The tangled evolutionary history of a long-debated Mesoamerican taxon: The Velazquez Woodpecker (Melanerpes santacruzi, Aves: Picidae). Molecular Philogenetics and Evolution, 170: 107445. 2022.
Resumen
El pájaro carpintero de Velázquez Melanerpes santacruzi es una especie altamente politípica que se distribuye desde el centro-este de México hasta el norte de Nicaragua. La amplia variación en el tamaño del cuerpo, la restricción del plumaje y la coloración de los mechones nasales, el cuello y el vientre han alimentado debates sobre la taxonomía y la historia evolutiva de la especie; sin embargo, los procesos que generan estos patrones de variación y la dinámica de población subyacente a lo largo de la distribución de la especie siguen sin comprenderse bien. Aquí, empleamos la secuenciación del genoma de representación reducida (NextRAD) y los métodos de modelado de nicho ecológico para probar el carácter distintivo del pájaro carpintero de Velázquez en función de este nuevo conjunto de datos genómicos y analizar la correspondencia de la estructura genética y la diferenciación ecológica con la variación fenotípica y la distribución geográfica. A partir de análisis filogenéticos y demográficos, incluidos el pájaro carpintero de frente dorada (M. aurifrons) y el pájaro carpintero de vientre rojo (M. carolinus), obtuvimos resultados congruentes con las filogenias moleculares anteriores. Los clados de M. santacruzi y M. carolinus-M. aurifrons son recíprocamente monofiléticos, aunque la relación de grupo hermano de M. aurifrons es ambigua. Mediante análisis genéticos y ecológicos, encontramos que la especie se estructura en tres grupos genética y ecológicamente diferenciados que comprenden las subespecies (1) M. s. santacruzi, (2) M. s. dubius y (3) M. s. grateloupensis-polygrammus-veraecrucis. Estos grupos divergieron recientemente, con dos divisiones entre hace 250 000 y 150 000 años, y muestran una mezcla genética significativa entre ellos, especialmente en sus zonas de contacto actuales. Los modelos ecológicos y demográficos sugieren la existencia de áreas intermitentes de simpatría y conectividad entre las poblaciones de M. santacruzi desde el último período interglacial. También encontramos evidencia de flujo genético bidireccional entre la especie M. aurifrons y las poblaciones cercanas de M. santacruzi (M. s. grateloupensis), a lo largo de la Sierra Madre Oriental en el noreste de México. El flujo de genes parece ser desigual, con predominio del movimiento en la dirección de M. aurifrons a M. s. grateloupensis.
From clustering to overdispersion: a north to south gradient in the patterns of phylogenetic structure in North American hummingbird assemblages. Organism Diversity and Evolution, 2022.
Resumen
Los colibríes son un grupo de aves altamente especializado cuyos ensamblajes de especies pueden mostrar patrones diferenciales de diversificación filogenética y fenotípica, impulsados en gran medida por factores ecológicos y geográficos, así como por interacciones mutualistas con las plantas. Aquí, con base en un árbol filogenético molecular de colibríes y 11 rasgos morfológicos, estimamos la estructura filogenética y fenotípica a escala biogeográfica (Neártica, Transicional y Neotropical) y 105 ecorregiones en América del Norte. Dado que algunas especies son migratorias, discriminamos entre ensamblajes de especies reproductoras e invernales y realizamos una prueba t pareada para determinar si existen diferencias significativas en la estructura de los ensamblajes entre regiones y estaciones. También realizamos modelos lineales (LM) para determinar la relación de los patrones de estructura filogenética y fenotípica con la riqueza de especies, la diversidad filogenética y la proporción de especies en clados con altas tasas de diversificación. Los resultados de la estructura filogenética y fenotípica variaron desde agrupados en el Neártico y algunas ecorregiones de Transición, hasta aleatorios en Transición y la mayoría de las ecorregiones Neotropicales, hasta dispersión excesiva en dos ecorregiones Neotropicales. Los ensamblajes de invierno mostraron cambios significativos en la estructura filogenética o fenotípica de los ensamblajes residentes en las ecorregiones de transición y neotropicales, pero mostraron un cambio significativo en la estructura fenotípica en las ecorregiones neárticas. Los LM mostraron que la riqueza de especies y la diversidad filogenética presentaron relaciones negativas y positivas con las medidas de estructura filogenética y fenotípica en ambas temporadas. Nuestros resultados sugieren que el proceso de ensamblaje de las comunidades de colibríes de América del Norte ha sido influenciado por procesos de filtrado, competencia y mutualismo determinados en gran medida por el grupo de especies disponible en diferentes regiones biogeográficas.
Drivers of phenotypic divergence in a Mesoamerican highland bird. PeerJ 10:e12901. 2022.
Resumen
Los animales derivan su coloración de una variedad de pigmentos, así como de características estructurales no pigmentarias. Uno de los tipos de pigmentos más extendidos son los carotenoides, que son utilizados por todos los taxones de invertebrados y la mayoría de los órdenes de vertebrados para generar coloración roja, rosa, naranja y amarilla. A pesar de su uso generalizado por diversos grupos de animales, los animales obtienen obligatoriamente los pigmentos carotenoides de la dieta. Por lo tanto, la coloración basada en carotenoides está modulada por procesos evolutivos y ecológicos que afectan la adquisición y depósito de estos pigmentos en las estructuras tegumentarias. La tangara color fuego (Piranga bidentata) es un pájaro cantor de las tierras altas de la familia de los cardenales (Cardinalidae) que se distribuye desde las sierras mexicanas a través de América Central hasta el oeste de Panamá. Mientras que el plumaje de las hembras en todo su rango es predominantemente amarillo, los machos exhiben una división notable en el color del plumaje ventral, que es naranja brillante en la vertiente oeste y las Islas Tres Marías y rojo sangre en el este de México y América Central. Utilizamos Regresión Múltiple en Matrices (MRM) para evaluar las contribuciones relativas de la distancia geográfica, el clima y la distancia genética en la divergencia de color y las diferencias corporales entre poblaciones geográficamente separadas. Encontramos que la diferenciación en la coloración del plumaje de los carotenoides se explica principalmente por las diferencias de lluvia entre las poblaciones separadas, mientras que las diferencias en el tamaño del cuerpo se explican mejor por la variación en la temperatura media anual y la temperatura del cuarto más frío. Estos resultados indican que el clima es un fuerte impulsor de la divergencia fenotípica en Piranga bidentata.
Isolation by resistance explains genetic diversity in the Arremon brushfinches of northern Mesoamérica. Molecular Ecology, 32(13): 3450-3470. 2023.
Resumen
La diferenciación genética entre y dentro de poblaciones naturales es el resultado de los efectos conjuntos de procesos neutrales y adaptativos. Además, la disposición espacial del paisaje promueve la conectividad o crea barreras al flujo de genes, afectando directamente los procesos de especiación. En este estudio, llevamos a cabo un análisis genómico del paisaje utilizando datos de NextRAD de un complejo de aves especialistas en bosques montanos, el pinzón mesoamericano de cabeza castaña/rayas verdes del género Arremon. Específicamente, examinamos la estructura genómica de la población utilizando diferentes métodos de asignación y diferenciación y diversidad genómica, y probamos hipótesis alternativas de aislamiento genético a nivel individual (p. ej., aislamiento por barrera, IBB; aislamiento por medio ambiente, IBE; aislamiento por resistencia, IBR). Encontramos una estructura genómica bien delimitada (K = 5) en los bosques montanos mesoamericanos en el grupo estudiado. Las distancias genéticas a nivel individual entre las principales cadenas montañosas se explicaron principalmente mediante hipótesis IBR en este taxón neotropical sedentario. Nuestros resultados descubren distancias/diferenciación genética y patrones de flujo de genes en especies alopátricas que apoyan el papel de las montañas tropicales como impulsores espaciales de la biodiversidad. IBR apoya claramente un patrón de seguimiento de nichos conservados de condiciones de hábitat adecuadas y complejidad topográfica a lo largo de la dinámica glacial-interglacial.
Los Polinizadores de México. Revista de la Universidad de México. 2023.
Resumen
Los polinizadores son organismos que permiten la reproducción de las plantas al transportar el polen entre ellas. Aunque la especie más carismática y famosa es la abeja europea (Apis mellifera), otros grupos animales también polinizan cultivos y plantas silvestres. Se conocen más de 200 mil especies polinizadoras, de las cuales más de mil son animales vertebrados, aunque la gran mayoría son insectos como las mismas abejas, las moscas, las mariposas, los escarabajos y las hormigas. Por ejemplo, dentro de las mariposas nocturnas de la familia Sphingidae que habitan en México, conocidas como palomillas, se han descrito 202 especies. Y dentro de los escarabajos de la familia Nitidulidae y las moscas de las familias Bombyliidae, Ceratopogonidae y Syrphidae también se han descrito diversas especies en nuestro país que cumplen con el servicio ecológico de la polinización.
Critical areas for pollinator conservation in Mexico: A cross-border priority. Biological Conservation. 2023.
Resumen
Los polinizadores son actualmente el foco de preocupación internacional, ya que numerosos estudios han documentado disminuciones en su diversidad y abundancia. Por lo tanto, la conservación de los polinizadores se ha convertido en una prioridad internacional. Seleccionamos 815 especies de polinizadores (incluidos murciélagos, abejas, colibríes y polillas) que habitan el sur de Estados Unidos, México y parte de Centroamérica para evaluar la superposición entre sus distribuciones y los cambios de uso de la tierra. También analizamos los valores de representatividad de las especies contenidas dentro de las áreas protegidas (AP) actuales. Luego, consideramos tres presiones importantes (pérdida de hábitat, densidad de población e infraestructura, y pesticidas específicos de cultivos) para determinar áreas de conservación complementarias y de alta prioridad para optimizar la protección a largo plazo de estas especies. Encontramos una fuerte superposición (74,5 %) entre las distribuciones de especies de polinizadores y áreas con un grado moderado o alto de modificación humana. Además, las AP actuales son insuficientes e ineficientes: cubren sólo el 14,3 % del área de estudio y representan en promedio el 14,6 ± 8,6 % del área de distribución total de la especie. Para el 62,7 % de las especies, <15 % de su distribución ocurrió dentro de las AP. Este panorama es particularmente alarmante para las especies amenazadas y con un área de distribución más restringida. Si se implementara nuestra priorización, la cobertura de protección aumentaría al 30 % (en línea con el Marco Mundial de Biodiversidad posterior a 2020), aumentaría sustancialmente los valores de representatividad y cubriría más del 25 % de los rangos de todas las especies. En el contexto de la actual crisis de biodiversidad, brindamos información sobre dónde deben enfocarse los esfuerzos transfronterizos para diseñar una red de AP que sea efectiva para la conservación de toda la biodiversidad, incluidos importantes procesos ecosistémicos.
Mexican Avifauna of the Anthropocene. In: Jones, R.W., Ornelas-García, C.P., Pineda-López, R., Álvarez, F. (eds) Mexican Fauna in the Anthropocene. Springer, Cham. 2023.
Resumen
La avifauna megadiversa de México incluye muchos taxones endémicos y patrones de diversidad únicos, así como especies que están ampliamente distribuidas en América. De las aproximadamente 10,500 especies de aves reconocidas actualmente en todo el mundo, alrededor del 11% se encuentran en México y más de 200 especies se consideran endémicas. Sin embargo, según listas de verificación nacionales e internacionales, casi el 44% de las especies de aves se encuentran bajo algún nivel de amenaza. La avifauna mexicana ha sufrido cambios considerables debido a perturbaciones antropogénicas (urbanización, pérdida y fragmentación de hábitat), contaminación en paisajes y cambio climático global. Sin embargo, los detalles de su respuesta a la acelerada transformación del paisaje y al calentamiento global siguen siendo algo opacos. En este capítulo, nuestro objetivo es: (i) presentar una caracterización general de los patrones ecológicos y geográficos en los taxones de aves cuya presencia ha sido confirmada en todo México; y (ii) documentar cómo los factores de antropización como la contaminación, la urbanización, el cambio de uso del suelo y el cambio climático han impactado los patrones espaciotemporales de la biodiversidad de la avifauna en todo el país. Luego revisamos cómo este conocimiento ha resultado (o no) en medidas de conservación efectivas para garantizar la integridad a largo plazo de la avifauna. Con base en esta información, discutimos los desafíos actuales y las oportunidades futuras en estos temas de investigación. En un país en desarrollo como México, donde los recursos económicos para la conservación son limitados, esta información es crucial para decisiones de políticas de conservación a largo plazo y para comprender los costos y consecuencias de la inacción.
The role of ecological and geographical drivers of lineage diversification in the Squirrel cuckoo Piaya cayana in Mexico: a mitochondrial DNA perspective. Journal of Ornithology, 164: 37–53. 2023.
Resumen
El Cuco Ardilla (Piaya cayana) es una especie neotropical de amplia distribución con 14 subespecies reconocidas. En México se distribuyen dos subespecies parapátricas. Pc. mexicana es endémica de los bosques tropicales estacionalmente secos del oeste de México, y P. c. thermophila se encuentra en bosques húmedos desde el este de México hasta el oeste de Colombia. Los dos taxones tienen una pequeña área de superposición en el Istmo de Tehuantepec, pero hay una diferenciación fenotípica pronunciada y muy pocos reportaron individuos intermedios entre estas formas, lo que lleva a un debate sobre el estado taxonómico de los taxones mesoamericanos. Con base en dos genes mitocondriales, utilizamos análisis de modelado filogenético, filogeográfico, morfológico y ecológico para describir las relaciones evolutivas y los patrones paleodistribucionales de P. cayana en México. Las estimaciones del tiempo de divergencia sugieren que la división entre P. c. mexicana y P. c. thermophila ocurrió durante el Pleistoceno, aproximadamente hace 1,24 millones de años. La morfometría de las subespecies mexicanas indica que la longitud de la cola y las puntas blancas de la cola son significativamente más largas en P. c. mexicana, mientras que P. c. thermophila tiene un pico más largo y ancho. Los análisis de nicho ecológico indicaron que la similitud de nicho entre ambos linajes fue menor de lo esperado por casualidad, mientras que los valores bajos en las pruebas de predicción cruzada sugirieron que los dos linajes han habitado espacios ambientales diferentes desde al menos el Pleistoceno tardío. La diferencia de nicho ecológico también puede estar asociada con un gradiente de humedad pronunciado, lo que sugiere una importante barrera ambiental contemporánea. En general, nuestros resultados indican que P. c. mexicana y P. c. thermophila tiene historias evolutivas divergentes; por lo tanto, el estado taxonómico actual de las poblaciones de Piaya en México no refleja ni sus relaciones evolutivas ni su aparente divergencia. Nuestros resultados sugieren una división importante en el politípico P. cayana que coincide con los Andes, lo que sugiere que el endémico occidental P. c. mexicana y P. c. thermophila se tratan mejor como taxones separados a nivel de especie.