Re-evaluating models to take on new challenges in ecology and evolution
-
Upload
liliana-davalos -
Category
Science
-
view
58 -
download
0
Transcript of Re-evaluating models to take on new challenges in ecology and evolution
THE RIGHT ANSWERS TO THE WRONG QUESTIONS:Re-evaluating models to take on new challenges in ecology and evolution
-60˚
-60˚
-65˚
-65˚
-70˚
-70˚
-75˚
-75˚
-80˚
-80˚
-85˚
-85˚
25̊
25˚
20̊
20˚
15̊
15˚
10̊
10˚
0 170 34085Kilometers
5775 m
-8400 m
Elevation or depth
Distance
Cayman Trench
Pinos
Andros
GrandBahama
Long
Exumas
NewProvidence
Inaguas
Abaco
Eleuthera
CatSan Salvador
CrookedMayaguana
Middle Caicos
GrandCayman LittleCaymanCaymanBrac
Gonave
South America
Central America
Hispaniola
Cuba
Jamaica
NorthAmerica
Eustatia
St MartinViequesMona
MarieGalante
Montserrat
St KittsNevis
Saba
AnguillaSt BarthelemySt Croix
AnegadaCulebra
St Thomas
St John
TortolaVirgin Gorda
Île à Vache
TobagoTrinidad
Grenada
Barbados
Guadeloupe
St Lucia
Martinique
PuertoRico
Dominica
St Vincent
AntiguaBarbuda
Grenadines
Margarita
ArubaBonaireCuraçao
Aves
San Andres
Providencia
Cozumel
Swan Island
Spe
cies
rich
ness
1
3.2
10
10 100 1000 10000 100000
1
3.2
10
32
10 100 1000 10000 100000
1
1.5
2.5
4.0
6.3
10
16
25
31.6 100 316 1000 3162
Bahamas island area (km2) Greater Antilles island area (km2) Lesser Antilles island area (km2)
Current
Last GlacialMaximum
log(Spresent) = log(c) + zlog(Apresent),
log(SLGM) = log(c) + zlog(ALGM),
if c and z remain constant
– test using ancova – =>
log(Spresent/SLGM) = zlog(Apresent/ALGM)
Log (present/LGM) area Greater Antilles
−1.2
−1.0
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2
0.0
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
��
�
�
�
�
�
�
�
−3.5 −3.0 −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5
Log (present/LGM) area Bahamas
Log
(pre
sent
/LG
M) s
peci
es
−1.2
−1.0
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2
0.0 ��
�
�
��
�
�
�
�
���
�
�
�
��
�
�
�� �
−4 −3 −2 −1
Figure A1. Relief map (1 km2 grid) of the Caribbean basin with present-day continental outlines. Light gray areas were exposed at the Last Glacial Maximum (LGM), resulting in much larger islands than today. Rich fossil deposits from the LGM and before enable estimating the number of bat species on each of the larger islands.
Figure A2. Species–area curves for three Caribbean archipelagos at the LGM and present. Shaded areas indicate the 95% confidence interval around the mean of the curves. LGM species–area relationships (SARs) were highly significant for the Bahamas and the Greater Antilles (P≤0.0012), but not the Lesser Antilles (P=0.11). Current SARs were highly significant for all archipelagos (P≤0.0003). The slopes of the curves fitted for each time period were not statistically different in the Bahamas or Greater Antilles (P≥0.44), but were significantly different in the Lesser Antilles (P=0.03).
Figure A3. Curves for change in sno. of pecies from the LGM to the present as a function of change in area in two Caribbean archipelagos. Shaded = 95% confidence interval around the mean. All relationships were highly significant (P≤0.0001). This simple relationship can be used to estimate future species loss from rising sea levels. Knowing how many species will go extinct is not enough, though; we also need to find out which ones will survive. By combining the species-area relationship with models based on life history and evolutionary relatedness, we may yet answer this question.
MacrotusLampronycterisMicronycteris minutaMicronycteris schmidtorumMicronycteris hirsutaMicroncyteris megalotisDiphyllaDiaemusDesmodusLonchorhinaMacrophyllumTrachopsChrotopterusVampyrumLophostomaTonatiaPhyllodermaPhyllostomusMimon
AnouraHylonycterisChoeroniscusMusonycterisChoeronycteris
ErophyllaBrachyphyllaMonophyllusGlossophagaLeptonycteris
LonchophyllaLionycterisCarolliaTrinycterisGlyphonycteris daviesiGlyphonycteris sylvestrisRhinophyllaSturnira
MesophyllaVampyressaPlatyrrhinusVampyrodes
Uroderma
Vampyressa bidensVampyressa brocki
Chiroderma
EnchisthenesEctophyllaArtibeusDermanuraAriteusArdopsStenodermaCenturioPygodermaAmetridaSphaeronycteris
lowhigh
Bayesian posteriorprobability
Diphylla Diaemus
Desmodus Brachyphylla
Erophylla Phyllonycteris
Platalina Lonchophylla
Lionycteris Monophyllus
Glossophaga Leptonycteris
Anoura Hylonycteris
Lichonycteris Scleronycteris Choeroniscus Musonycteris
Choeronycteris Phylloderma
Phyllostomus Macrophyllum
Lonchorhina Mimon crenulatum
Mimon bennettii Trachops
Tonatia Chrotopterus
Vampyrum Trinycteris
Glyphonycteris Lampronycteris
Macrotus Micronycteris minutaMicronycteris hirsuta
Micronycteris megalotisRhinophylla
Carollia Sturnira
Enchisthenes hartiiArtibeus concolor
Artibeus jamaicensisArtibeus cinereus
Uroderma Platyrrhinus
Vampyrodes Chiroderma
Vampyressa bidensVampyressa nymphaea
Vampyressa pusillaEctophylla
Mesophylla Ametrida Centurio
Sphaeronycteris Pygoderma
Phyllops Stenoderma
Ariteus Ardops ≥ high
< low
≥ medium
Bootstrappercent
Evolutionary relationshipsBased on DNA sequences Based on anatomical features
Thisis
morecloselyrelated
tothese
Thisismorecloselyrelatedtothese
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������
����������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������
0
200
400
600
0 1000 2000
Evolutionary divergence
Ana
tom
ical
cha
nges
Anatomical changes
�
�
�
Finite changesmodel
Observed
Ordered changesmodel
b
a
0
9.5
19
0
1.3
2.6
3.9
From D
NA
observationFrom
anatomical obervation
Freq
uenc
y (p
erce
nt)
Pairwise dissimilarity between DNA observations
Rel
ativ
e de
nsity
of
anat
omic
al d
issi
mila
rity
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
−2
0
2
Supp
ort f
or n
ecta
r−fe
edin
g gr
oup
�
�
�
�
�
�
�
��
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
�
�
��
�
�
�
0 100 200
Anatomical observation
Dental observations�
�
MandibularMaxillary
� CanineIncisors
MolarsPremolars
� Significant
Figure B1. Evolutionary relationships among New World Leaf-nosed bats (Mammalia: Phyllostomidae) based on DNA sequences (left),and anatomical observations (right). The highlighted examplars show discordant relationships depending on the kind of observations —DNA or anatomy— analyzed.
Figure B2. Analyses of anatomical observations. A linearrelationship between evolutionary divergence and anatomical changes is expected if anatomy varies in relation to common ancestry. This hypothesis was rejected (P≤0.0001). Instead,ordering of anatomical changes, in which extreme anatomies beget more extreme anatomies was a good fit to the observations.
Thesefeed
onnectar
Thesefeedonnectar
Figure B3. Location of support for nectar-feeding bats forming a group. Significance testing was obtained
by simulating anatomical variation based on evolutionary relationships and comparing the fit of simulations and observations to the trees of Figure B1. By identifying anatomical regions that conflict with DNA relationships, conflicting regions can be excluded in subsequent analyses.
Figure B4. Frequency distributions of pairwise dissimilarities from different types of observations. If DNA sequences and anatomical observations had similar patterns of variation, the frequency distributions of their dissimilarities would be similar (dashed line in b). As expected if anatomy was subject to natural selection and developmental constraints, the patterns observed are much more similar to one another than those of DNA sequences. Approaches such as that of Figure B3 are needed to estimate the evolutionaryrelationships of the 99% of species that have gone extinct.
Forest Pasture
25
30
35
40
45
50
2001 2004 2007 201025
30
35
40
2001 2004 2007 2010Per
cent
age
land
are
a
�
�
�
��
�
�
��
��
��
�
�
�
� �
�
�
�
20
30
40
30,000 60,000 90,000
Cattle
Perc
enta
ge la
nd p
astu
re
30,000
60,000
90,000
10
20
30
Year
Cat
tleB
eef p
rice
(pes
os/K
g)R
anch
ing
GD
P(1
09 p
esos
)
2000 2002 2004 2006 2008 2010
1,600
1,800
2,000
2,200
Calamar
El Retorno
San Jose
Figure C1. Land use trajectories through time in the Guaviare province of Colombia (northern South America).
Figure C2. Trajectory of pasture as a land use in the three municipalities in the study. The conventional explanation for forest conversion to other uses is the growth of local populations. Rural populations, however, are generally declining.
Figure C3. Pasture land use as a function ofheads of cattle (P=0.0001).
Calamar
El RetornoSan Jose
2010
0.00
0.02
0.04
0.06
20
30
40
50
2000 2002 2004 2006 2008
Year
Con
stru
ctio
n G
DP
(109
pes
os)
Pro
perty
Tax
(106
pes
os/c
apita
)
Figure C4. Demand for beef is thought to drive the expansion of the cattle herd. Economic data, however, do not support this: the cattle herd has grown considerably (top), but the price of beef rose <8% (middle). Revenues from cattle in Guaviare have plummeted (bottom), suggesting cattle are not profitable. The herd expands in part because cattle have value as capital for obtaining loans, and having cattle bolsters land claims.
Figure C5. Tax receipts have increased (top), and those monies are invested in construction of infrastructure (bottom). With the growth of the financial sector (not shown)these data suggest a local financial boom. Urbanization may explain pasture expansion, not because of beef consumption, but because of expected transactions in urban land markets.
Thanks!A. Corthals; members of Dávalos lab: S. Bishop, R. Dahan, S. DelSerra, O. Warsi, L. Yohe. Collaborators: D. Armenteras, L. Correa, J. Holmes, N. Rodriguez, A. Russell, N. Simmons, P. Smits, and P. Velazco; CIPRES.Liliana M. Dávalos, CIDER & Ecology and Evolution, SUNY Stony Brook, [email protected]
Scan the barcode for the abstract, a PDF of the poster & links to relevant papers.
20
25
30
35
Calamar
30.0
32.5
35.0
37.5
40.0
42.5
Retorno
30
35
40
45
San Jose
4,000
4,250
4,500
4,750
5,000
4,000
6,000
8,000
30,000
32,500
35,000
37,500
40,000
5,000
6,000
7,000
8,000
2001 2004 2007 2010
11,200
11,400
11,600
2001 2004 2007 2010
19,000
19,500
20,000
20,500
2001 2004 2007 2010
Urb
anP
opul
atio
nR
ural
Pop
ulat
ion
Per
cent
land
Pas
ture
How many species? How did they evolve? Why habitat loss?