Ecological niche modelling of the Leopardus tigrinus species complex (Mammalia, Felidae) sheds light on its elusive evolutionary history
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS |
Texto Completo: | http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9679 |
Resumo: | A história evolutiva de Leopardus tigrinus tem sido estudada com diferentes abordagens, incluindo análises de estruturação genética e dados de morfologia. Essas análises sugerem que este táxon é um complexo de espécies distribuído na América Central (Costa Rica e Panamá) e América do Sul. Esse tipo de problema taxonômico pode ser abordado também com uma perspectiva ecológica, permitindo conhecer melhor as condições ambientais que favorecem a presença da(s) espécie(s), identificando as adaptações locais das populações e propondo áreas, que devido a suas condições ambientais, podem atuar como barreiras à dispersão, favorecendo a diferenciação genética entre os grupos propostos. Por tanto, os objetivos deste projeto foram: avaliar as diferenças, em nível de nicho ecológico, entre as populações de L. tigrinus para determinar a existência de divergência ecológica entre essas; e identificar barreiras ambientais à dispersão da espécie que possam ter contribuído para a diferenciação dos grupos já propostos. Este trabalho propõe quatro barreiras: o centro do Panamá, o Amazonas, os Llanos e a depressão Huancabamba; estas foram avaliadas ao longo de três períodos de tempo: último máximo glacial (LGM), Holoceno médio e o presente para determinar seu efeito ao longo do tempo. Para isto, foram construídos modelos de nicho para o complexo L. tigrinus como uma unidade só, para cada grupo proposto dentro dele, e para delimitações hipotéticas das populações que que ocorrem na região do Escudo das Guianas. Foi utilizado o algoritmo de Máxima Entropia implementado no pacote “kuenm” do software R, para a construção dos modelos nos diferentes períodos de tempo, e a taxa de omissão e a área abaixo da curva ROC como métricas de avaliação dos mesmos. A divergência entre os nichos modelados foi avaliada em duas dimensões: no espaço geográfico utilizando o índice D do Schoener no pacote ENMeval; e no espaço ambiental através do mínimo volume do elipsoide (MVE) no software NicheA. Ao nível de diferenças ecológicas, os resultados sugerem que grupos propostos baseados na morfologia apresentam baixa sobreposição tanto no nível geográfico como ambiental. Por outra parte, os grupos andinos sugeridos por análises de DNA mitocondrial genéticos apresentam uma alta sobreposição geográfica e ambiental, mas divergem dos grupos do escudo das Guianas e do NE do Brasil. Com relação às análises exploratórias realizadas para o Escudo das Guianas, foi achada uma alta similaridade ambiental e geográfica com o grupo do NE do Brasil, embora isso possa ser efeito da diferença na quantidade de dados disponíveis para as duas regiões. Quanto às barreiras, os resultados sugerem que a depressão Huancabamba não atua como barreira em nenhum cenário; o Centro do Panamá só para o grupo andino com conectividade no LGM, mas só quando foram incluídos dados da região andina toda e do Escudo das Guianas. A região amazônica se mostrou uma barreira para todos os grupos propostos dentro do complexo, com expansão da distribuição de alguns grupos nesta área no LGM; e os Llanos foram uma barreira sempre para todos os grupos, exceto para o grupo do NE do Brasil. Os resultados deste trabalho sugerem que é pouco provável que tenha existido fluxo gênico entre os grupos da região andina e o leste da América do Sul. O oposto parece ser o caso entre o grupo do Escudo das Guianas e o NE do Brasil, embora sejam requeridos mais dados do escudo das Guianas para testar apropriadamente esse resultado. Esse trabalho identifica que, além das diferenças morfológicas e genéticas já reportadas para L. guttulus, a espécie apresenta uma alta divergência ambiental com os outros grupos propostos dentro do complexo L. tigrinus. Em conclusão, esse trabalho apoia a existência de diferenças ecológicas e barreiras históricas entre grupos regionais previamente propostos no âmbito do complexo L. tigrinus, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos evolutivos que levaram à sua diferenciação. |
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Eizirik, EduardoSánchez, Alejandra Bonilla2021-06-01T19:45:03Z2021-03-24http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9679A história evolutiva de Leopardus tigrinus tem sido estudada com diferentes abordagens, incluindo análises de estruturação genética e dados de morfologia. Essas análises sugerem que este táxon é um complexo de espécies distribuído na América Central (Costa Rica e Panamá) e América do Sul. Esse tipo de problema taxonômico pode ser abordado também com uma perspectiva ecológica, permitindo conhecer melhor as condições ambientais que favorecem a presença da(s) espécie(s), identificando as adaptações locais das populações e propondo áreas, que devido a suas condições ambientais, podem atuar como barreiras à dispersão, favorecendo a diferenciação genética entre os grupos propostos. Por tanto, os objetivos deste projeto foram: avaliar as diferenças, em nível de nicho ecológico, entre as populações de L. tigrinus para determinar a existência de divergência ecológica entre essas; e identificar barreiras ambientais à dispersão da espécie que possam ter contribuído para a diferenciação dos grupos já propostos. Este trabalho propõe quatro barreiras: o centro do Panamá, o Amazonas, os Llanos e a depressão Huancabamba; estas foram avaliadas ao longo de três períodos de tempo: último máximo glacial (LGM), Holoceno médio e o presente para determinar seu efeito ao longo do tempo. Para isto, foram construídos modelos de nicho para o complexo L. tigrinus como uma unidade só, para cada grupo proposto dentro dele, e para delimitações hipotéticas das populações que que ocorrem na região do Escudo das Guianas. Foi utilizado o algoritmo de Máxima Entropia implementado no pacote “kuenm” do software R, para a construção dos modelos nos diferentes períodos de tempo, e a taxa de omissão e a área abaixo da curva ROC como métricas de avaliação dos mesmos. A divergência entre os nichos modelados foi avaliada em duas dimensões: no espaço geográfico utilizando o índice D do Schoener no pacote ENMeval; e no espaço ambiental através do mínimo volume do elipsoide (MVE) no software NicheA. Ao nível de diferenças ecológicas, os resultados sugerem que grupos propostos baseados na morfologia apresentam baixa sobreposição tanto no nível geográfico como ambiental. Por outra parte, os grupos andinos sugeridos por análises de DNA mitocondrial genéticos apresentam uma alta sobreposição geográfica e ambiental, mas divergem dos grupos do escudo das Guianas e do NE do Brasil. 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O oposto parece ser o caso entre o grupo do Escudo das Guianas e o NE do Brasil, embora sejam requeridos mais dados do escudo das Guianas para testar apropriadamente esse resultado. Esse trabalho identifica que, além das diferenças morfológicas e genéticas já reportadas para L. guttulus, a espécie apresenta uma alta divergência ambiental com os outros grupos propostos dentro do complexo L. tigrinus. Em conclusão, esse trabalho apoia a existência de diferenças ecológicas e barreiras históricas entre grupos regionais previamente propostos no âmbito do complexo L. tigrinus, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos evolutivos que levaram à sua diferenciação.The evolutionary history of Leopardus tigrinus has been studied based on different approaches, including genetic and morphologic data. These analyses have suggested that this taxon is a species complex distributed in Central America (Costa Rica and Panama) and South America. This kind of taxonomic problem can also be approached from an ecological perspective, allowing the assessment of the environmental conditions that allow the presence of the focal species, identifying local adaptations of populations, and proposing areas that, due to their environmental conditions, can act as historical barriers for dispersal, favoring the genetic differentiation among the proposed groups. Therefore, the objectives of this project were: (i) to evaluate the ecological niche differences among regional L. tigrinus populations to determine the existence of ecological divergence among them; and (ii) to identify environmental barriers to the historical dispersal of these organisms that could have driven the differentiation among the proposed groups. With respect to the second objective, we have considered four hypothetical barriers: The Panama center, the Amazon, the Llanos e the Huancabamba depression; each of them was evaluated across three time periods, last glacial maximum (LGM), mid-Holocene and present, to determine its potential effect over the time. For this, we constructed niche models for the L. tigrinus complex as a whole, for each regional group proposed to comprise it, and for hypothetical delimitations of the populations that occur in the Guiana Shield. We used the Maximum Entropy algorithm implemented in the “kuenm” package of the R software to construct the models for the different time periods, and the omission rate and the area under the ROC curve as metrics for their evaluation. The divergence between the modeled niches was evaluated in two dimensions: in geographic space using Schoener’s D index with the ENMeval package; and in environmental space through the minimum volume of the ellipsoid (MVE) approach implemented in the NicheA software. In terms of ecological differences, the results suggested that the groups proposed on the basis of morphology have low overlap both on the geographic and environmental levels. On the other hand, the Andean groups suggested by mitochondrial DNA data have a high geographic and environmental overlap, but differ from the groups in the Guiana Shield and NE Brazil. Regarding the exploratory analyses carried out for the Guiana Shield, a high environmental and geographical similarity was found with NE Brazil, although this result may have been influenced by the difference in sample size between the two regions. With respect to the barriers, the results suggest that the Huancabamba depression does not act as a barrier in any scenario, the Panama Center is a barrier only for the Andean group, with some connectivity in the LGM, but only when data from the entire Andean region and the Guiana Shield were included. The Amazon region was inferred to be a barrier for all the groups within the complex, with the expansion of the distribution of some groups in this area in the LGM. Finally, the Llanos have always been a barrier for all groups, except for the NE Brazil group. The results of this work indicate that it is unlikely that there is gene flow between groups in the Andean region and eastern South America, however more Guiana shield data are required to properly assess this result. This work further identifies that, in addition to the morphological and genetic differences already reported for L. guttulus, the species has a high environmental divergence with the other groups proposed within the L. tigrinus complex. In conclusion, this work adds an ecological component that supports the differentiation of groups that have been proposed to comprise the L. tigrinus complex, and further identifies areas whose low X habitat suitability for these cats have likely contributed to the evolutionary divergence among these regional populations.Submitted by PPG Ecologia e Evolução da Biodiversidade (eebpg@pucrs.br) on 2021-05-27T17:20:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Alejandra Bonilla-Sánchez_Versão final (003).pdf: 11659689 bytes, checksum: 82e27036e583017f544f8efbb40d87af (MD5)Approved for entry into archive by Sarajane Pan (sarajane.pan@pucrs.br) on 2021-06-01T19:39:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Alejandra Bonilla-Sánchez_Versão final (003).pdf: 11659689 bytes, checksum: 82e27036e583017f544f8efbb40d87af (MD5)Made available in DSpace on 2021-06-01T19:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Alejandra Bonilla-Sánchez_Versão final (003).pdf: 11659689 bytes, checksum: 82e27036e583017f544f8efbb40d87af (MD5) Previous issue date: 2021-03-24Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqapplication/pdfhttp://tede2.pucrs.br:80/tede2/retrieve/181048/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%c3%81NCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.jpghttps://tede2.pucrs.br/tede2/retrieve/187828/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%c3%81NCHEZ_COMPLETO.pdf.jpgengPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulPrograma de Pós Graduação em Ecologia e Evolução da BiodiversidadePUCRSBrasilEscola de CiênciasEcological DivergenceGeographical BarriersLast Glaciation MaximumMid-HoloceneNorthern Tiger CatBarreiras GeográficasDivergência EcológicaGato-Do-Mato Pequeno do NorteHoloceno MédioÚltima Glaciação MáximaCIENCIAS BIOLOGICAS::ZOOLOGIAEcological niche modelling of the Leopardus tigrinus species complex (Mammalia, Felidae) sheds light on its elusive evolutionary historyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTrabalho será publicado como artigo ou livro24 meses01/06/2023-64826523806012675585006001802873727776104890info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RSORIGINALDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdfDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdfapplication/pdf11659689https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/5/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%C3%81NCHEZ_COMPLETO.pdf82e27036e583017f544f8efbb40d87afMD55THUMBNAILDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.jpgDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.jpgimage/jpeg4089https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/4/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%C3%81NCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.jpg1a958eed7dbedb2395d1a370b4067ebbMD54DIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdf.jpgDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdf.jpgimage/jpeg6251https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/6/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%C3%81NCHEZ_COMPLETO.pdf.jpg891fe5437cb61db090cef79440b9905aMD56TEXTDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.txtDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.txttext/plain2474https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/3/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%C3%81NCHEZ_CONFIDENCIAL.pdf.txt359afc83fd6b8c0d6b64ede024289a26MD53DIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdf.txtDIS_ALEJANDRA_BONILLA_SÁNCHEZ_COMPLETO.pdf.txttext/plain180744https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/7/DIS_ALEJANDRA_BONILLA_S%C3%81NCHEZ_COMPLETO.pdf.txtfce69f10d1e62cbb90275fe9d5a6870cMD57LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8590https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9679/1/license.txt220e11f2d3ba5354f917c7035aadef24MD51tede/96792023-06-10 12:00:13.932oai:tede2.pucrs.br:tede/9679QXV0b3JpemE/P28gcGFyYSBQdWJsaWNhPz9vIEVsZXRyP25pY2E6IENvbSBiYXNlIG5vIGRpc3Bvc3RvIG5hIExlaSBGZWRlcmFsIG4/OS42MTAsIGRlIDE5IGRlIGZldmVyZWlybyBkZSAxOTk4LCBvIGF1dG9yIEFVVE9SSVpBIGEgcHVibGljYT8/byBlbGV0cj9uaWNhIGRhIHByZXNlbnRlIG9icmEgbm8gYWNlcnZvIGRhIEJpYmxpb3RlY2EgRGlnaXRhbCBkYSBQb250aWY/Y2lhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBDYXQ/bGljYSBkbyBSaW8gR3JhbmRlIGRvIFN1bCwgc2VkaWFkYSBhIEF2LiBJcGlyYW5nYSA2NjgxLCBQb3J0byBBbGVncmUsIFJpbyBHcmFuZGUgZG8gU3VsLCBjb20gcmVnaXN0cm8gZGUgQ05QSiA4ODYzMDQxMzAwMDItODEgYmVtIGNvbW8gZW0gb3V0cmFzIGJpYmxpb3RlY2FzIGRpZ2l0YWlzLCBuYWNpb25haXMgZSBpbnRlcm5hY2lvbmFpcywgY29ucz9yY2lvcyBlIHJlZGVzID9zIHF1YWlzIGEgYmlibGlvdGVjYSBkYSBQVUNSUyBwb3NzYSBhIHZpciBwYXJ0aWNpcGFyLCBzZW0gP251cyBhbHVzaXZvIGFvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcywgYSB0P3R1bG8gZGUgZGl2dWxnYT8/byBkYSBwcm9kdT8/byBjaWVudD9maWNhLgo=Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2023-06-10T15:00:13Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false |
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