Quaternary ice sheets and sea level regression drove divergence in a marine gastropod along Eastern and Western coasts of South America
Creators
- 1. National University of Mar del Plata
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Institute of Marine and Coastal Research
- 4. Austral University of Chile
- 5. Institute of Ecology and Biodiversity
- 6. University of Chile
- 7. Universidad de Magallanes
- 8. Universidad Católica del Norte
Description
Abstract The southern coastline of South America is a remarkable area to evaluate how Quaternary glacial processes impacted the demography of the near-shore marine biota. Here we present new phylogeographic analyses in the pulmonate Siphonaria lessonii across its distribution, from northern Chile in the Pacific to Uruguay in the Atlantic. Contrary to our expectations, populations from the southwestern Atlantic, an area that was less impacted by ice during glacial maxima, showed low genetic diversity and evidence of recent expansion, similar to the patterns recorded in this study across heavily ice-impacted areas in the Pacific Magellan margin. We propose that Atlantic and Pacific shallow marine hard-substrate benthic species were both affected during the Quaternary in South America, but by different processes. At higher latitudes of the southeast Pacific, ice-scouring drastically affected S. lessonii populations compared to non-glaciated areas along the Chile-Peru province where the species was resilient. In the southwest Atlantic, S. lessonii populations would have been dramatically impacted by the reduction of near-shore rocky habitat availability as a consequence of glacio-eustatic movements. The increase of gravelly and rocky shore substrates in the southwest Atlantic supports a hypothesis of glacial refugia from where the species recolonized lower latitudes across the Atlantic and Pacific margins. Our results suggest that current patterns of genetic diversity and structure in near-shore marine benthic species do not solely depend on the impact of Quaternary glacial ice expansions but also on the availability of suitable habitats and life-history traits, including developmental mode, bathymetry and the likelihood of dispersal by rafting.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعد الساحل الجنوبي لأمريكا الجنوبية منطقة رائعة لتقييم كيفية تأثير العمليات الجليدية الرباعية على ديموغرافيا الكائنات الحية البحرية القريبة من الشاطئ. نقدم هنا تحليلات جغرافية نباتية جديدة في درس سيفوناريا الرئوي عبر توزيعه، من شمال تشيلي في المحيط الهادئ إلى أوروغواي في المحيط الأطلسي. على عكس توقعاتنا، أظهر السكان من جنوب غرب المحيط الأطلسي، وهي منطقة كانت أقل تأثرًا بالجليد خلال الحد الأقصى الجليدي، تنوعًا وراثيًا منخفضًا ودليلًا على التوسع الأخير، على غرار الأنماط المسجلة في هذه الدراسة عبر المناطق المتأثرة بشدة بالجليد في هامش ماجلان المحيط الهادئ. نقترح أن الأنواع القاعية ذات الركائز الصلبة البحرية الضحلة في المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ قد تأثرت خلال العصر الرباعي في أمريكا الجنوبية، ولكن بعمليات مختلفة. في خطوط العرض العليا في جنوب شرق المحيط الهادئ، أثرت جحور الجليد بشكل كبير على مجموعات S. lessonii مقارنة بالمناطق غير المتجمدة على طول مقاطعة تشيلي وبيرو حيث كان النوع مرنًا. في جنوب غرب المحيط الأطلسي، كان من الممكن أن يتأثر سكان S. lessonii بشكل كبير بانخفاض توافر الموائل الصخرية القريبة من الشاطئ نتيجة للحركات الجليدية الشرقية. تدعم الزيادة في ركائز الشاطئ المرصوفة بالحصى والصخرية في جنوب غرب المحيط الأطلسي فرضية الملجأ الجليدي حيث أعادت الأنواع استعمار خطوط العرض الدنيا عبر حواف المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ. تشير نتائجنا إلى أن الأنماط الحالية للتنوع الوراثي والبنية في الأنواع القاعية البحرية القريبة من الشاطئ لا تعتمد فقط على تأثير التوسعات الجليدية الرباعية ولكن أيضًا على توافر الموائل المناسبة وسمات تاريخ الحياة، بما في ذلك الوضع التنموي وقياس الأعماق واحتمال التشتت عن طريق التجديف.Translated Description (French)
Résumé Le littoral sud de l'Amérique du Sud est une zone remarquable pour évaluer l'impact des processus glaciaires du Quaternaire sur la démographie du biote marin côtier. Nous présentons ici de nouvelles analyses phylogéographiques chez le Siphonaria lessonii pulmonaire à travers sa distribution, du nord du Chili dans le Pacifique à l'Uruguay dans l'Atlantique. Contrairement à nos attentes, les populations du sud-ouest de l'Atlantique, une zone qui a été moins touchée par la glace pendant les maxima glaciaires, ont montré une faible diversité génétique et des preuves d'expansion récente, similaires aux modèles enregistrés dans cette étude dans les zones fortement touchées par la glace dans la marge magellane du Pacifique. Nous proposons que les espèces benthiques des substrats durs marins peu profonds de l'Atlantique et du Pacifique aient toutes deux été affectées pendant le quaternaire en Amérique du Sud, mais par des processus différents. Aux latitudes plus élevées du Pacifique Sud-Est, le récurage des glaces a considérablement affecté les populations de S. lessonii par rapport aux zones non glaciaires le long de la province Chili-Pérou où l'espèce était résiliente. Dans le sud-ouest de l'Atlantique, les populations de S. lessonii auraient été considérablement touchées par la réduction de la disponibilité de l'habitat rocheux près du rivage en raison des mouvements glacio-eustatiques. L'augmentation des substrats de la côte graveleuse et rocheuse dans l'Atlantique sud-ouest soutient une hypothèse de refuges glaciaires d'où l'espèce a recolonisé les latitudes inférieures à travers les marges de l'Atlantique et du Pacifique. Nos résultats suggèrent que les modèles actuels de diversité et de structure génétiques chez les espèces benthiques marines côtières ne dépendent pas uniquement de l'impact des expansions glaciaires du Quaternaire, mais aussi de la disponibilité d'habitats appropriés et de traits du cycle biologique, y compris le mode de développement, la bathymétrie et la probabilité de dispersion par le rafting.Translated Description (Spanish)
Resumen La costa sur de América del Sur es un área notable para evaluar cómo los procesos glaciales del Cuaternario afectaron la demografía de la biota marina cercana a la costa. Aquí presentamos nuevos análisis filogeográficos en la Siphonaria lessonii pulmonar a lo largo de su distribución, desde el norte de Chile en el Pacífico hasta Uruguay en el Atlántico. Contrariamente a nuestras expectativas, las poblaciones del suroeste del Atlántico, un área que se vio menos afectada por el hielo durante los máximos glaciares, mostraron una baja diversidad genética y evidencia de expansión reciente, similar a los patrones registrados en este estudio en áreas muy afectadas por el hielo en el margen del Pacífico de Magallanes. Proponemos que las especies bentónicas de sustrato duro marino poco profundas del Atlántico y el Pacífico se vieron afectadas durante el Cuaternario en América del Sur, pero por diferentes procesos. En latitudes más altas del Pacífico sureste, la limpieza de hielo afectó drásticamente a las poblaciones de S. lessonii en comparación con las áreas no glaciares a lo largo de la provincia de Chile-Perú donde la especie era resistente. En el suroeste del Atlántico, las poblaciones de S. lessonii se habrían visto dramáticamente afectadas por la reducción de la disponibilidad de hábitats rocosos cerca de la costa como consecuencia de los movimientos glacio-eustáticos. El aumento de sustratos costeros gravosos y rocosos en el suroeste del Atlántico respalda una hipótesis de refugios glaciares desde donde la especie recolonizó latitudes más bajas a través de los márgenes del Atlántico y el Pacífico. Nuestros resultados sugieren que los patrones actuales de diversidad genética y estructura en las especies bentónicas marinas cercanas a la costa no dependen únicamente del impacto de las expansiones de hielo glacial del Cuaternario, sino también de la disponibilidad de hábitats adecuados y rasgos de la historia de vida, incluido el modo de desarrollo, la batimetría y la probabilidad de dispersión por rafting.Files
      
        s41598-020-57543-4.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (9.3 MB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:0370c4bd1cf9c3eddd0f452dd6db88c5 | 9.3 MB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دفعت الصفائح الجليدية الرباعية وانحدار مستوى سطح البحر إلى التباعد في غاستروبود بحري على طول السواحل الشرقية والغربية لأمريكا الجنوبية
- Translated title (French)
- Les calottes glaciaires quaternaires et la régression du niveau de la mer ont entraîné des divergences chez un gastéropode marin le long des côtes est et ouest de l'Amérique du Sud
- Translated title (Spanish)
- Las capas de hielo cuaternarias y la regresión del nivel del mar impulsaron la divergencia en un gasterópodo marino a lo largo de las costas oriental y occidental de América del Sur
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3001019470
- DOI
- 10.1038/s41598-020-57543-4
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1519266993
- https://openalex.org/W1521868692
- https://openalex.org/W1564724132
- https://openalex.org/W1579711942
- https://openalex.org/W1607545741
- https://openalex.org/W1761250483
- https://openalex.org/W1793793548
- https://openalex.org/W1934545424
- https://openalex.org/W1964293099
- https://openalex.org/W1967161447
- https://openalex.org/W1969042907
- https://openalex.org/W1971003087
- https://openalex.org/W1972123129
- https://openalex.org/W1974292867
- https://openalex.org/W1974583998
- https://openalex.org/W1977024366
- https://openalex.org/W1994451395
- https://openalex.org/W2001020576
- https://openalex.org/W2002198462
- https://openalex.org/W2002706226
- https://openalex.org/W2004146038
- https://openalex.org/W2011521696
- https://openalex.org/W2026387038
- https://openalex.org/W2030026175
- https://openalex.org/W2043257260
- https://openalex.org/W2046389742
- https://openalex.org/W2049805270
- https://openalex.org/W2058532318
- https://openalex.org/W2060528447
- https://openalex.org/W2061112322
- https://openalex.org/W2075036321
- https://openalex.org/W2085113175
- https://openalex.org/W2085904325
- https://openalex.org/W2087000225
- https://openalex.org/W2092627168
- https://openalex.org/W2098567981
- https://openalex.org/W2100372254
- https://openalex.org/W2102537615
- https://openalex.org/W2102959794
- https://openalex.org/W2110068729
- https://openalex.org/W2110835349
- https://openalex.org/W2115008333
- https://openalex.org/W2116498747
- https://openalex.org/W2116620083
- https://openalex.org/W2118780696
- https://openalex.org/W2119799171
- https://openalex.org/W2122051412
- https://openalex.org/W2124003523
- https://openalex.org/W2125867054
- https://openalex.org/W2128880918
- https://openalex.org/W2129380811
- https://openalex.org/W2130362098
- https://openalex.org/W2136971152
- https://openalex.org/W2140425076
- https://openalex.org/W2141771193
- https://openalex.org/W2145147906
- https://openalex.org/W2146442942
- https://openalex.org/W2148581353
- https://openalex.org/W2149462580
- https://openalex.org/W2153777689
- https://openalex.org/W2154845780
- https://openalex.org/W2155463237
- https://openalex.org/W2156327234
- https://openalex.org/W2157070744
- https://openalex.org/W2158612790
- https://openalex.org/W2160262239
- https://openalex.org/W2164051923
- https://openalex.org/W2168451430
- https://openalex.org/W2169248219
- https://openalex.org/W2170284968
- https://openalex.org/W2172820226
- https://openalex.org/W221805327
- https://openalex.org/W2229901436
- https://openalex.org/W2319655228
- https://openalex.org/W2416923479
- https://openalex.org/W2512575358
- https://openalex.org/W2566223537
- https://openalex.org/W2791402567
- https://openalex.org/W2791847045
- https://openalex.org/W2805545927
- https://openalex.org/W4211177544
- https://openalex.org/W4239149238