Macroecologia e macroevolução em serpentes Viperidae Oppel, 1811

Abstract

Resumo: A macroecologia em associação com a macroevolução traz avanços significativos no entendimento da diversificação e da evolução das espécies ao longo do espaço e do tempo. Além disso, contribui para compreendermos como as espécies podem responder às modificações causadas no ambiente pelas atividades humanas. Neste sentido, integrando dados filogenéticos, geográficos e climáticos para 256 espécies de serpentes Viperidae, determinamos qual o modo e o tempo de evolução do nicho climático e utilizamos modelos de diversificação (temperatura e tempo dependentes) para descrever a diversificação deste grupo. Além disso, calculamos as taxas de evolução do nicho climático pela reconstrução de estados ancestrais e projetamos as taxas de evolução com base nas mudanças climáticas para o ano de 2070, comparando entre subfamílias e regiões biogeográficas. Por fim, utilizamos a Análise de Caminhos Filogenética para determinar quais características associadas às espécies como: modo reprodutivo, tamanho total, distribuição geográfica, habitat, região geográfica e subfamília a que pertencem, afetam as taxas projetadas de evolução do nicho climático. Deste modo, poderíamos determinar quais grupos ou espécies podem ser mais afetadas pelas mudanças climáticas globais. O nicho climático de Viperidae evoluiu de acordo com o modelo Ornstein-Uhlenbeck, com poucas mudanças entre regimes de temperatura, indicando conservação de nicho. O paleoclima influenciou negativamente a diversificação apenas na subfamília Crotalinae. Com relação a projeção das taxas de evolução para o futuro, observamos que Viperinae apresentou os maiores valores, assim como as espécies que ocupam as regiões biogeográficas SaaraÁrabe, Afrotropical, Sino-Japonesa e Oriental. As principais características associadas as maiores taxas projetadas de evolução de nicho climático foram o modo reprodutivo, tamanho corpóreo total e região geográfica. De modo geral, as espécies que tendem a ser mais afetadas pelas mudanças climáticas pertencem a Viperinae, são ovíparas, com tamanhos corpóreos menores e que ocorrem em regiões temperadas.

Abstract: Macroecology and macroevolution brings significant advances in understanding the diversification and evolution of species in space and time. In addition, it strengthens the understanding of how species respond to human driven environmental changes. In this sense, integrating phylogenetic, geographic, and climatic data for 256 species of Viperidae snakes, we determined the mode and time of evolution of the climatic niche and used diversification-models (temperature and time-dependent) to describe the diversification of this group. In addition, we estimated climatic niche evolution rates by ancestral state reconstruction and projected evolution rates for the year 2070, comparing subfamilies and biogeographic regions. Finally, we used phylogenetic Path Analysis to determine which species traits, such as reproductive mode, total size, geographic distribution, habitat, geographic region, and subfamily to which they belong, affect the projected rates of climatic niche evolution. In this way, we could determine which groups or species may be most affected by global climate change. The climatic niche of Viperidae evolved according to an Ornstein- Uhlenbeck model, with few changes between temperature regimes, suggesting indicating niche conservation. Paleoclimate negatively influenced diversification only in the subfamily Crotalinae. Regarding the projection of evolution rates for the future, we observed that Viperinae presented the highest values, as well as the species that occupy the Sahara-Arab, Afrotropical, Sino- Japanese, and Eastern biogeographic regions. The main characteristics associated with the highest projected rates of climatic niche evolution were reproductive mode, total body size, and geographic region. In general, the species that tend to be most affected by climate change belong to the Viperinae, are oviparous, have smaller body sizes and occur in temperate regions.