Published May 16, 2022 | Version v1
Publication Open

Palatal morphology predicts the paleobiology of early salamanders

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Czech Academy of Sciences, Institute of Geology
  • 3. University of Calgary
  • 4. George Washington University

Description

Ecological preferences and life history strategies have enormous impacts on the evolution and phenotypic diversity of salamanders, but the yet established reliable ecological indicators from bony skeletons hinder investigations into the paleobiology of early salamanders. Here, we statistically demonstrate by using time-calibrated cladograms and geometric morphometric analysis on 71 specimens in 36 species, that both the shape of the palate and many non-shape covariates particularly associated with vomerine teeth are ecologically informative in early stem- and basal crown-group salamanders. Disparity patterns within the morphospace of the palate in ecological preferences, life history strategies, and taxonomic affiliations were analyzed in detail, and evolutionary rates and ancestral states of the palate were reconstructed. Our results show that the palate is heavily impacted by convergence constrained by feeding mechanisms and also exhibits clear stepwise evolutionary patterns with alternative phenotypic configurations to cope with similar functional demand. Salamanders are diversified ecologically before the Middle Jurassic and achieved all their present ecological preferences in the Early Cretaceous. Our results reveal that the last common ancestor of all salamanders share with other modern amphibians a unified biphasic ecological preference, and metamorphosis is significant in the expansion of ecomorphospace of the palate in early salamanders.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

التفضيلات البيئية واستراتيجيات تاريخ الحياة لها تأثيرات هائلة على تطور السمندل وتنوعه الظاهري، لكن المؤشرات البيئية الموثوقة التي تم إنشاؤها حتى الآن من الهياكل العظمية تعوق التحقيقات في علم الأحياء القديمة للسمندل المبكر. هنا، نثبت إحصائيًا باستخدام مخططات كلادوغرام المعايرة زمنيًا والتحليل المورفومتري الهندسي على 71 عينة في 36 نوعًا، أن كلاً من شكل الحنك والعديد من المتغيرات المشتركة غير الشكل المرتبطة بشكل خاص بأسنان الميكعات مفيدة بيئيًا في السمندل في المجموعات الجذعية والتاجية القاعدية المبكرة. تم تحليل أنماط التفاوت داخل الفضاء الشكلي للحنك في التفضيلات البيئية واستراتيجيات تاريخ الحياة والانتماءات التصنيفية بالتفصيل، وتم إعادة بناء المعدلات التطورية وحالات أسلاف الحنك. تظهر نتائجنا أن الحنك يتأثر بشدة بالتقارب المقيد بآليات التغذية ويظهر أيضًا أنماطًا تطورية تدريجية واضحة مع تكوينات ظاهرية بديلة للتعامل مع الطلب الوظيفي المماثل. يتم تنويع السمندر بيئيًا قبل العصر الجوراسي الأوسط وحقق جميع تفضيلاته البيئية الحالية في العصر الطباشيري المبكر. تكشف نتائجنا أن آخر سلف مشترك لجميع السمندل يشترك مع البرمائيات الحديثة الأخرى في تفضيل بيئي ثنائي الطور موحد، والتحول مهم في توسع الفضاء الإيكولوجي للحنك في السمندل المبكر.

Translated Description (French)

Les préférences écologiques et les stratégies de cycle biologique ont d'énormes impacts sur l'évolution et la diversité phénotypique des salamandres, mais les indicateurs écologiques fiables encore établis des squelettes osseux entravent les recherches sur la paléobiologie des premières salamandres. Ici, nous démontrons statistiquement en utilisant des cladogrammes étalonnés dans le temps et une analyse morphométrique géométrique sur 71 spécimens de 36 espèces, que la forme du palais et de nombreuses covariables non géométriques particulièrement associées aux dents de Vomérine sont écologiquement informatives chez les salamandres des premiers groupes de la tige et de la couronne basale. Les modèles de disparité au sein de la morphologie du palais dans les préférences écologiques, les stratégies de cycle vital et les affiliations taxonomiques ont été analysés en détail, et les taux d'évolution et les états ancestraux du palais ont été reconstruits. Nos résultats montrent que le palais est fortement impacté par la convergence contrainte par les mécanismes d'alimentation et présente également des schémas évolutifs clairs par étapes avec des configurations phénotypiques alternatives pour faire face à une demande fonctionnelle similaire. Les salamandres sont diversifiées écologiquement avant le Jurassique moyen et ont atteint toutes leurs préférences écologiques actuelles au Crétacé inférieur. Nos résultats révèlent que le dernier ancêtre commun de toutes les salamandres partage avec d'autres amphibiens modernes une préférence écologique biphasique unifiée, et que la métamorphose est significative dans l'expansion de l'écomorphospace du palais chez les premières salamandres.

Translated Description (Spanish)

Las preferencias ecológicas y las estrategias de historia de vida tienen enormes impactos en la evolución y la diversidad fenotípica de las salamandras, pero los indicadores ecológicos confiables aún establecidos de los esqueletos óseos dificultan las investigaciones sobre la paleobiología de las salamandras tempranas. Aquí, demostramos estadísticamente mediante el uso de cladogramas calibrados en el tiempo y análisis morfométrico geométrico en 71 especímenes en 36 especies, que tanto la forma del paladar como muchas covariables sin forma particularmente asociadas con los dientes de vomerina son ecológicamente informativas en las salamandras tempranas del grupo de la corona basal y del tallo. Se analizaron en detalle los patrones de disparidad dentro del morfoespacio del paladar en preferencias ecológicas, estrategias de historia de vida y afiliaciones taxonómicas, y se reconstruyeron las tasas evolutivas y los estados ancestrales del paladar. Nuestros resultados muestran que el paladar se ve fuertemente afectado por la convergencia restringida por los mecanismos de alimentación y también exhibe claros patrones evolutivos escalonados con configuraciones fenotípicas alternativas para hacer frente a una demanda funcional similar. Las salamandras se diversifican ecológicamente antes del Jurásico Medio y alcanzaron todas sus preferencias ecológicas actuales en el Cretácico Inferior. Nuestros resultados revelan que el último ancestro común de todas las salamandras comparte con otros anfibios modernos una preferencia ecológica bifásica unificada, y la metamorfosis es significativa en la expansión del ecomorfespacio del paladar en las salamandras tempranas.

Files

2022.01.17.476642.full.pdf.pdf

Files (32.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6fd47d5336ce215358444272e79e6a9b
32.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تتنبأ مورفولوجيا الحنك بعلم الأحياء القديمة للسلمندر المبكر
Translated title (French)
La morphologie palatine prédit la paléobiologie des premières salamandres
Translated title (Spanish)
La morfología palatina predice la paleobiología de las salamandras tempranas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4280563448
DOI
10.7554/elife.76864

Is supplement to
https://openalex.org/W4255542154 (Other)
https://openalex.org/W4229549692 (Other)
https://openalex.org/W3182152841 (Other)
https://openalex.org/W3134731399 (Other)
https://openalex.org/W2168746118 (Other)
https://openalex.org/W2166176220 (Other)
https://openalex.org/W2140457114 (Other)
https://openalex.org/W2059034690 (Other)
https://openalex.org/W1980683307 (Other)
https://openalex.org/W1917975970 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1571578421
  • https://openalex.org/W1608355615
  • https://openalex.org/W1920874772
  • https://openalex.org/W1976514228
  • https://openalex.org/W1990221500
  • https://openalex.org/W1998812611
  • https://openalex.org/W2013410948
  • https://openalex.org/W2022036186
  • https://openalex.org/W2022751153
  • https://openalex.org/W2041334736
  • https://openalex.org/W2043519522
  • https://openalex.org/W2058630418
  • https://openalex.org/W2071669410
  • https://openalex.org/W2099020314
  • https://openalex.org/W2099540110
  • https://openalex.org/W2102871571
  • https://openalex.org/W2112528757
  • https://openalex.org/W2114574345
  • https://openalex.org/W2117182663
  • https://openalex.org/W2120527394
  • https://openalex.org/W2125812484
  • https://openalex.org/W2130075045
  • https://openalex.org/W2130362098
  • https://openalex.org/W2130728229
  • https://openalex.org/W2130923332
  • https://openalex.org/W2133645720
  • https://openalex.org/W2142602282
  • https://openalex.org/W2145260060
  • https://openalex.org/W2147552772
  • https://openalex.org/W2155179529
  • https://openalex.org/W2167687779
  • https://openalex.org/W2170107220
  • https://openalex.org/W2174295493
  • https://openalex.org/W2176520546
  • https://openalex.org/W2202540771
  • https://openalex.org/W2313470052
  • https://openalex.org/W2314385552
  • https://openalex.org/W2317674774
  • https://openalex.org/W2318363350
  • https://openalex.org/W2485343961
  • https://openalex.org/W2501717493
  • https://openalex.org/W2528595184
  • https://openalex.org/W2572422533
  • https://openalex.org/W2582743722
  • https://openalex.org/W2630161542
  • https://openalex.org/W2636254017
  • https://openalex.org/W2747625621
  • https://openalex.org/W2752659475
  • https://openalex.org/W2794709180
  • https://openalex.org/W2796242207
  • https://openalex.org/W2883251903
  • https://openalex.org/W2890508425
  • https://openalex.org/W2897786451
  • https://openalex.org/W2907509685
  • https://openalex.org/W2909536932
  • https://openalex.org/W2911115027
  • https://openalex.org/W2914694280
  • https://openalex.org/W2944451005
  • https://openalex.org/W2946699605
  • https://openalex.org/W2969664020
  • https://openalex.org/W3002587735
  • https://openalex.org/W3007814812
  • https://openalex.org/W3020911991
  • https://openalex.org/W3036137825
  • https://openalex.org/W3088823211
  • https://openalex.org/W3092874830
  • https://openalex.org/W3103821583
  • https://openalex.org/W3111908625
  • https://openalex.org/W3146886302
  • https://openalex.org/W3167998412
  • https://openalex.org/W3190599248
  • https://openalex.org/W3203571476
  • https://openalex.org/W4253641612
  • https://openalex.org/W4254687493
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4295640475
  • https://openalex.org/W653575891