Niche conservatism and evolutionary determinants of terrestrial vertebrate diversity patterns

El estudio a gran escala de patrones de diversidad tiene por objeto describir propiedades emergentes de ecosistemas y biotas que en ocasiones no se manifiestan cuando la investigación ecológica se realiza a escalas de detalle. En escalas biogeográficas amplias, los patrones de diversidad son producto de las respuestas de las especies y sus interacciones a las condiciones ambientales actuales y a la variación de las condiciones ambientales en el pasado. Las respuestas a condiciones y cambios ambientales pasados pueden investigarse a partir de fenómenos evolutivos (especiación, extinción) o eventos históricos (dispersión). El estudio integrado de macroecología y macroevolución es incipiente y la comunidad científica aún se encuentra en fase de desarrollar y consensuar metodologías que permitan dicha integración. Esta tesis utiliza cuatro casos de estudio con el objetivo de avanzar en el conocimiento de los mecanismos que generan los patrones de diversidad integrando aspectos contemporáneos, evolutivos e históricos de las biotas. En el desarrollo de la tesis se han generado bases de datos a partir de datos empíricos de diferentes regiones geográficas, que han sido investigadas utilizando sistemas de información geográfica, modelos estadísticos y técnicas de análisis filogenético. Además, como denominador común se ha empleado el enfoque de ensamblaje, que se caracteriza por usar celdas distribuidas uniformemente a lo largo del territorio como unidad de análisis. La elección de este enfoque responde a que todos los patrones y procesos estudiados se expresan geográficamente y por tanto requieren de aproximaciones espacialmente explicitas para su estudio. Con objeto de conseguir una amplia representatividad, los casos de estudio analizan tres patrones de diversidad (v.g. riqueza de especies, tamaño corporal y tamaño del rango geográfico), tres grupos taxonómicos distintos (v.g. reptiles, aves y mamíferos) y tres regiones de estudio diferentes (v.g. Este y Sur de África, Nuevo Mundo y todo el Globo). Lejos de buscar una unificación metodológica, los análisis hacen uso de metodologías adaptadas a la idiosincrasia de las preguntas específicas que tratan de responderse en los casos de estudio que se resumen a continuación. En primer lugar se exploran los patrones de riqueza de especies de cinco grupos de reptiles del Sur y el Este de África y se analizan tanto las relaciones con el clima que observamos en la actualidad, como las probables relaciones ancestrales con los paleoclimas ante los que se originaron esos grupos. Para ello se utiliza la información que proporciona el registro fósil, filogenias datadas y reconstrucciones paleoclimáticas. Encontramos coincidencias entre las condiciones climáticas preferidas en la actualidad y las condiciones climáticas ancestrales para los distintos grupos, lo que sugiere que la conservación de nicho es válida para interpretar los patrones de riqueza de reptiles africanos. En segundo lugar, se investiga el grado en que las relaciones evolutivas entre especies de aves paseriformes oscines son capaces de explicar sus patrones de tamaño de rango geográfico en el Nuevo Mundo. Los patrones de tamaño de rango se documentan para especies migratorias y no migratorias y se descomponen en la parte que es explicada por las relaciones evolutivas y la que es independiente de dichas relaciones, utilizando análisis filogenéticos de partición de la variación. Los resultados sugieren que el tamaño de rango geográfico es moderadamente heredable para este grupo de aves y por tanto la evolución juega un papel a tener en cuenta en su estudio. Además los patrones encontrados para las aves migratorias y no migratorias difieren entre sí, reflejando las dinámicas migratorias y apoyando en general, el efecto de los gradientes climáticos de mesoescala que se producen en regiones montañosas. Las diferencias regionales y la estructura filogenética encontrada en rangos migratorios, hacen pensar que será conveniente incluir otros rasgos biológicos como la capacidad dispersora, para alcanzar una mejor comprensión de los procesos que condicionan la biogeografía del tamaño de rango de oscines. En tercer lugar, se examinan las contribuciones de las relaciones evolutivas basales al gradiente global de tamaño corporal de aves, distinguiendo entre la parte del gradiente que está estructurada filogenéticamente y la parte que es independiente de la filogenia y por tanto podría responder a fenómenos adaptativos por debajo del nivel de familia. En este caso se utilizan además de la partición filogenética de la varianza, regresiones parciales para discernir entre las porciones de la variación del tamaño corporal de aves que se explican por la filogenia, por gradientes ambientales o por ambos de forma simultánea. Los resultados muestran una fuerte influencia de las relaciones evolutivas sobre el gradiente de tamaño corporal. Además señalan a la productividad primaria, bien asociada a la temperatura en el Nuevo Mundo o a la estacionalidad en el Viejo Mundo, como mejor descriptor ambiental para el tamaño de aves. Esto apoya a las hipótesis de resistencia a la escasez de recursos y de conservación de calor para explicar la porción del tamaño corporal que es independiente de las relaciones evolutivas. Finalmente, se inspeccionan los efectos que han podido tener sobre el gradiente de tamaño corporal de mamíferos, eventos históricos de dispersión a gran escala como los intercambios bióticos ocurridos durante el Pleistoceno entre Asia y Norte América o entre las Américas. Asimismo, se comparan los patrones de tamaño corporal de los grupos de mamíferos que participaron en los intercambios bióticos con los que no participaron y se documentan sus señales filogenéticas y sus asociaciones con gradientes ambientales. Los resultados informan de una fuerte influencia de los mamíferos alóctonos sobre el gradiente de tamaño corporal de todas las especies, que además está localizada geográficamente. También se encuentran marcadas diferencias entre los tamaños de los grupos de mamíferos autóctonos y alóctonos en cuanto a sus relaciones con el clima y sus señales filogenéticas. Estas diferencias pueden interpretarse en base a la llegada más reciente de las especies alóctonas a Norteamérica y Sudamérica en combinación con dinámicas de conservación de nicho. Los resultados de esta tesis son relevantes en el campo de la macroecología y ponen de manifiesto que la inclusión de procesos evolutivos e históricos es clave para entender los patrones biogeográficos de diversidad. Las relaciones filogenéticas, las asociaciones ancestrales con los paleoclimas, el registro fósil o los intercambios bióticos ocurridos debido a cambios paleogeográficos son factores que deben ser tenidos en cuenta para responder preguntas que nos acerquen a conocer mejor el papel de la conservación de nicho en la configuración de la biota de distintas regiones

Niche conservatism and evolutionary determinants of terrestrial vertebrate diversity patterns

El estudio a gran escala de patrones de diversidad tiene por objeto describir propiedades emergentes de ecosistemas y biotas que en ocasiones no se manifiestan cuando la investigación ecológica se realiza a escalas de detalle. En escalas biogeográficas amplias, los patrones de diversidad son producto de las respuestas de las especies y sus interacciones a las condiciones ambientales actuales y a la variación de las condiciones ambientales en el pasado. Las respuestas a condiciones y cambios ambientales pasados pueden investigarse a partir de fenómenos evolutivos (especiación, extinción) o eventos históricos (dispersión). El estudio integrado de macroecología y macroevolución es incipiente y la comunidad científica aún se encuentra en fase de desarrollar y consensuar metodologías que permitan dicha integración. Esta tesis utiliza cuatro casos de estudio con el objetivo de avanzar en el conocimiento de los mecanismos que generan los patrones de diversidad integrando aspectos contemporáneos, evolutivos e históricos de las biotas. En el desarrollo de la tesis se han generado bases de datos a partir de datos empíricos de diferentes regiones geográficas, que han sido investigadas utilizando sistemas de información geográfica, modelos estadísticos y técnicas de análisis filogenético. Además, como denominador común se ha empleado el enfoque de ensamblaje, que se caracteriza por usar celdas distribuidas uniformemente a lo largo del territorio como unidad de análisis. La elección de este enfoque responde a que todos los patrones y procesos estudiados se expresan geográficamente y por tanto requieren de aproximaciones espacialmente explicitas para su estudio. Con objeto de conseguir una amplia representatividad, los casos de estudio analizan tres patrones de diversidad (v.g. riqueza de especies, tamaño corporal y tamaño del rango geográfico), tres grupos taxonómicos distintos (v.g. reptiles, aves y mamíferos) y tres regiones de estudio diferentes (v.g. Este y Sur de África, Nuevo Mundo y todo el Globo). Lejos de buscar una unificación metodológica, los análisis hacen uso de metodologías adaptadas a la idiosincrasia de las preguntas específicas que tratan de responderse en los casos de estudio que se resumen a continuación. En primer lugar se exploran los patrones de riqueza de especies de cinco grupos de reptiles del Sur y el Este de África y se analizan tanto las relaciones con el clima que observamos en la actualidad, como las probables relaciones ancestrales con los paleoclimas ante los que se originaron esos grupos. Para ello se utiliza la información que proporciona el registro fósil, filogenias datadas y reconstrucciones paleoclimáticas. Encontramos coincidencias entre las condiciones climáticas preferidas en la actualidad y las condiciones climáticas ancestrales para los distintos grupos, lo que sugiere que la conservación de nicho es válida para interpretar los patrones de riqueza de reptiles africanos. En segundo lugar, se investiga el grado en que las relaciones evolutivas entre especies de aves paseriformes oscines son capaces de explicar sus patrones de tamaño de rango geográfico en el Nuevo Mundo. Los patrones de tamaño de rango se documentan para especies migratorias y no migratorias y se descomponen en la parte que es explicada por las relaciones evolutivas y la que es independiente de dichas relaciones, utilizando análisis filogenéticos de partición de la variación. Los resultados sugieren que el tamaño de rango geográfico es moderadamente heredable para este grupo de aves y por tanto la evolución juega un papel a tener en cuenta en su estudio. Además los patrones encontrados para las aves migratorias y no migratorias difieren entre sí, reflejando las dinámicas migratorias y apoyando en general, el efecto de los gradientes climáticos de mesoescala que se producen en regiones montañosas. Las diferencias regionales y la estructura filogenética encontrada en rangos migratorios, hacen pensar que será conveniente incluir otros rasgos biológicos como la capacidad dispersora, para alcanzar una mejor comprensión de los procesos que condicionan la biogeografía del tamaño de rango de oscines. En tercer lugar, se examinan las contribuciones de las relaciones evolutivas basales al gradiente global de tamaño corporal de aves, distinguiendo entre la parte del gradiente que está estructurada filogenéticamente y la parte que es independiente de la filogenia y por tanto podría responder a fenómenos adaptativos por debajo del nivel de familia. En este caso se utilizan además de la partición filogenética de la varianza, regresiones parciales para discernir entre las porciones de la variación del tamaño corporal de aves que se explican por la filogenia, por gradientes ambientales o por ambos de forma simultánea. Los resultados muestran una fuerte influencia de las relaciones evolutivas sobre el gradiente de tamaño corporal. Además señalan a la productividad primaria, bien asociada a la temperatura en el Nuevo Mundo o a la estacionalidad en el Viejo Mundo, como mejor descriptor ambiental para el tamaño de aves. Esto apoya a las hipótesis de resistencia a la escasez de recursos y de conservación de calor para explicar la porción del tamaño corporal que es independiente de las relaciones evolutivas. Finalmente, se inspeccionan los efectos que han podido tener sobre el gradiente de tamaño corporal de mamíferos, eventos históricos de dispersión a gran escala como los intercambios bióticos ocurridos durante el Pleistoceno entre Asia y Norte América o entre las Américas. Asimismo, se comparan los patrones de tamaño corporal de los grupos de mamíferos que participaron en los intercambios bióticos con los que no participaron y se documentan sus señales filogenéticas y sus asociaciones con gradientes ambientales. Los resultados informan de una fuerte influencia de los mamíferos alóctonos sobre el gradiente de tamaño corporal de todas las especies, que además está localizada geográficamente. También se encuentran marcadas diferencias entre los tamaños de los grupos de mamíferos autóctonos y alóctonos en cuanto a sus relaciones con el clima y sus señales filogenéticas. Estas diferencias pueden interpretarse en base a la llegada más reciente de las especies alóctonas a Norteamérica y Sudamérica en combinación con dinámicas de conservación de nicho. Los resultados de esta tesis son relevantes en el campo de la macroecología y ponen de manifiesto que la inclusión de procesos evolutivos e históricos es clave para entender los patrones biogeográficos de diversidad. Las relaciones filogenéticas, las asociaciones ancestrales con los paleoclimas, el registro fósil o los intercambios bióticos ocurridos debido a cambios paleogeográficos son factores que deben ser tenidos en cuenta para responder preguntas que nos acerquen a conocer mejor el papel de la conservación de nicho en la configuración de la biota de distintas regiones

Reverse latitudinal diversity gradients, exceptions that prove the rule?

La mayoría de grupos taxonómicos siguen un Gradiente Latitudinal de Diversidad y son más diversos cuanto más nos acercamos a los trópicos. Sin embargo, existen notables excepciones a este patrón capaces de proporcionar información adicional acerca de los mecanismos que lo generan. Aunque existe una gran variedad de hipótesis destinadas a explicar los gradientes de diversidad, es necesario encontrar mecanismos capaces de explicar simultáneamente el patrón general y sus excepciones. La conservación de nicho y el efecto del tiempo para especiación cumplen con este requisito. Estás hipótesis predicen una mayor diversidad de organismos en aquellos ambientes donde los distintos grupos taxonómicos se originaron y donde habrían contado con mayor tiempo para el proceso de diversificación dado que existe una retención evolutiva de las condiciones ancestrales. En este trabajo, revisamos la literatura científica que ha abordado el estudio de excepciones al Gradiente Latitudinal de Diversidad, discutimos las explicaciones ofrecidas en conexión con la conservación de nicho y ofrecemos ejemplos de cómo la historia biogeográfica puede servir como fuente de información auxiliar para inferir los nichos ancestrales. Si bien es probable que sean muchos los mecanismos que generan los patrones que observamos en la naturaleza, explicaciones como la conservación de nicho y el tiempo para especiación nos acercan a entender cómo se han configurado los patrones de diversidad a grandes escalas a lo largo de la historia evolutiva de los organismos.Most taxonomic groups follow a Latitudinal Diversity Gradient and tend to be more diverse as we approach the tropics. Nevertheless, there are important exceptions to such pattern, which can provide with additional information on the mechanisms that generate it. Despite the large amount of hypotheses proposed to explain diversity gradients, it is still necessary to find hypotheses able to explain both the general pattern and the exceptions to it. Niche conservatism and the time-for-speciation effect meet this requirement by predicting higher diversity of organisms in the environments where they have had longer periods to diversify, based on an evolutionary retention of the conditions under which different taxonomic groups originated. Here we review the scientific literature tackling the study of exceptions to the Latitudinal Diversity Gradient, discuss the explanations for reverse patterns in connection to niche conservatism and offer examples of how biogeographic history can be used as an auxiliary source to infer ancestral niches. While it is likely that multiple mechanisms generate current diversity patterns, explanations such as niche conservatism and time-for-speciation bring us closer to the understanding of how large scale diversity patterns have been configured along the evolutionary history of the organisms.I. Morales-Castilla está financiado por el Programa Integrado de IC&DT (No. 1/SAESCTN/ALENT-07-0224-FEDER-001755). R. García-Valdés está financiado por el proyecto POIC10-0311-0585, de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha

Global Macroevolution and Macroecology of Passerine Song

Studying the macroevolution of the songs of Passeriformes (perching birds) has proved challenging. The complexity of the task stems not just from the macroevolutionary and macroecological challenge of modeling so many species, but also from the difficulty in collecting and quantifying birdsong itself. Using machine learning techniques, we extracted songs from a large citizen science dataset, and then analyzed the evolution, and biotic and abiotic predictors of variation in birdsong across 578 passerine species. Contrary to expectations, we found few links between life‐history traits (monogamy and sexual dimorphism) and the evolution of song pitch (peak frequency) or song complexity (standard deviation of frequency). However, we found significant support for morphological constraints on birdsong, as reflected in a negative correlation between bird size and song pitch. We also found that broad‐scale biogeographical and climate factors such as net primary productivity, temperature, and regional species richness were significantly associated with both the evolution and present‐day distribution of bird song features. Our analysis integrates comparative and spatial modeling with newly developed data cleaning and curation tools, and suggests that evolutionary history, morphology, and present‐day ecological processes shape the distribution of song diversity in these charismatic and important birds

Anything for a quiet life: shelter from mobbers drives reproductive success in a top-level avian predator

17 p.Understanding how habitat structure relates to reproductive performance of species can help identify what habitats are of the highest quality for a given species and thereby guide effective management. Here, we compared the influence of prey abundance and the amount of shelter area on the relationship between habitat and breeding performance. We focused on the forest-dwelling northern goshawk Accipiter gentilis in an agroforestry system. Using structural equation modelling, we tested the associations between reproductive performance and three explanatory factors: habitat structure, abundance of food resources or levels of mobbing disturbance, and prey supply to the nest. Our results suggest that habitat structure influences reproductive performance through shelter rather than through prey abundance. During the study period, forested habitats in the breeding territories provided shelter to the goshawk, reducing disturbance by carrion crows Corvus corone, which acted as large, aggressive, social mobbers. Decreased disturbance increased prey supply to the nest, probably because it favored food accessibility and male goshawk foraging efficiency. Habitat was not significantly associated with quality of the breeders, both in terms of body size and seniority in the territories. Our findings suggest that reproductive performance, and therefore habitat quality, may depend more on sheltered access to food resources than on the amount of food available. Our observation that mobbers decrease predator foraging efficiency highlights the possibility of designing effective, socially acceptable predator management strategies to protect sensitive domestic prey.Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto DemográficoMinisterio de Educación y CienciaMinisterio de Ciencia e InnovaciónComunidad de MadridUniversidad de Alcal

Territoriality in diurnal raptors: relative roles of recent evolution, diet and nest site

Animal territoriality, defined here as defence of well-delimited breeding areas to exclude competitors, has beenwidely studied. However, the phylogenetic and ecological characteristics influencing the variation in the expressionof this behaviour are poorly understood. We evaluated the effect of phylogeny and key ecological factors on territorialbehaviour and territory size in diurnal raptors from the western Palearctic and New World. To our knowledge, ourwork is the first comparative analysis of raptor territorial behaviour and territory size that accounts for phylogeneticrelationships. One important finding is that territorial behaviour has not been strongly conserved across evolutionarytime, but differences in territoriality of diurnal raptors have been influenced by recent evolution, which has ledto variations of this behaviour in response to changes in climate and habitat. Raptor current ecology is also associatedwith the expression of these traits. Species that capture more agile prey and nest in more protected sites weremost likely to be territorial. Additionally, territorial species that are bigger and capture more agile and bigger preydefended larger territories than species feeding on more vulnerable and smaller prey. We discuss potential mechanismsfor these patterns and the implications of our findings for future research on avian territoriality.Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología-CICYTREMEDINALMinisterio de Educación y Cienci

Desnutrición relacionada con la enfermedad crónica y fragilidad. Implicaciones en la evaluación integral de nuestros pacientes crónicos complejos y pluripatológicos

A 73-year-old patient with chronic diseases and malnutrition secondary to short bowel syndrome. She is admitted for dehydration, hydroelectrolytic alterations and acute renal failure secondary to ileostomy diarrhea. We remember during the evaluation of the case, the relevance of a comprehensive assessment of the patient during hospital- ization that included nutritional status and frailty, because of its implications.  Paciente de 73 años con enfermedades crónicas y desnutrición secundaria a intestino corto. Ingresó por deshidratación, alteraciones hidroelectrolíticas y fracaso renal agudo secundario a diarrea por ileostomía. Recordamos durante la exposición del caso la importancia de una valoración integral del paciente durante la hospitalización, que tenga presente, por sus implicaciones, la situación nutricional y la fragilidad.

Puericultura y Odontopediatría. Parte II : Acciones preventivas benéficas para la gestante y el niño

En el siglo XXI la Odontopediatría debe formar parte de la puericultura, entendiéndose como tal a la serie de medidas y acciones que favorecen y estimulan el buen crecimiento y desarrollo de los niños. La falta de Educación para la Salud Oral conlleva muchas veces la aparición de estados patológico dento-bucales, que son prevenibles. Cuanto antes sea tratada esta problemática, estamos hablando incluso desde antes del nacimiento, las medidas preventivas tendrán como resultado una disminución de la incidencia de ciertas patologías. La información continua y prolongada en el tiempo, sobre la instalación y/o corrección de ciertos hábitos de higiene oral, favorecen los cambios de conducta más o menos permanentes, que se traducen como educación. La intervención del odontopediatra en los cursos de psicoprofilaxis del embarazo, sería un gran aporte para instalar ciertos conceptos de salud oral no solo pre-natales, puerperio sino también durante el primer año de vida: importancia de la lactancia materna, uso nocivo de azucares, trastornos posibles generales durante la erupción dentaria: mitos y verdades, la presencia de dientes neonatales, babeo en desarrollo de las glándulas salivales; a su vez las medidas de prevención con respecto a la salud oral de la madre, medida de fisioterapia, modificación del PH salival durante el embarazo, consejería sobre dieta, harán una combinación efectiva para el mejoramiento de la salud oral de la madre y el hijo. Objetivos: Desarrollar acciones o mecanismos de prevención para lograr buenos hábitos que favorezcan la salud oral tanto en la gestante como en el niño, así como también indagar qué tipo de conocimientos tiene el grupo de madres sobre los hábitos orales (consumo de azúcares, uso de chupete con miel, etc.) y destacar las ventajas de la realización de acciones saludables para la salud oral de la madre y del niño.Facultad de Odontologí

The ghost of hosts past: impacts of host extinction on parasite specificity

A growing body of research is focused on the extinction of parasite species in response to host endangerment and declines. Beyond the loss of parasite species richness, host extinction can impact apparent parasite host specificity, as measured by host richness or the phylogenetic distances among hosts. Such impacts on the distribution of parasites across the host phylogeny can have knock-on effects that may reshape the adaptation of both hosts and parasites, ultimately shifting the evolutionary landscape underlying the potential for emergence and the evolution of virulence across hosts. Here, we examine how the reshaping of host phylogenies through extinction may impact the host specificity of parasites, and offer examples from historical extinctions, present-day endangerment, and future projections of biodiversity loss. We suggest that an improved understanding of the impact of host extinction on contemporary host–parasite interactions may shed light on core aspects of disease ecology, including comparative studies of host specificity, virulence evolution in multi-host parasite systems, and future trajectories for host and parasite biodiversity. This article is part of the theme issue ‘Infectious disease macroecology: parasite diversity and dynamics across the globe’

GlobTherm, a global database on thermal tolerances for aquatic and terrestrial organisms

CITATION: Bennett, J. M., et al. 2018. GlobTherm, a global database on thermal tolerances for aquatic and terrestrial organisms. Scientific Data, 5:180022, doi:10.1038/sdata.2018.22.The original publication is available at https://www.nature.comHow climate affects species distributions is a longstanding question receiving renewed interest owing to the need to predict the impacts of global warming on biodiversity. Is climate change forcing species to live near their critical thermal limits? Are these limits likely to change through natural selection? These and other important questions can be addressed with models relating geographical distributions of species with climate data, but inferences made with these models are highly contingent on non-climatic factors such as biotic interactions. Improved understanding of climate change effects on species will require extensive analysis of thermal physiological traits, but such data are both scarce and scattered. To overcome current limitations, we created the GlobTherm database. The database contains experimentally derived species’ thermal tolerance data currently comprising over 2,000 species of terrestrial, freshwater, intertidal and marine multicellular algae, plants, fungi, and animals. The GlobTherm database will be maintained and curated by iDiv with the aim to keep expanding it, and enable further investigations on the effects of climate on the distribution of life on Earth.https://www.nature.com/articles/sdata201822Publisher's versio