Late Pleistocene climate change shapes population divergence of an Atlantic Forest passerine: a model-based phylogeographic hypothesis test

Author(s)

Mascarenhas, Rilquer ; Miyaki, Cristina Yumi ; Dobrovolski, Ricardo ; Batalha-Filho, Henrique

• Document type: Journal article
• Source: JOURNAL OF ORNITHOLOGY; v. 160, n. 3, p. 16-pg., 2019-07-01.

Abstract

Several evolutionary processes seem to have influenced the Atlantic Forest (AF) biogeographic history, as suggested by phylogeographic studies that have shown a multitude of patterns. Here, we use approximate Bayesian computation to test alternative historical hypotheses to investigate the phylogeographic pattern, historical demography, and palaeodistribution of the Grey-hooded Flycatcher Mionectes rufiventris, an endemic AF bird, distributed mainly in southern areas of the biome. Our goal was to integrate molecular and ecological data to test diversification hypotheses available for the AF. Our investigation revealed two mitochondrial phylogroups, geographically structured around the Doce River. Coalescence analyses revealed that these groups shared a common ancestor in the Late Pleistocene, between 200,000 and 300,000 years ago, and that divergence was probably associated with climatic fluctuations during this period. Demographic analyses suggested recent demographic expansion in both groups. Ecological niche modelling suggested larger ranges during the Last Glacial Maximum (LGM) than in the present, not in agreement with the genetic pattern recovered. We simulated alternative historical models to test these competing scenarios. Our findings support the existence of small populations during the LGM which expanded afterwards from putative refuges. Thus, these results suggest that the Pleistocene climate shaped patterns of diversification and demographic history of this species in accordance with the classical forest refuge hypothesis. ZusammenfassungKlimaanderungen im spaten Pleistozan pragten die Populationsdivergenz eines Singvogels der Mata Atlantica: ein modellbasierter Test phylogeografischer HypothesenMehrere evolutionare Prozesse scheinen die biogeografische Geschichte der Mata Atlantica (engl.: Atlantic Forest, AF) beeinflusst zu haben, wie phylogeografische Studien nahelegen, welche eine Unzahl von Mustern aufgedeckt haben. Mittels Bayes'scher Naherungsrechnung (engl.: Approximate Bayesian Computation, ABC) pruften wir alternative historische Hypothesen, um die phylogeografischen Muster, die historische Demografie sowie die palaologische Verbreitung des Graukopf-Pipratyrann Mionectes rufiventris zu untersuchen, einer fur den AF endemischen Vogelart, welche uberwiegend in den sudlichen Bereichen dieses Biomes verbreitet ist. Unser Ziel war es, unter Einbeziehung molekularer und okologischer Daten die fur den AF verfugbaren Diversifikationshypothesen zu prufen. Unsere Multilokus-Untersuchung lie ss zwei phylogenetische Gruppen erkennen, die geografisch um den Rio Doce angeordnet waren. Koalenszenzanalysen zeigten, dass diese Gruppen einen gemeinsamen Vorfahren im spaten Pleistozan (vor 200.000-300.000 Jahren) besa ss en und dass die Divergenz vermutlich mit Klimafluktuationen wahrend dieser Periode zusammenhing. Demografische Analysen deuteten auf eine vor kurzem erfolgte demografische Expansion in beiden Gruppen hin. Die okologische Nischenmodellierung lie ss vermuten, dass die Verbreitungsgebiete wahrend des Letzteiszeitlichen Maximums (engl.: Last Glacial Maximum, LGM) gro ss er waren als heute, was nicht mit dem beobachteten genetischen Muster in Einklang steht. Zur Prufung dieser konkurrierenden Szenarien fuhrten wir Simulationen alternativer historischer Modelle durch. Unsere Befunde sprechen fur die Existenz kleiner Populationen wahrend des LGM, die sich anschlie ss end ausgehend von angenommenen Refugien ausbreiteten. Diese Ergebnisse deuten somit darauf hin, dass das Klima im Pleistozan die Diversitatsmuster und die demografische Geschichte dieser Vogelart gema ss der klassischen Waldrefugien-Hypothese gestaltet hat. (AU)

• FAPESP's process: 09/12989-1 - Reconstruction of the evolutionary history and phylogeographic studies of neotropical birds based on molecular markers II
• Grantee: Cristina Yumi Miyaki
• Support Opportunities: Regular Research Grants
• FAPESP's process: 13/50297-0 - Dimensions US-BIOTA São Paulo: a multidisciplinary framework for biodiversity prediction in the Brazilian Atlantic forest hotspot
• Grantee: Cristina Yumi Miyaki
• Support Opportunities: BIOTA-FAPESP Program - Thematic Grants