Biogeography of the social wasp genus Brachygastra (Hymenoptera: Vespidade: Polistinae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Biogeografia e sistemática dos peixes aulopiformes

Os Aulopiformes são peixes marinhos com amplitude temporal do Eocretáceo ao Recente. Os táxons fósseis são encontrados em depósitos sedimentares das Américas do Sul e do Norte, Europa, Ásia e África. Os representantes viventes podem ser encontrados desde águas rasas costeiras, estuários, até profundidades abissais, excedendo 3.000 m. Os limites do grupo, suas intra e inter-relações são objeto de muitos estudos. O objetivo central desta tese é aplicar métodos de Biogeografia Histórica como Panbiogeografia e a Análise de Parcimônia de Endemismos aos peixes Aulopiformes. Adicionalmente, foi realizada a análise filogenética dos Aulopiformes. Como resultado foram obtidos: 21 traços generalizados de Synodontoidei, 28 de Chlorophthalmoidei, 3 de Giganturoidei e 7 de Enchodontoidei. O clado Synodontoidei apresenta um padrão de distribuição primordialmente em águas tropicais e subtropicais, associado à borda de placas tectônicas e ao tipo de substrato. O clado Chlorophthalmoidei apresenta padrões de distribuição associados a cadeias de montanhas submarinas e corais de profundidade. O clado Giganturoidei possui uma distribuição vicariante com a família Giganturidae ocupando águas mais quentes e Bathysauridae as regiões mais frias. O clado Enchodontoidei foi associado a recifes de coral e zonas de ressurgência pretéritos. Adicionalmente, foi analisada uma matriz de dados com 84 táxons e 105 caracteres morfológicos não ordenados e sem pesagem a priori. Como resultado foram obtidas sete árvores igualmente parcimoniosas com 1214 passos, índice de consistência de 0,1129 e índice de retenção de 0,4970. A ordem Aulopiformes não constituiu um grupo monofilético, com as famílias Chlorophthalmidae, Notosudidae, Synodontidae, Paraulopidae, Pseudotrichonotidae e Ipnopidae mais proximamente relacionados ao Myctophidea que aos Alepisauroidei. Assim a partir da combinação dos resultados alcançados conclui-se que a Biogeografia Histórica funcionou como uma ferramenta na identificação dos problemas taxonômicos dos Aulopiformes e a sua análise filogenética permitiu identificar controvérsias sistemáticas, indicando que são necessários maiores estudos sobre a anatomia dos aulopiformes, a fim de esclarecer suas inter-relações.

Biogeografia Histórica de Mawsoniidae (Sarcopterygii: Actinistia)

Mawsoniidae é uma família de actinístios fósseis, conhecidos popularmente como celacanto, sendo encontrados em paleoambientes continental e marinho. O táxon foi proposto na década de 1990, apresentando, a partir de então, alguns estudos abordando sua filogenia num contexto cladístico. Trata-se de um grupo monofilético, sendo representado por cinco gêneros inquestionáveis (i. e., Axelrodichthys, Chinlea, Diplurus, Mawsonia e Parnaibaia), além de outros dez que possuem alguma discordância na sistemática (i. e., Alcoveria, Garnbergia, Heptanema, Indocoelacanthus, Libys, Lualabaea, Megalocoelacanthus, Moenkopia, Rhipis e Trachymetopon). Cabe ressaltar que nem todos estes gêneros foram contemplados nas análises cladísticas de Mawsoniidae. Mawsoniidae possui considerável interesse biogeográfico, considerando sua extensa amplitude temporal (Triássico Médio ao Cretáceo Superior) e ampla distribuição geográfica (Américas do Sul e do Norte, África e Europa). Os gêneros restritos à América do Norte (Diplurus e Chinlea) e Europa (Alcoveria) possuem os registros mais antigos (Triássico Médio-Jurássico Inferior). Já os gêneros restritos ao Hemisfério Sul (Mawsonia, Axelrodichthys e Parnaibaia) distribuem-se do Jurássico Superior ao Cretáceo Superior, no Brasil e na África. A presente dissertação propôs analisar a Biogeografia Histórica de todos os gêneros (os válidos e os de posicionamento taxonômico controverso) de Mawsoniidae, aplicando o método panbiogeográfico de análise de traços. A partir desta análise, foram obtidos 11 traços individuais das espécies e três traços generalizados (TGs). O TG1, que foi denominado Newark Nordeste, ocorre nos estratos do Grupo Newark (Triássico Superior); o TG2, que foi denominado Centro-oeste gondwânico, ocorre na Formação Lualaba (Jurássico Superior); e o TG3, que foi denominado Itapecuru-Alcântara-Santana, ocorre nas formações Itapecuru-Alcântara-Santana (Cretáceo Inferior). Com base no padrão de distribuição encontrado, sugere-se que a origem do grupo ocorreu a partir do Triássico Médio/Superior na Pangeia Oriental, com subsequente expansão no Jurássico Inferior, corroborada por registros de Indocoelacanthus e Trachymetopon. A expansão do grupo em direção à Gondwana Ocidental ocorreu a partir do Cretáceo Inferior, com registros dos gêneros Mawsonia e Axelrodichthys. A análise panbiogeográfica também foi aplicada para produzir traços individuais para os gêneros em determinados períodos geológicos, os quais mostraram congruência com os traços individuais das espécies. Os resultados aqui obtidos reforçaram o potential do método panbiogeográfico na obtenção dos padrões de distribuição e, consequentemente, nas áreas de endemismo de Mawsoniidae, ao longo de todo o Mesozoico.

Inferring Population Genetic Structure in Widely and Continuously Distributed Carnivores: The Stone Marten (Martes foina) as a Case Study

The stone marten is a widely distributed mustelid in the Palaearctic region that exhibits variable habitat preferences in different parts of its range. The species is a Holocene immigrant from southwest Asia which, according to fossil remains, followed the expansion of the Neolithic farming cultures into Europe and possibly colonized the Iberian Peninsula during the Early Neolithic (ca. 7,000 years BP). However, the population genetic structure and historical biogeography of this generalist carnivore remains essentially unknown. In this study we have combined mitochondrial DNA (mtDNA) sequencing (621 bp) and microsatellite genotyping (23 polymorphic markers) to infer the population genetic structure of the stone marten within the Iberian Peninsula. The mtDNA data revealed low haplotype and nucleotide diversities and a lack of phylogeographic structure, most likely due to a recent colonization of the Iberian Peninsula by a few mtDNA lineages during the Early Neolithic. The microsatellite data set was analysed with a) spatial and non-spatial Bayesian individual-based clustering (IBC) approaches (STRUCTURE, TESS, BAPS and GENELAND), and b) multivariate methods [discriminant analysis of principal components (DAPC) and spatial principal component analysis (sPCA)]. Additionally, because isolation by distance (IBD) is a common spatial genetic pattern in mobile and continuously distributed species and it may represent a challenge to the performance of the above methods, the microsatellite data set was tested for its presence. Overall, the genetic structure of the stone marten in the Iberian Peninsula was characterized by a NE-SW spatial pattern of IBD, and this may explain the observed disagreement between clustering solutions obtained by the different IBC methods. However, there was significant indication for contemporary genetic structuring, albeit weak, into at least three different subpopulations. The detected subdivision could be attributed to the influence of the rivers Ebro, Tagus and Guadiana, suggesting that main watercourses in the Iberian Peninsula may act as semi-permeable barriers to gene flow in stone martens. To our knowledge, this is the first phylogeographic and population genetic study of the species at a broad regional scale. We also wanted to make the case for the importance and benefits of using and comparing multiple different clustering and multivariate methods in spatial genetic analyses of mobile and continuously distributed species.

Pan-biogeografia dos gêneros Didelphis, Philander, Metachirus, Chironectes e Lutreolina (Didelphimorphia: Didelphidae)

A ordem Didelphimorphia, de marsupiais americanos, apresenta 19 gêneros e 96 espécies, todos membros da família Didelphidae, que é dividida em duas subfamílias, Caluromyinae e Didelphinae. A subfamília Didelphinae contém (não apenas) as tribos Didelphini e Metachirini. A tribo Didelphini compreende 15 espécies de quatro gêneros: Chironectes (1 espécie), Lutreolina (1), Didelphis (6) e Philander (7) e a tribo Metachirini é monotípica, com apenas uma espécie do gênero Metachirus. Estes cinco gêneros encontram-se distribuídos amplamente pelas Américas, desde o sul do Canadá até a região central da Argentina. O objetivo deste estudo foi buscar identificar e explicar, através de análise pan-biogeográfica, os padrões de distribuição das espécies destes cinco gêneros. Para tal, foi feito um levantamento em banco de dados, coleções científicas e artigos científicos para a obtenção de dados sobre as localidades de registro de cada espécie. Estas foram então marcadas em mapas e a partir destes, as localidades de ocorrência foram conectadas com linhas de menor distância para formação dos traços individuais. Pela sobreposição dos traços individuais chegou-se aos traços generalizados e do encontro destes, aos nós biogeográficos. Os pontos de ocorrência foram também plotados em mapas de biomas para análise. Encontramos três traços generalizados e dois nós biogeográficos, um no centro da Bolívia na província biogeográfica de Puna e outro na Argentina, na província de Misiones. Quatro espécies não participaram de nenhum dos traços generalizados, provavelmente devido à sua distribuição mais restrita (Philander deltae, P. andersoni, P. olrogi e P. mcilhennyi). Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus tiveram seus traços coincidentes com dois traços generalizados, o que está de acordo com suas divisões de subespécies. Identificamos os diferentes padrões existentes para o norte da América do Sul (Venezuela) já apontado por diversos autores, porém apenas quando analisadas as subespécies em separado. Alguns limites para a distribuição das espécies puderam ser identificados, como por exemplo o istmo de Tehuantepec, no México, para Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus e o limite da região neotropical para P. opossum e D. marsupialis. O limite de distribuição sul de Philander opossum e P. frenatus é provavelmente o rio Paraguai, que deve servir de barreira para o contato entre as duas espécies. A descaracterização dos ambientes naturais pelo desmatamento vem alterando os padrões naturais de distribuição das espécies, com o registro de espécies de áreas abertas em biomas de mata. Lutreolina crassicaudata apresenta distribuição disjunta, ocupando duas áreas de vegetação aberta, uma no noroeste e outra no centro e sudeste da América do Sul, padrão provavelmente gerado pelos períodos de retração e expansão de áreas de savana do Mioceno superior ao Holoceno, levando à captura destes enclaves de vegetação aberta, com seu isolamento por áreas de floresta. Os nós e traços generalizados aqui identificados coincidiram com os encontrados por outros autores. Apesar da pan-biogeografia poder ser usada para propor áreas de proteção ambiental, nos locais em que encontramos os nós biogeográficos já existem unidades de conservação, não havendo assim necessidade de propor novas áreas no caso desses marsupiais. Ainda existe uma grande necessidade de um melhor conhecimento da distribuição e taxonomia das espécies estudadas, o que promoveria um melhor entendimento dos padrões biogeográficos existentes

Phylogeography of the Qinghai-Tibetan Plateau endemic Juniperus przewalskii (Cupressaceae) inferred from chloroplast DNA sequence variation

The vegetation of the northeast Qinghai-Tibetan Plateau is dominated by alpine meadow and desert-steppe with sparse forests scattered within it. To obtain a better understanding of the phylogeography of one constituent species of the forests in this region, we examined chloroplast trnT-trnF and trnS-trnG sequence variation within Juniperus przewalskii, a key endemic tree species. Sequence data were obtained from 392 trees in 20 populations covering the entire distribution range of the species. Six cpDNA haplotypes were identified. Significant population subdivision was detected (G(ST) = 0.772, N-ST = 0.834), suggesting low levels of recurrent gene flow among populations and significant phylogeographic structure (N-ST > G(ST), P < 0.05). Eight of the nine disjunct populations surveyed on the high-elevation northeast plateau were fixed for a single haplotype (A), while the remaining, more westerly population, contained the same haplotype at high frequency together with two low frequency haplotypes (C and F). In contrast, most populations that occurred at lower altitudes at the plateau edge were fixed or nearly fixed for one of two haplotypes, A or E. However, two plateau edge populations had haplotype compositions different from the rest. In one, four haplotypes (A, B, D and E) were present at approximately equivalent frequencies, which might reflect a larger refugium in the area of this population during the last glacial period. Phylogenetic analysis indicated that the most widely distributed haplotype A is not ancestral to other haplotypes. The contrasting phylogeographic structures of the haplotype-rich plateau edge area and the almost haplotype-uniform plateau platform region indicate that the plateau platform was recolonized by J. przewalskii during the most recent postglacial period. This is supported by the findings of a nested clade analysis, which inferred that postglacial range expansion from the plateau edge followed by recent fragmentation is largely responsible for the present-day spatial distribution of cpDNA haplotypes within the species.

Working at the interface of phylogenetics and population genetics: a biogeographical analysis of Triaenops spp. (Chiroptera: Hipposideridae).

New applications of genetic data to questions of historical biogeography have revolutionized our understanding of how organisms have come to occupy their present distributions. Phylogenetic methods in combination with divergence time estimation can reveal biogeographical centres of origin, differentiate between hypotheses of vicariance and dispersal, and reveal the directionality of dispersal events. Despite their power, however, phylogenetic methods can sometimes yield patterns that are compatible with multiple, equally well-supported biogeographical hypotheses. In such cases, additional approaches must be integrated to differentiate among conflicting dispersal hypotheses. Here, we use a synthetic approach that draws upon the analytical strengths of coalescent and population genetic methods to augment phylogenetic analyses in order to assess the biogeographical history of Madagascar's Triaenops bats (Chiroptera: Hipposideridae). Phylogenetic analyses of mitochondrial DNA sequence data for Malagasy and east African Triaenops reveal a pattern that equally supports two competing hypotheses. While the phylogeny cannot determine whether Africa or Madagascar was the centre of origin for the species investigated, it serves as the essential backbone for the application of coalescent and population genetic methods. From the application of these methods, we conclude that a hypothesis of two independent but unidirectional dispersal events from Africa to Madagascar is best supported by the data.

Phylogenetic analysis of the Brazilian microendemic Paepalanthus subgenus Xeractis (Eriocaulaceae) inferred from morphology

Paepalanthus subgenus Xeractis (Eriocaulaceae) comprises 28 recognized species endemic to the Espinhaco Range, in Minas Gerais state, Brazil. Most species of the subgenus are restricted to small localities and critically endangered, but still in need of systematic study. The monophyly of the subgenus has already been tested, but only with a few species. Our study presents the first phylogenetic hypothesis within the group, based on morphology. A maximum parsimony analysis was conducted on a matrix of 30 characters for 30 terminal taxa, including all species of the subgenus and two outgroups. The biogeographical hypotheses for the subgenus were inferred based on dispersal-vicariance analysis (DIVA). The analysis provided one most-parsimonious hypothesis that supports most of the latest published subdivisions (sections and series). However, some conflicts remain concerning the position of a few species and the relationships between sections. The distribution and origin(s) of microendemism are also discussed, providing the ground for conservation strategies to be developed in the region. (C) 2011 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society, 2011, 167, 137-152.

Areas of endemism in the Antarctic - a case study of the benthic hydrozoan genus Oswaldella (Cnidaria, Kirchenpaueriidae)

Aim The aim of this study is to investigate areas of endemism within the distribution of Oswaldella species in the Southern Ocean, thereby testing previous hypotheses and proposing alternative scenarios for Antarctic evolution. Location Southern Ocean, Antarctic and sub-Antarctic waters of southern South America. Methods We prepared a database for the 31 currently known species of the Antarctic genus Oswaldella, which includes geographical locations gathered from published taxonomic studies as well as materials from museums and expeditions. A parsimony analysis of endemicity (PAE) was used to test hypotheses of distribution patterns. Results Four areas of endemism are hypothesized: southern South America, two high Antarctic areas (eastern and western) and a larger area, mainly in western Antarctica at lower latitudes and including insular areas (but not the Balleny Islands). Main conclusions The results support, in part, previous hypotheses for the Southern Ocean region, while providing more detailed resolution. The areas of endemism may reflect both historical and ecological processes that influenced the Antarctic biota. The Magellanic area reflects the well-known affinities of the Antarctic biota with that of South America and may be a consequence of dispersal through deeper (and colder) waters, followed by speciation. The second area, the largest one, encompasses most of the insular faunas and may also be associated with deeper waters formed since 43 Ma. The third area may be explained by the development of seaways in the circum-Antarctic region beginning 50 Ma. Finally, the fourth zone, with a very poor fauna, coincides with the opening of the Tasman Strait and the formation of the Australo-Antarctic Gulf, associated with a minor wind-driven current.

From Amazonia to the Atlantic forest: Molecular phylogeny of Phyzelaphryninae frogs reveals unexpected diversity and a striking biogeographic pattern emphasizing conservation challenges

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Considerações filogenéticas e biogeografia histórica dos malacostráceos (decápodes e isópodes) cenozóicos do Brasil

Análises da Biogeografia Histórica da paleocarcinofauna cenozóica brasileira, encerrada nas formações Maria Farinha (Paleoceno), Tremembé (Oligoceno) e Pirabas (Mioceno), revelaram que as mesmas guardam afinidades com as cretáceas do mar de Tethys e possuem aspecto moderno. Sua distribuição paleobiogeográfica permite enquadrar o seu surgimento, dispersão e irradiação nos padrões fauna de origem tetiana, fauna de origem de alta latitude sul e fauna anfitropical, sendo que a maior parte tem afinidade com a fauna de origem tetiana, que teve basicamente dois caminhos de dispersão, migração no sentido oeste a partir do sul da Europa e Mar de Tethys, para leste atingindo a costa leste dos Estados Unidos e região caribeana, e em seguida, chegando na costa oeste dos Estados Unidos e América do Sul, pelo corredor americano central; e para leste da Europa e Mar de Tethys e Japão, a partir da costa leste dos Estados Unidos, em um caminho inverso ao primeiro. As relações filogenéticas definidas até o momento sugerem que a superfamília Thalassinoidea originou-se provavelmente de um grupo primitivo da infraordem Caridea, e que a família Retroplumidae (gênero Costacopluma) presente na Formação Maria Farinha, é ancestral direta dos ocipodídeos cenozóicos (representados na Formação Pirabas pelo gênero Uca), ocupando os mesmos nichos ecológicos e com tolerâncias ambientais similares. Também as similaridades morfológicas sugerem monofiletismo entre Xanthoidea e Portunoidea, que a partir do Paleoceno, os goneplacídeos, também monofilético, originou outro grupo-irmão, a família Hexapodidae, e o gênero Glyphithyreus possui caracteres afins da subfamília Eucratopsinae, membro do grande grupo Xanthoidea.

Distributions and phylogeographic data of rheophilic freshwater fishes provide evidences on the geographic extension of a central-brazilian amazonian palaeoplateau in the area of the present day Pantanal Wetland

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Biogeografia histórica e conservação das serpentes da floresta pluvial atlântica costeira do Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Biogeografia histórica das jararacas do grupo Bothrops alternatus (Serpentes, Viperidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coordinated dispersal and pre-isthmian assembly of the Central American ichthyofauna

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)