The increase in species richness from the poles to the tropics, referred to as the latitudinal diversity gradient, is one of the most ubiquitous biodiversity patterns in the natural world. Although understanding how rates of speciation and extinction vary with latitude is central to explaining this pattern, such analyses have been impeded by the difficulty of estimating diversification rates associated with specific geographic locations. Here, we use a powerful phylogenetic approach and a nearly complete phylogeny of mammals to estimate speciation, extinction, and dispersal rates associated with the tropical and temperate biomes. Overall, speciation rates are higher, and extinction rates lower, in the tropics than in temperate regions. The diversity of the eight most species-rich mammalian orders (covering 92% of all mammals) peaks in the tropics, except that of the Lagomorpha (hares, rabbits, and pikas) reaching a maxima in northern-temperate regions. Latitudinal patterns in diversification rates are strikingly consistent with these diversity patterns, with peaks in species richness associated with low extinction rates (Primates and Lagomorpha), high speciation rates (Diprotodontia, Artiodactyla, and Soricomorpha), or both (Chiroptera and Rodentia). Rates of range expansion were typically higher from the tropics to the temperate regions than in the other direction, supporting the ‘‘out of the tropics’’ hypothesis whereby species originate in the tropics and disperse into higher latitudes. Overall, these results suggest that differences in diversification rates have played a major role in shaping the modern latitudinal diversity gradient in mammals, and illustrate the usefulness of recently developed phylogenetic approaches for understanding this famous yet mysterious pattern.
Titre de l'article
Une plus grande spéciation et une réduction de l'extinction dans les tropiques contribuent à la mise en place du gradient latitudinal de diversité des mammifères
Une plus grande spéciation et une réduction de l'extinction dans les tropiques contribuent à la mise en place du gradient latitudinal de diversité des mammifères
Introduction à l'article
De nombreuses hypothèses ont été émises concernant les processus de la mise en place du GLB. Dans cet article, les auteurs se concentrent sur les taux de diversification (spéciation et extinction) et de dispersion pour tenter d'expliquer les GLB (maximum de richesse spécifique sous les tropiques) observés chez différents groupes de mammifères.
En ce sens, les objectifs sont (1) définir les gradients de richesse pour chaque groupes de mammifères, (2) d'estimer les taux de diversification des différentes espèces en fonction de la zone géographique (régions tropicales et tempérées), et (3) décrire les événements de dispersion des espèces à travers le temps et en fonction de la latitude.
Pour cela, les taux de spéciation, d'extinction et de dispersion chez les mammifères, associés aux biomes des régions tropicales est tempérées, sont estimées à partir d'approche phylogéniques puissantes et complètes.
De nombreuses hypothèses ont été émises concernant les processus de la mise en place du GLB. Dans cet article, les auteurs se concentrent sur les taux de diversification (spéciation et extinction) et de dispersion pour tenter d'expliquer les GLB (maximum de richesse spécifique sous les tropiques) observés chez différents groupes de mammifères.
En ce sens, les objectifs sont (1) définir les gradients de richesse pour chaque groupes de mammifères, (2) d'estimer les taux de diversification des différentes espèces en fonction de la zone géographique (régions tropicales et tempérées), et (3) décrire les événements de dispersion des espèces à travers le temps et en fonction de la latitude.
Pour cela, les taux de spéciation, d'extinction et de dispersion chez les mammifères, associés aux biomes des régions tropicales est tempérées, sont estimées à partir d'approche phylogéniques puissantes et complètes.
Expériences de l'article
Phylogénie
100 arbres phylogéniques ont été analysés selon la méthode de Kuhn et al. (2011), permettant d'obtenir des données phylogéniques pour 5020 espèces de mammifères (sur les 5416 espèces décrites au niveau mondial). De plus, la répartition mondiale des ces arbres phylogénétiques à permis de centrée les données sur huit ordres de mammifères les plus riches en espèces (voir figure).
Catégorisation des biomes
La base de données PanTHERIA a fournit les données latitudinales minimales et maximales pour 4 536 espèces dont la phylogénie est acquise.
Analyses de diversification
Pour tester l'association entre la latitude et les taux de diversification, les auteurs utilisent le modèle Geographic State Speciation and Extinction (GeoSSE, [35]), implémenté dans le R-package diversitree.
Ainsi, ces approches ont permis d'analyser une phylogénie presque complète de 5 020 espèces de mammifères sur les** 170 dernières années de leurs histoire évolutives** respectives.
Phylogénie
100 arbres phylogéniques ont été analysés selon la méthode de Kuhn et al. (2011), permettant d'obtenir des données phylogéniques pour 5020 espèces de mammifères (sur les 5416 espèces décrites au niveau mondial). De plus, la répartition mondiale des ces arbres phylogénétiques à permis de centrée les données sur huit ordres de mammifères les plus riches en espèces (voir figure).
Catégorisation des biomes
La base de données PanTHERIA a fournit les données latitudinales minimales et maximales pour 4 536 espèces dont la phylogénie est acquise.
Analyses de diversification
Pour tester l'association entre la latitude et les taux de diversification, les auteurs utilisent le modèle Geographic State Speciation and Extinction (GeoSSE, [35]), implémenté dans le R-package diversitree.
Ainsi, ces approches ont permis d'analyser une phylogénie presque complète de 5 020 espèces de mammifères sur les** 170 dernières années de leurs histoire évolutives** respectives.
Résultats de l'article
De manière générale les taux de spéciation sont plus élevés et les taux d'extinction plus bas dans les régions tropicales que dans les régions tempérées. De même, la diversité des huit ordres de mammifères les plus riches en espèces (couvrant 92% de tous les mammifères) est maximale sous les tropiques, sauf celle des Lagomorpha (lièvres, lapins et pikas) qui est maximale dans les régions tempérées du Nord. En complément, les tendances latitudinales des taux de diversification sont conformes à ces modèles de diversité, avec des pics de richesse spécifique associés à de faibles taux d'extinction pour les Primates et les Lagomorpha, et associés à des taux de spéciation élevés pour Diprotodontia, Artiodactyla et Soricomorpha. Enfin, les taux d'expansion de l'aire de répartition sont plus élevés des régions tropicales vers les régions tempérées, soutenant l'hypothèse «hors des tropiques» selon laquelle les espèces proviennent des tropiques et se dispersent dans des latitudes plus élevées.
De manière générale les taux de spéciation sont plus élevés et les taux d'extinction plus bas dans les régions tropicales que dans les régions tempérées. De même, la diversité des huit ordres de mammifères les plus riches en espèces (couvrant 92% de tous les mammifères) est maximale sous les tropiques, sauf celle des Lagomorpha (lièvres, lapins et pikas) qui est maximale dans les régions tempérées du Nord. En complément, les tendances latitudinales des taux de diversification sont conformes à ces modèles de diversité, avec des pics de richesse spécifique associés à de faibles taux d'extinction pour les Primates et les Lagomorpha, et associés à des taux de spéciation élevés pour Diprotodontia, Artiodactyla et Soricomorpha. Enfin, les taux d'expansion de l'aire de répartition sont plus élevés des régions tropicales vers les régions tempérées, soutenant l'hypothèse «hors des tropiques» selon laquelle les espèces proviennent des tropiques et se dispersent dans des latitudes plus élevées.
Rigueur de l'article
Les analyses sont effectués avec une grande rigueur malgré le nombre conséquent et varié de données utilisés. Les bases de données dont sont issues les données, sont complétés et suivent des protocoles de relevés des données similaires, augmentant ainsi la force de leur utilisation. Enfin, les analyses statistiques sont tout à fait correctes.
Les analyses sont effectués avec une grande rigueur malgré le nombre conséquent et varié de données utilisés. Les bases de données dont sont issues les données, sont complétés et suivent des protocoles de relevés des données similaires, augmentant ainsi la force de leur utilisation. Enfin, les analyses statistiques sont tout à fait correctes.
Ce que cet article apporte au débat
A travers l'étude des différents groupes de mammifères, cette étude montre que pour 92% de ces groupes, la diversification (spéciation et extinction) a joué un rôle fondamental dans la mise en place du GLD moderne, indiquant des richesses spécifique maximales sous les tropiques et diminue avec l'augmentation de la latitude.
Cependant, les résultats indiquent également que pour certains groupes (lièvres, lapins et pikas), la diversification n'expliquent la forme de leur GLD moderne qui montre une richesse spécifique plus importantes dans les régions tempérées que dans les régions tropicales, contrairement aux autres groupes de mammifères.
Enfin, pris dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que les tropiques ne sont pas simplement un réservoir de biodiversité mais aussi des "fabricants" de biodiversité.
A travers l'étude des différents groupes de mammifères, cette étude montre que pour 92% de ces groupes, la diversification (spéciation et extinction) a joué un rôle fondamental dans la mise en place du GLD moderne, indiquant des richesses spécifique maximales sous les tropiques et diminue avec l'augmentation de la latitude.
Cependant, les résultats indiquent également que pour certains groupes (lièvres, lapins et pikas), la diversification n'expliquent la forme de leur GLD moderne qui montre une richesse spécifique plus importantes dans les régions tempérées que dans les régions tropicales, contrairement aux autres groupes de mammifères.
Enfin, pris dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que les tropiques ne sont pas simplement un réservoir de biodiversité mais aussi des "fabricants" de biodiversité.
Figure
Faster Speciation and Reduced Extinction in the Tropics Contribute to the Mammalian Latitudinal Diversity Gradient
Les taux de diversification sont cohérents avec les modèles de diversité des ordres de mammifères. A gauche : Les huit ordres de mammifères, leur richesse totale en espèces et leur gradient de diversité latitudinal global.
A droite : Distributions de la spéciation, l'extinction, et les estimations des taux de diversification nette, calculé en utilisant le modèle le mieux adapté, en fonction des régions tempérées (en bleu) et tropicales (en vert). La couleur grise indique que le modèle le mieux adapté est a des taux égaux dans les biomes tropical et tempéré. Le taux de diversification nette suit une tendance compatible avec le gradient de diversité latitudinale et est plus élevé dans les tropiques, sauf dans Lagomorpha, qui présente un gradient de diversité inverse, et dans Carnivora, où la différence de diversification nette n'est pas significative.
Faster Speciation and Reduced Extinction in the Tropics Contribute to the Mammalian Latitudinal Diversity Gradient
Les taux de diversification sont cohérents avec les modèles de diversité des ordres de mammifères. A gauche : Les huit ordres de mammifères, leur richesse totale en espèces et leur gradient de diversité latitudinal global.
A droite : Distributions de la spéciation, l'extinction, et les estimations des taux de diversification nette, calculé en utilisant le modèle le mieux adapté, en fonction des régions tempérées (en bleu) et tropicales (en vert). La couleur grise indique que le modèle le mieux adapté est a des taux égaux dans les biomes tropical et tempéré. Le taux de diversification nette suit une tendance compatible avec le gradient de diversité latitudinale et est plus élevé dans les tropiques, sauf dans Lagomorpha, qui présente un gradient de diversité inverse, et dans Carnivora, où la différence de diversification nette n'est pas significative.
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