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Biogeography and Evolution of Montane Birds Across Nuclear Central America = Biogeografia y evolucion de aves de Montana en Centroamerica nuclear [electronic resource]
Biogeography and Evolution of Montane Birds Across Nuclear Central America = Biogeografia y evolucion de aves de Montana en Centroamerica nuclear [electronic resource]
상세정보
- 자료유형
- 학위논문파일 국외
- 최종처리일시
- 20240214100319
- ISBN
- 9798380619134
- DDC
- 574
- 서명/저자
- Biogeography and Evolution of Montane Birds Across Nuclear Central America = Biogeografia y evolucion de aves de Montana en Centroamerica nuclear [electronic resource]
- 발행사항
- [S.l.]: : University of California, Berkeley., 2021
- 발행사항
- Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2021
- 형태사항
- 1 online resource(216 p.)
- 주기사항
- Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 85-04, Section: B.
- 주기사항
- Advisor: Bowie, Rauri C. K.
- 학위논문주기
- Thesis (Ph.D.)--University of California, Berkeley, 2021.
- 사용제한주기
- This item must not be sold to any third party vendors.
- 초록/해제
- 요약This dissertation aims to understand the patterns and processes involved in the origin, maintenance, and diversification of montane birds in Nuclear Central America. Nuclear Central America, the region between the Isthmus of Tehuantepec and the Nicaraguan Depression, is an understudied tropical, but highly biodiverse region. We assemble genetic, morphological, and climatic datasets to uncover biogeographic and evolutionary processes across a spatial and temporal continuum. We report genomic data from 850 individuals representing ten bird species from the mountains of Nuclear Central America, and using these data we detect several new biogeographic breaks. This dissertation constitutes the first study incorporating genomic data to understand evolutionary processes underpinning bird diversity in Nuclear Central America. Chapter 1 reveals that historical and contemporary processes have fueled in situ diversification within Nuclear Central America. We study Lampornis viridipallens and L. sybillae integrating phylogeography, landscape genetics, ecological niche modeling, and morphological measurements to understand diversification across the species-population interface. Mitochondrial and microsatellite data indicate that L. viridipallens and L. sybillae diverged in allopatry during the early Pleistocene on either side of the Honduras Depression. This divergence was followed or accompanied by ecological niche divergence. Within L. viridipallens, dry valleys that separate mountain ranges are geographic barriers promoting isolation in this hummingbird species restricted to cloud forests. Moreover, environmental variables are much more critical for facilitating gene flow and population connectivity than straight-line geographic distance.Chapter 2 highlights the importance of assessing multiple processes to understand the origin and maintenance of biodiversity, especially in topographically complex regions such as the Neotropics. We investigate the phylogeography and genetic basis of phenotype-genotype discordance in Atlapetes albinucha across its geographic range, from Mexico to Colombia. We assemble mitochondrial and genomic data of 73 individuals, including the yellow and gray phenotypes of the species. Our analyses show that allopatric divergence results in high geographic genetic structure. Additionally, we included two individuals with intermediate phenotypes. Ours is the first report of hybridization between the two plumage color phenotypes. We describe the environment where the barrier between the yellow and gray phenotypes occurs (biogeographic barrier east to Altos de Chiapas). We find that high precipitation and low elevation limit the geographic range of both phenotypes and provide a different environment in the hybrid zone. Furthermore, our genomic data suggests UDP-glucuronosyltransferase as a candidate gene explaining the presence-absence of yellow color in the ventral feathers of A. albinucha.Chapter 3 investigates that the evolutionary and biogeographic history of Saucerottia hummingbirds and sets the biological stage for understanding the genetic basis of structural color variation in hummingbird plumage. We integrate mitochondrial and genomic data of 128 individuals, including representation from Mexico to Guyana, to understand phylogenetic relationships and the geographic distribution of genetic variation. Additionally, we examine and describe the physical structure of rufous, blue, and intermediately colored tail feathers. Our results demonstrate that shallow divergence and mixed ancestry in Saucerottia provide similar genetic backgrounds across species. Evolutionary labile tail coloration occurs across multiple species pairs differing mainly in structural coloration. Geographically detailed sampling within Nuclear Central America uncovers divergence consistent with the geographic distribution of tail color variants. We also identify various candidate genes related to the melanin biosynthesis pathway that may underlie variation in structural coloration.Chapter 4 reports that the current mountain bird assemblage in Nuclear Central America results from common biogeographic history and species idiosyncratic evolutionary paths. Through a comparative phylogeographic approach, we examine mitochondrial and genomic data of 676 individuals comprising the bird species: Lampornis viridipallens, L. sybillae, Henicorhina leucophrys, Basileuterus belli, Myioborus miniatus, Chlorospingus flavopectus, and Arremon brunneinucha. Phylogenetic analyses support the role of Nuclear Central America as the interconnection between the avian fauna of North and South America. Additionally, high levels of population genetic structure among different mountain ranges within Nuclear Central America suggest in situ diversification. We show that the isolating effect of the Motagua-Polochic-Jocotan Fault System is not homogenous along its extent and that the biogeographic barrier east to Altos de Chiapas is essential to isolating montane populations from one another.
- 초록/해제
- 요약sta tesis tiene como objetivo comprender los patrones y procesos involucrados en el origen, mantenimiento y diversificacion de las aves de montana de Centroamerica Nuclear. Centroamerica Nuclear, la region entre el Istmo de Tehuantepec y la Depresion de Nicaragua, es una region tropical poco estudiada pero con una gran biodiversidad. Recopilamos datos geneticos, morfologicos y climaticos para descubrir procesos biogeograficos y evolutivos a traves de un continuo espacial y temporal. Reportamos datos genomicos de 850 individuos que representan diez especies de aves de las montanas de Centroamerica Nuclear y usando estos datos detectamos varias barreras biogeograficas nuevas. Esta tesis constituye el primer estudio que incorpora datos genomicos para comprender los procesos evolutivos que sustentan la diversidad de aves en Centroamerica Nuclear.El Capitulo 1 revela que procesos historicos y contemporaneos han impulsado la diversificacion in situ dentro de Centroamerica Nuclear. Estudiamos a las especies Lampornis viridipallens y L. sybillae integrando filogeografia, genetica del paisaje, modelado de nicho ecologico y morfologia para comprender la diversificacion en la interfaz especie-poblacion. Los datos mitocondriales y de microsatelites indican que L. viridipallens y L. sybillae divergieron en alopatria durante el Pleistoceno temprano a ambos lados de la Depresion de Honduras. Esta divergencia fue seguida o acompanada por divergencia de nicho ecologico. Dentro de L. viridipallens, los valles secos que separan las cadenas montanosas son barreras geograficas que promueven el aislamiento de esta especie de colibri restringida a los bosques nubosos. Ademas, las variables ambientales son mucho mas criticas para facilitar el flujo de genes y la conectividad de las poblaciones en relacion a la distancia geografica.El Capitulo 2 destaca la importancia de evaluar multiples procesos para comprender el origen y mantenimiento de la biodiversidad, especialmente en regiones topograficamente complejas como el Neotropico. Investigamos la filogeografia y la base genetica de la discordancia fenotipo-genotipo en Atlapetes albinucha a lo largo de su area de distribucion, desde Mexico hasta Colombia. Recopilamos datos mitocondriales y genomicos de 73 individuos, incluyendo los dos fenotipos de la especie, amarillo y gris. Nuestros analisis muestran que la divergencia en alopatria da como resultado alta estructuracion genetica. Ademas, incluimos dos individuos con fenotipos intermedios entre el amarillo y el gris. Este constituye el primer reporte de hibridacion entre los dos fenotipos de coloracion del plumaje. Describimos el ambiente donde ocurre la barrera entre los fenotipos amarillo y gris (barrera biogeografica al este de los Altos de Chiapas). Encontramos que la alta precipitacion y la baja elevacion limitan el area de distribucion de ambos fenotipos y a la vez proporcionan un ambiente diferente en donde ocurre una zona de hibridacion. Ademas, nuestros datos genomicos sugieren que el gen que codifica la proteina UDP-glucuronosiltransferasa es un gen candidato que explica la presencia-ausencia de color amarillo en las plumas ventrales de A. albinucha.El Capitulo 3 investiga la historia evolutiva y biogeografica de los colibries Saucerottia y establece el escenario biologico para comprender la base genetica de la variacion de color estructural en el plumaje de los colibries. Integramos datos mitocondriales y genomicos de 128 individuos, incluyendo representacion desde Mexico hasta Guyana, para comprender las relaciones filogeneticas y la distribucion geografica de la variacion genetica. Ademas, examinamos y describimos la estructura fisica de las plumas de la cola de color rojizo, azul e intermedio. Nuestros resultados demuestran que la divergencia reciente y la ascendencia mixta en Saucerottia proporcionan una base genetica similar en todas las especies. La coloracion de la cola evolutivamente labil ocurre en multiples pares de especies que difieren principalmente en la coloracion estructural. El muestreo geograficamente detallado dentro de Centroamerica Nuclear muestra divergencias consistentes con la distribucion geografica de las variantes del color de la cola. Tambien identificamos varios genes candidatos relacionados con la ruta de biosintesis de la melanina, los cuales pueden ser la base de la variacion en la coloracion estructural.El Capitulo 4 informa que el ensamble actual de aves de montana de Centroamerica Nuclear es el resultado de una historia biogeografica comun y de la evolucion idiosincratica de las especies. Mediante un enfoque filogeografico comparativo examinamos datos mitocondriales y genomicos de 676 individuos que comprenden las especies de aves: Lampornis viridipallens, L. sybillae, Henicorhina leucophrys, Basileuterus belli, Myioborus miniatus, Chlorospingus flavopectus y Arremon brunneinucha. Los analisis filogeneticos apoyan el papel de Centroamerica Nuclear en interconectar la avifauna de America del Norte y del Sur. Ademas, los altos niveles de estructura genetica poblacional entre diferentes cadenas montanosas dentro de Centroamerica Nuclear sugieren diversificacion in situ. Mostramos que el efecto de aislamiento que genera el Sistema de Fallas Motagua-Polochic-Jocotan no es homogeneo en toda su extension y que la barrera biogeografica al este de los Altos de Chiapas es fundamental para aislar las poblaciones de aves de montana.
- 일반주제명
- Biology.
- 일반주제명
- Genetics.
- 일반주제명
- Ecology.
- 키워드
- Diversification
- 키워드
- Genomic data
- 키워드
- Hybridization
- 키워드
- Motagua-Polochic
- 키워드
- Phylogeography
- 기타저자
- University of California, Berkeley Integrative Biology
- 기본자료저록
- Dissertations Abstracts International. 85-04B.
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- Dissertation Abstract International
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We study Lampornis viridipallens and L. sybillae integrating phylogeography, landscape genetics, ecological niche modeling, and morphological measurements to understand diversification across the species-population interface. Mitochondrial and microsatellite data indicate that L. viridipallens and L. sybillae diverged in allopatry during the early Pleistocene on either side of the Honduras Depression. This divergence was followed or accompanied by ecological niche divergence. Within L. viridipallens, dry valleys that separate mountain ranges are geographic barriers promoting isolation in this hummingbird species restricted to cloud forests. Moreover, environmental variables are much more critical for facilitating gene flow and population connectivity than straight-line geographic distance.Chapter 2 highlights the importance of assessing multiple processes to understand the origin and maintenance of biodiversity, especially in topographically complex regions such as the Neotropics. We investigate the phylogeography and genetic basis of phenotype-genotype discordance in Atlapetes albinucha across its geographic range, from Mexico to Colombia. We assemble mitochondrial and genomic data of 73 individuals, including the yellow and gray phenotypes of the species. Our analyses show that allopatric divergence results in high geographic genetic structure. Additionally, we included two individuals with intermediate phenotypes. Ours is the first report of hybridization between the two plumage color phenotypes. We describe the environment where the barrier between the yellow and gray phenotypes occurs (biogeographic barrier east to Altos de Chiapas). We find that high precipitation and low elevation limit the geographic range of both phenotypes and provide a different environment in the hybrid zone. Furthermore, our genomic data suggests UDP-glucuronosyltransferase as a candidate gene explaining the presence-absence of yellow color in the ventral feathers of A. albinucha.Chapter 3 investigates that the evolutionary and biogeographic history of Saucerottia hummingbirds and sets the biological stage for understanding the genetic basis of structural color variation in hummingbird plumage. We integrate mitochondrial and genomic data of 128 individuals, including representation from Mexico to Guyana, to understand phylogenetic relationships and the geographic distribution of genetic variation. Additionally, we examine and describe the physical structure of rufous, blue, and intermediately colored tail feathers. Our results demonstrate that shallow divergence and mixed ancestry in Saucerottia provide similar genetic backgrounds across species. Evolutionary labile tail coloration occurs across multiple species pairs differing mainly in structural coloration. Geographically detailed sampling within Nuclear Central America uncovers divergence consistent with the geographic distribution of tail color variants. We also identify various candidate genes related to the melanin biosynthesis pathway that may underlie variation in structural coloration.Chapter 4 reports that the current mountain bird assemblage in Nuclear Central America results from common biogeographic history and species idiosyncratic evolutionary paths. Through a comparative phylogeographic approach, we examine mitochondrial and genomic data of 676 individuals comprising the bird species: Lampornis viridipallens, L. sybillae, Henicorhina leucophrys, Basileuterus belli, Myioborus miniatus, Chlorospingus flavopectus, and Arremon brunneinucha. Phylogenetic analyses support the role of Nuclear Central America as the interconnection between the avian fauna of North and South America. 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■520 ▼asta tesis tiene como objetivo comprender los patrones y procesos involucrados en el origen, mantenimiento y diversificacion de las aves de montana de Centroamerica Nuclear. Centroamerica Nuclear, la region entre el Istmo de Tehuantepec y la Depresion de Nicaragua, es una region tropical poco estudiada pero con una gran biodiversidad. Recopilamos datos geneticos, morfologicos y climaticos para descubrir procesos biogeograficos y evolutivos a traves de un continuo espacial y temporal. Reportamos datos genomicos de 850 individuos que representan diez especies de aves de las montanas de Centroamerica Nuclear y usando estos datos detectamos varias barreras biogeograficas nuevas. Esta tesis constituye el primer estudio que incorpora datos genomicos para comprender los procesos evolutivos que sustentan la diversidad de aves en Centroamerica Nuclear.El Capitulo 1 revela que procesos historicos y contemporaneos han impulsado la diversificacion in situ dentro de Centroamerica Nuclear. Estudiamos a las especies Lampornis viridipallens y L. sybillae integrando filogeografia, genetica del paisaje, modelado de nicho ecologico y morfologia para comprender la diversificacion en la interfaz especie-poblacion. Los datos mitocondriales y de microsatelites indican que L. viridipallens y L. sybillae divergieron en alopatria durante el Pleistoceno temprano a ambos lados de la Depresion de Honduras. Esta divergencia fue seguida o acompanada por divergencia de nicho ecologico. Dentro de L. viridipallens, los valles secos que separan las cadenas montanosas son barreras geograficas que promueven el aislamiento de esta especie de colibri restringida a los bosques nubosos. Ademas, las variables ambientales son mucho mas criticas para facilitar el flujo de genes y la conectividad de las poblaciones en relacion a la distancia geografica.El Capitulo 2 destaca la importancia de evaluar multiples procesos para comprender el origen y mantenimiento de la biodiversidad, especialmente en regiones topograficamente complejas como el Neotropico. Investigamos la filogeografia y la base genetica de la discordancia fenotipo-genotipo en Atlapetes albinucha a lo largo de su area de distribucion, desde Mexico hasta Colombia. Recopilamos datos mitocondriales y genomicos de 73 individuos, incluyendo los dos fenotipos de la especie, amarillo y gris. Nuestros analisis muestran que la divergencia en alopatria da como resultado alta estructuracion genetica. Ademas, incluimos dos individuos con fenotipos intermedios entre el amarillo y el gris. Este constituye el primer reporte de hibridacion entre los dos fenotipos de coloracion del plumaje. 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Ademas, examinamos y describimos la estructura fisica de las plumas de la cola de color rojizo, azul e intermedio. Nuestros resultados demuestran que la divergencia reciente y la ascendencia mixta en Saucerottia proporcionan una base genetica similar en todas las especies. La coloracion de la cola evolutivamente labil ocurre en multiples pares de especies que difieren principalmente en la coloracion estructural. El muestreo geograficamente detallado dentro de Centroamerica Nuclear muestra divergencias consistentes con la distribucion geografica de las variantes del color de la cola. Tambien identificamos varios genes candidatos relacionados con la ruta de biosintesis de la melanina, los cuales pueden ser la base de la variacion en la coloracion estructural.El Capitulo 4 informa que el ensamble actual de aves de montana de Centroamerica Nuclear es el resultado de una historia biogeografica comun y de la evolucion idiosincratica de las especies. Mediante un enfoque filogeografico comparativo examinamos datos mitocondriales y genomicos de 676 individuos que comprenden las especies de aves: Lampornis viridipallens, L. sybillae, Henicorhina leucophrys, Basileuterus belli, Myioborus miniatus, Chlorospingus flavopectus y Arremon brunneinucha. Los analisis filogeneticos apoyan el papel de Centroamerica Nuclear en interconectar la avifauna de America del Norte y del Sur. Ademas, los altos niveles de estructura genetica poblacional entre diferentes cadenas montanosas dentro de Centroamerica Nuclear sugieren diversificacion in situ. Mostramos que el efecto de aislamiento que genera el Sistema de Fallas Motagua-Polochic-Jocotan no es homogeneo en toda su extension y que la barrera biogeografica al este de los Altos de Chiapas es fundamental para aislar las poblaciones de aves de montana.
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