested several predictions about this hypothesis using the biomic specialization index (BSI) for each species, which is based on its geographical range within different climate-zones. The four predictions tested are: (1) there is a high frequency of species restricted to a single biome, which henceforth are referred to as stenobiomic species, (2) certain clades are more stenobiomic than others, (3) there is a higher proportion of biomic specialists in biomes that underwent through major expansion-contraction alternation due to the glacial-interglacial cycles, (4) certain combinations of inhabited biomes occur more frequently among species than do others.Our results are consistent with these predictions. (1) We found that 42 % of the species inhabit only one biome. (2) There are more generalists among species of Carnivora than in clades of herbivores. However, Artiodactyla, shows a distribution along the specialization gradient different from the one expected. (3) Biomic specialists are predominant in tropical rainforest and desert biomes. Nevertheless, we found some differences between small and large mammals in relation to these results. Stenobiomic species of micromammalian clades are more abundant in most biomes than expected by chance, while in the case of macromammalian clades stenobiomic species are more frequent than expected in tropical rainforest, tropical deciduous woodland and desert biomes only. (4) The most frequent combinations of inhabited biomes among the South American mammals are those with few biomes, i.e., the ones that suffered a higher rate of vicariance due to climatic cycles.Our results agree with the resource-use hypothesis and, therefore, with a major role of the past climatic changes as drivers of mammalian evolution. Nevertheless, deviations from the expectations indicate the importance of differences in reproductive traits and paleobiogeographic history for the macroevolutionary processes involved. In the case of South American mammals, the Pliocene Great American Biotic Interchange strongly influences the ecological characteristics of this assemblage. Furthermore, the Andes have acted as a fertile ground for speciation in environments prone to vicariance. Finally, the micromammals appear as more prone to biomic specialization than larger species. These factors are responsible for some of the differences found between South America and Africa in the studied pattern. For example, the extensive South American mountain ranges favour a higher number of combinations of inhabited biomes in comparison with Africa.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تختبر هذه الورقة فرضية استخدام الموارد لفربا، والتي تتنبأ بأن الأنواع العامة لها معدلات تخصص وانقراض أقل من المتخصصين، باستخدام 879 نوعًا من ثدييات أمريكا الجنوبية. اختبرنا عدة تنبؤات حول هذه الفرضية باستخدام مؤشر التخصص الحيوي (BSI) لكل نوع، والذي يعتمد على نطاقه الجغرافي داخل مناطق مناخية مختلفة. التوقعات الأربعة التي تم اختبارها هي: (1) هناك تواتر مرتفع للأنواع المقيدة بمنطقة حيوية واحدة، والتي يشار إليها من الآن فصاعدًا باسم الأنواع الضيقة الحيوية، (2) بعض الفروع ضيقة الحيوية أكثر من غيرها، (3) هناك نسبة أعلى من المتخصصين البيولوجيين في المناطق الحيوية التي خضعت لتناوب التوسع والانكماش الكبير بسبب الدورات الجليدية بين الجليدية، (4) تحدث مجموعات معينة من المناطق الحيوية المأهولة بشكل متكرر بين الأنواع أكثر من غيرها. تتوافق نتائجنا مع هذه التنبؤات. (1) وجدنا أن 42 ٪ من الأنواع تعيش في منطقة حيوية واحدة فقط. (2) هناك المزيد من العموميين بين أنواع آكلات اللحوم أكثر من فصائل الحيوانات العاشبة. ومع ذلك، تُظهر Artiodactyla توزيعًا على طول تدرج التخصص مختلفًا عن التوزيع المتوقع. (3) يسود المتخصصون في علم الأحياء في الغابات الاستوائية المطيرة والمناطق الأحيائية الصحراوية. ومع ذلك، وجدنا بعض الاختلافات بين الثدييات الصغيرة والكبيرة فيما يتعلق بهذه النتائج. الأنواع التكاثرية من فروع الثدييات الصغيرة أكثر وفرة في معظم المناطق الأحيائية مما كان متوقعًا عن طريق الصدفة، بينما في حالة فروع الثدييات الكبيرة، تكون الأنواع التكاثرية أكثر تكرارًا مما كان متوقعًا في الغابات المطيرة الاستوائية والغابات النفضية الاستوائية والمناطق الأحيائية الصحراوية فقط. (4) المجموعات الأكثر شيوعًا من المناطق الأحيائية المأهولة بين ثدييات أمريكا الجنوبية هي تلك التي تحتوي على عدد قليل من المناطق الأحيائية، أي تلك التي عانت من معدل أعلى من التباين بسبب الدورات المناخية. تتفق نتائجنا مع فرضية استخدام الموارد، وبالتالي، مع الدور الرئيسي للتغيرات المناخية السابقة كمحركات لتطور الثدييات. ومع ذلك، تشير الانحرافات عن التوقعات إلى أهمية الاختلافات في السمات الإنجابية والتاريخ البيوجغرافي القديم للعمليات التطورية الكبيرة المعنية. في حالة ثدييات أمريكا الجنوبية، يؤثر التبادل الحيوي الأمريكي العظيم للبليوسين بقوة على الخصائص البيئية لهذا التجمع. علاوة على ذلك، عملت جبال الأنديز كأرض خصبة للانتواع في البيئات المعرضة للتغير. أخيرًا، تظهر الثدييات الدقيقة على أنها أكثر عرضة للتخصص البيولوجي من الأنواع الأكبر. هذه العوامل مسؤولة عن بعض الاختلافات الموجودة بين أمريكا الجنوبية وأفريقيا في النمط المدروس. على سبيل المثال، تفضل السلاسل الجبلية الشاسعة في أمريكا الجنوبية عددًا أكبر من مجموعات المناطق الأحيائية المأهولة مقارنة بأفريقيا.Translated Description (French)
Cet article teste l'hypothèse d'utilisation des ressources de Vrba, qui prédit que les espèces généralistes ont des taux de spécialisation et d'extinction inférieurs à ceux des spécialistes, en utilisant les 879 espèces de mammifères sud-américains. Nous avons testé plusieurs prédictions sur cette hypothèse en utilisant l'indice de spécialisation biomique (ISB) pour chaque espèce, qui est basé sur son aire géographique dans différentes zones climatiques. Les quatre prédictions testées sont : (1) il y a une fréquence élevée d'espèces limitées à un seul biome, qui sont désormais appelées espèces sténobiomiques, (2) certains clades sont plus sténobiomiques que d'autres, (3) il y a une proportion plus élevée de spécialistes biomiques dans les biomes qui ont subi une alternance majeure d'expansion-contraction en raison des cycles glaciaires-interglaciaires, (4) certaines combinaisons de biomes habités se produisent plus fréquemment parmi les espèces que d'autres. Nos résultats sont cohérents avec ces prédictions. (1) Nous avons constaté que 42 % des espèces n'habitent qu'un seul biome. (2) Il y a plus de généralistes parmi les espèces de carnivores que dans les clades d'herbivores. Cependant, Artiodactyla, montre une distribution le long du gradient de spécialisation différente de celle attendue. (3) Les spécialistes de la biomique sont prédominants dans les biomes des forêts tropicales humides et des déserts. Néanmoins, nous avons trouvé quelques différences entre les petits et les grands mammifères par rapport à ces résultats. Les espèces sténobiomiques de clades de micromammifères sont plus abondantes dans la plupart des biomes que prévu par hasard, tandis que dans le cas des clades de macromammifères, les espèces sténobiomiques sont plus fréquentes que prévu dans les biomes des forêts tropicales humides, des forêts tropicales décidues et du désert uniquement. (4) Les combinaisons les plus fréquentes de biomes habités chez les mammifères sud-américains sont celles qui ont peu de biomes, c'est-à-dire celles qui ont subi un taux de vicariance plus élevé en raison des cycles climatiques. Nos résultats sont en accord avec l'hypothèse de l'utilisation des ressources et, par conséquent, avec un rôle majeur des changements climatiques passés en tant que moteurs de l'évolution des mammifères. Néanmoins, les écarts par rapport aux attentes indiquent l'importance des différences dans les traits reproducteurs et l'histoire paléobiogéographique pour les processus macroévolutionnaires impliqués. Dans le cas des mammifères sud-américains, le Grand Échange Biotique Américain du Pliocène influence fortement les caractéristiques écologiques de cet assemblage. En outre, les Andes ont servi de terrain fertile pour la spéciation dans des environnements sujets à la vicariance. Enfin, les micromammifères semblent plus enclins à la spécialisation biomique que les espèces plus grandes. Ces facteurs sont responsables de certaines des différences trouvées entre l'Amérique du Sud et l'Afrique dans le modèle étudié. Par exemple, les vastes chaînes de montagnes sud-américaines favorisent un plus grand nombre de combinaisons de biomes habités par rapport à l'Afrique.Translated Description (Spanish)
Este artículo pone a prueba la hipótesis de uso de recursos de Vrba, que predice que las especies generalistas tienen tasas de especialización y extinción más bajas que los especialistas, utilizando las 879 especies de mamíferos sudamericanos. Probamos varias predicciones sobre esta hipótesis utilizando el índice de especialización biológica (BSI) para cada especie, que se basa en su rango geográfico dentro de diferentes zonas climáticas. Las cuatro predicciones probadas son: (1) hay una alta frecuencia de especies restringidas a un solo bioma, que en adelante se denominan especies estenobiómicas, (2) ciertos clados son más estenobiómicos que otros, (3) hay una mayor proporción de especialistas en biomas que se sometieron a una mayor alternancia de expansión-contracción debido a los ciclos glaciales-interglaciales, (4) ciertas combinaciones de biomas habitados ocurren con mayor frecuencia entre especies que otras. Nuestros resultados son consistentes con estas predicciones. (1) Encontramos que el 42 % de las especies habitan en un solo bioma. (2) Hay más generalistas entre las especies de carnívoros que en los clados de herbívoros. Sin embargo, Artiodactyla, muestra una distribución a lo largo del gradiente de especialización diferente a la esperada. (3) Los especialistas en biología son predominantes en la selva tropical y los biomas desérticos. Sin embargo, encontramos algunas diferencias entre mamíferos pequeños y grandes en relación con estos resultados. Las especies estenobiómicas de clados de micromamíferos son más abundantes en la mayoría de los biomas de lo esperado por casualidad, mientras que en el caso de los clados de macromamíferos, las especies estenobiómicas son más frecuentes de lo esperado solo en la selva tropical, los bosques tropicales de hoja caduca y los biomas desérticos. (4) Las combinaciones más frecuentes de biomas habitados entre los mamíferos sudamericanos son aquellos con pocos biomas, es decir, los que sufrieron una mayor tasa de vicarianza debido a los ciclos climáticos. Nuestros resultados concuerdan con la hipótesis del uso de recursos y, por lo tanto, con un papel importante de los cambios climáticos pasados como impulsores de la evolución de los mamíferos. Sin embargo, las desviaciones de las expectativas indican la importancia de las diferencias en los rasgos reproductivos y la historia paleobiogeográfica para los procesos macroevolutivos involucrados. En el caso de los mamíferos sudamericanos, el Gran Intercambio Biótico Americano del Plioceno influye fuertemente en las características ecológicas de este conjunto. Además, los Andes han actuado como un terreno fértil para la especiación en ambientes propensos a la vicarianza. Finalmente, los micromamíferos aparecen como más propensos a la especialización biológica que las especies más grandes. Estos factores son responsables de algunas de las diferencias encontradas entre América del Sur y África en el patrón estudiado. Por ejemplo, las extensas cordilleras sudamericanas favorecen un mayor número de combinaciones de biomas habitados en comparación con África.Files
1471-2148-8-97.pdf
Files
(3.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4048ea473c0a8ee7d6633ba39e82ecc3
|
3.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير التاريخ القاري على التخصص البيئي والعمليات التطورية الكلية في تجمع الثدييات في أمريكا الجنوبية: الاختلافات بين الثدييات الصغيرة والكبيرة
- Translated title (French)
- Influence de l'histoire continentale sur la spécialisation écologique et les processus macroévolutionnaires dans l'assemblage des mammifères d'Amérique du Sud : Différences entre les petits et les grands mammifères
- Translated title (Spanish)
- Influencia de la historia continental en la especialización ecológica y los procesos macroevolutivos en el ensamblaje de mamíferos de América del Sur: diferencias entre mamíferos pequeños y grandes
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2080191632
- DOI
- 10.1186/1471-2148-8-97
References
- https://openalex.org/W13386739
- https://openalex.org/W1483600372
- https://openalex.org/W1531110450
- https://openalex.org/W1896439783
- https://openalex.org/W1946751023
- https://openalex.org/W1976348379
- https://openalex.org/W1982869830
- https://openalex.org/W1982893769
- https://openalex.org/W1997655974
- https://openalex.org/W1999544651
- https://openalex.org/W2003128739
- https://openalex.org/W2019735650
- https://openalex.org/W2031683674
- https://openalex.org/W2040188283
- https://openalex.org/W2045177472
- https://openalex.org/W2049530512
- https://openalex.org/W2070619853
- https://openalex.org/W2089873757
- https://openalex.org/W2092186321
- https://openalex.org/W2092667084
- https://openalex.org/W2103425042
- https://openalex.org/W2114187690
- https://openalex.org/W2118576169
- https://openalex.org/W2129718823
- https://openalex.org/W2133286261
- https://openalex.org/W2146137416
- https://openalex.org/W2147240057
- https://openalex.org/W2151166160
- https://openalex.org/W2222723854
- https://openalex.org/W2336937544
- https://openalex.org/W40583650
- https://openalex.org/W4238683246
- https://openalex.org/W4245972135
- https://openalex.org/W4248280064
- https://openalex.org/W4248280545
- https://openalex.org/W4255210259
- https://openalex.org/W4319587940
- https://openalex.org/W4388335272
- https://openalex.org/W49951130
- https://openalex.org/W6740822