The latitudinal diversity gradient (LDG) is one of the most striking ecological patterns on our planet.
Determining the evolutionary causes of this pattern remains a challenging task. To address this issue, previous LDG studies have usually relied on correlations between environmental variables and species richness, only considering evolutionary processes indirectly. Instead, we use a phylogenetically integrated approach to investigate the ecological and evolutionary processes responsible for the global LDG observed in swallowtail butterflies (Papilionidae). We find evidence for the !diversification rate hypothesis" with different diversification rates between two similarly aged tropical and temperate clades. We conclude that the LDG is caused by (1) climatically driven changes in both clades based on evidence of responses to cooling and warming events, and (2) distinct biogeographical histories constrained by tropical niche conservatism and niche evolution. This multidisciplinary approach provides new findings that allow better understanding of the factors that shape LDGs.
Titre de l'article
Quelles sont les causes du gradient latitudinal de biodiversité ? Facteurs évolutifs et contraintes écologiques impliqués dans le processus de diversité des swallowtail.
Quelles sont les causes du gradient latitudinal de biodiversité ? Facteurs évolutifs et contraintes écologiques impliqués dans le processus de diversité des swallowtail.
Introduction à l'article
Les causes du gradient de biodiversité sont très controversées. D’une part, certains prônent des mécanismes modifiant directement le nombre d’espèces, tels que la spéciation ou la dispersion, et d’autre part, une combinaison de différents processus, comprenant les interactions biotiques et abiotiques. Les papillons sont souvent utilisés comme organisme modèle. C’est un groupe riche en espèces et distribué de façon globale. Malgré l’abondance d’études sur ce modèle, aucune n’a abordé les processus pouvant expliquer leur diversité actuelle ou encore leurs variations entre différentes régions. Cet article étudie les contributions de multiples facteurs écologiques et évolutifs à la mise en place d’un gradient latitudinal pour la diversité, pour le Swallowtail (Papilionidae).
Les causes du gradient de biodiversité sont très controversées. D’une part, certains prônent des mécanismes modifiant directement le nombre d’espèces, tels que la spéciation ou la dispersion, et d’autre part, une combinaison de différents processus, comprenant les interactions biotiques et abiotiques. Les papillons sont souvent utilisés comme organisme modèle. C’est un groupe riche en espèces et distribué de façon globale. Malgré l’abondance d’études sur ce modèle, aucune n’a abordé les processus pouvant expliquer leur diversité actuelle ou encore leurs variations entre différentes régions. Cet article étudie les contributions de multiples facteurs écologiques et évolutifs à la mise en place d’un gradient latitudinal pour la diversité, pour le Swallowtail (Papilionidae).
Expériences de l'article
Afin d’étudier les facteurs évolutifs et écologiques impliqués dans la mise en place du gradient latitudinal de biodiversité, les auteurs utilisent une approche phylogénétique. 203 espèces de la famille des Papilionidae ont été étudiées. Différentes données sont analysées comme la distribution géographique, les préférences écologiques ou encore des séquences d’ADN. Les changements de plante hôte et leurs impacts sur la diversification, le scénario biogéographique le plus probable ainsi que l’influence des principaux événements climatiques sur la diversification des espèces ont été étudiés.
Afin d’étudier les facteurs évolutifs et écologiques impliqués dans la mise en place du gradient latitudinal de biodiversité, les auteurs utilisent une approche phylogénétique. 203 espèces de la famille des Papilionidae ont été étudiées. Différentes données sont analysées comme la distribution géographique, les préférences écologiques ou encore des séquences d’ADN. Les changements de plante hôte et leurs impacts sur la diversification, le scénario biogéographique le plus probable ainsi que l’influence des principaux événements climatiques sur la diversification des espèces ont été étudiés.
Résultats de l'article
Les relations phylogéniques montrent la monophylie de la famille des Papilionidae et des sous familles des Papilioninae (espèces tropicales) et des Parnassiinae (espèces tempérées). Concernant l’évolution des plantes hôtes, les auteurs montrent que la famille de plante hôte ancestrale est l’Aristolochiaceae. Cependant, sept changements majeurs peuvent être identifiés. Les résultats de l’étude de la diversification et de la biogéographie montrent une diversification entre les Papilioninae (dominance tropicale) et les Parnassiinae (plus adaptés au froid) à partir de l’Eocène. L’étude biogéographique soutien un modèle de dispersion des Papilioninae vers des latitudes plus basses. De plus, les événements climatiques semblent impacter la diversification, tout comme l’influence des déplacements de la plante hôte.
Les relations phylogéniques montrent la monophylie de la famille des Papilionidae et des sous familles des Papilioninae (espèces tropicales) et des Parnassiinae (espèces tempérées). Concernant l’évolution des plantes hôtes, les auteurs montrent que la famille de plante hôte ancestrale est l’Aristolochiaceae. Cependant, sept changements majeurs peuvent être identifiés. Les résultats de l’étude de la diversification et de la biogéographie montrent une diversification entre les Papilioninae (dominance tropicale) et les Parnassiinae (plus adaptés au froid) à partir de l’Eocène. L’étude biogéographique soutien un modèle de dispersion des Papilioninae vers des latitudes plus basses. De plus, les événements climatiques semblent impacter la diversification, tout comme l’influence des déplacements de la plante hôte.
Rigueur de l'article
La partie matériel et méthode est très claire et précise, ce qui montre la transparence et la rigueur amenées dans cet article. De plus, différentes méthodes ont été utilisées pour l’analyse phylogénétique, donnant toutes des résultats similaires.
La partie matériel et méthode est très claire et précise, ce qui montre la transparence et la rigueur amenées dans cet article. De plus, différentes méthodes ont été utilisées pour l’analyse phylogénétique, donnant toutes des résultats similaires.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article tente de comprendre les causes du gradient latitudinal de biodiversité. Une des explications largement diffusées pour expliquer ce dernier, est la propagation de la diversité tropicale aux zones plus tempérées. Cependant les hypothèses de conservatisme ne sont pas en faveurs de cette explication. Les Papilioninae et les Parnassiinae adaptées à des températures différentes ont la même origine. De plus, les analyses biogéographiques montrent la présence des Papilionidae à des latitudes élevées. Par conséquent, il s’agit d’un contre-exemple de cette explication. Les changements de plante hôte et les caractéristiques climatiques optimales sembleraient avoir un impact sur la diversification des espèces. Les facteurs biotiques et abiotiques, ainsi que le paléoclimat ont donc un rôle essentiel dans la mise en place d’un gradient latitudinal de biodiversité.
Cet article tente de comprendre les causes du gradient latitudinal de biodiversité. Une des explications largement diffusées pour expliquer ce dernier, est la propagation de la diversité tropicale aux zones plus tempérées. Cependant les hypothèses de conservatisme ne sont pas en faveurs de cette explication. Les Papilioninae et les Parnassiinae adaptées à des températures différentes ont la même origine. De plus, les analyses biogéographiques montrent la présence des Papilionidae à des latitudes élevées. Par conséquent, il s’agit d’un contre-exemple de cette explication. Les changements de plante hôte et les caractéristiques climatiques optimales sembleraient avoir un impact sur la diversification des espèces. Les facteurs biotiques et abiotiques, ainsi que le paléoclimat ont donc un rôle essentiel dans la mise en place d’un gradient latitudinal de biodiversité.
Figure
Figure 3 Temporal and geographic origin of swallowtails showing establishment of the latitudinal diversity gradient.
Source : F. L. Condamine et al., 2012
Figure 3 Temporal and geographic origin of swallowtails showing establishment of the latitudinal diversity gradient.
Source : F. L. Condamine et al., 2012
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