Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-26T17:31:41Z No. of bitstreams: 1 CarlosAdrianGarciaRodriguez_TESE.pdf: 3108960 bytes, checksum: f9ec4b57e52d1de6dc85e3e388df477c (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-27T19:55:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CarlosAdrianGarciaRodriguez_TESE.pdf: 3108960 bytes, checksum: f9ec4b57e52d1de6dc85e3e388df477c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T19:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAdrianGarciaRodriguez_TESE.pdf: 3108960 bytes, checksum: f9ec4b57e52d1de6dc85e3e388df477c (MD5) Previous issue date: 2018-05-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As áreas de montanha do mundo cobrem menos de 15% da superfície terrestre; no entanto, elas concentram cerca de 90% dos hotspots de diversidade de espécies e 40% dos hotspots de endemismo. As evidências sugerem que fatores como a complexidade topográfica, a heterogeneidade climática e sua dinâmica histórica nas montanhas podem desempenhar um papel importante na evolução e manutenção de suas ricas biotas. Nesta tese, pretendi avaliar o papel de tais fatores tanto em escala macro (ou seja, nos padrões globais de especiação) quanto em escalas microevolutivas (ou seja, intraespecíficas de divergência genética e de traits) usando anfíbios como sistema de estudo. No primeiro capítulo, contrastei as taxas de especiação entre regiões de alta e baixa complexidade topográfica. Para este fim, usei uma filogenia quase completa de anfíbios contendo 7238 espécies (>90% da diversidade existente) para rodar uma Análise Bayesiana de Misturas Macroevolutivas (BAMM) que permite estimar as taxas de especiação. Posteriormente, projetei na geografia essa informação usando os mapas de distribuição disponíveis, para explorar padrões geográficos de especiação em anfíbios e avaliei sua associação com terrenos complexos, estimando um índice global de complexidade topográfica. Encontrei que, globalmente, as taxas de especiação são mais rápidas em regiões de alta complexidade topográfica independentemente da latitude. Desconstruí esse padrão repetindo as análises nas regiões Zoogeográficas de Wallace - levando em consideração as histórias evolutivas regionais independentes - e encontrei a mesma tendência em oito dos 11 reinos zoogeográficos. No segundo capítulo, avalio o papel relativo de diferentes componentes da paisagem na promoção da diversificação da linhagem na complexa topografia da América Central Ístmica (ACI: Costa Rica e Panamá), uma região geologicamente jovem, mas altamente biodiversa. Aqui usei DNA mitocondrial para estimar a divergência genética dentro de 11 espécies de anfíbios (9 anuros e 2 salamandras) com diferentes atributos ecológicos que ocorrem conjuntamente na região. Então, utilizei análises de Matriz Múltipla de Regressão com Randomização e Modelagem de Dissimilaridade Generalizada para quantificar o papel relativo do isolamento por distância, ambiente e resistência (topografia e adequação) na modelagem de padrões geográficos de estrutura genética dentro de cada espécie. Encontrei respostas idiossincráticas que podem refletir aspectos específicos de suas histórias de vida e poderiam dar uma visão sobre o papel da ACI como motor da especiação. No terceiro capítulo, testei se as barreiras climáticas e topográficas podem influenciar a variação dos sinais acústicos de duas espécies de sapos do gênero Diasporus. Este é um traço comportamental importante que possui características particulares que permitem o reconhecimento intra-específico e podem desempenhar um papel importante como mecanismo de isolamento reprodutivo. Para este capítulo, gravei vocalizações de anúncio de 170 machos de duas espécies de sapos do gênero Diasporus distribuídos na Costa Rica. Eu realizei gravações em 21 locais em todo o país, desde o nível do mar até 2800 metros de altitude. Com essa informação realizei análises bioacústicas para documentar a variação geográfica e análises correlativas de matrizes múltiplas para testar se a distância geográfica, as barreiras físicas ou climaticas entre populações, ou adaptação às condições locais podem moldar tais padrões. Para esse fim, eu incorporei análises espaciais (modelos de nicho, estimativas de rugosidade do terreno e teoria dos circuitos) para estimar níveis de isolamento das populações e ajustar um modelo de dissimilaridade generalizada para abordar esta questão. Nas duas espécies, encontrei altos níveis de variação acústica, assim como de isolamento entre populações, gerado pelos fatores testados. No entanto, somente as barreiras topográficas explicaram significativamente a variação acústica em D. diastema. Entretanto, a dissimilaridade climática e distância geográfica só possui associação marginal com os padrões de variação acústica encontrados. Em conclusão, consideramos forças que operam em uma escala local e de forma independente (por exemplo a seleção sexual, o deslocamento de caracteres ou mesmo deriva genética) poderiam então ser mais determinantes na evolução desses sinais nas espécies de estudo. / Mountain areas around the world cover less than 15% of global land surface; nevertheless, they concentrate around 90% of the hotspots of species diversity and 40% of the hotspots of endemism. Available evidence suggest that ecological factors such as landscape features (i.e topographic complexity, climatic heterogeneity and their historical dynamics) of mountains may play an important role in the evolution and maintenance of rich biotas at such regions. In my dissertation I aim to evaluate the role of such factors in both macro (i.e global speciation patterns) and microevolutionary (i.e intra-specific genetic and trait divergence) processes using amphibians as study system. In the first chapter, we tested in a global scale the Montane Pumps hypothesis, which proposes that speciation rates are faster in mountains explaining higher diversities in those regions. To this end we used a near complete Amphibian phylogeny containing 7238 species (>90% of the group’s extant diversity) and conducted a Bayesian Analysis in Macroevolutionary Admixtures (BAMM) to estimate speciation rates. Then we combined this information with available range maps to explore Amphibian geographic patterns of speciation and evaluated its association with complex terrains (mountains) by estimating a global index of topographic complexity. We found that globally, speciation rates are faster in regions of high topographic complexity independently of latitude. We repeated our analyses using the Wallace’s Zoogeographic regions, taking into account regional independent evolutionary histories, and found the same pattern in eight out of the total 11 zoogeographical realms. In a second chapter, we assess the relative role of different components of the landscape in promoting lineage diversification across the roughed topography of Isthmian Central America (Costa Rica & Panama), a geologically young but highly biodiverse region. Here we use available mitochondrial DNA to estimate genetic divergence within 10 amphibian species (8 anurans and 2 salamanders) with different biologies that co-occur in the region. Then, we use a Multiple Matrix of Regression with Randomization to assess the relative role of isolation by distance, by environment and by resistance (topography, current climate, and LGM paleoclimate) in shaping the geographic patterns of genetic structuration within each species. So far, we have not found a general force that explains genetic divergence in all studied species. Instead, we have found idiosyncratic responses that may reflect specific aspects of their life histories, such as dispersal capabilities, range size or reproductive potential. In the third chapter, we test how climatic and topographic barriers may influence variation in an important behavioral trait such as are advertisement calls. In anurans, such calls has species-specific features that play an important role in recognition. Then, variation in spectro-temporal features between populations has been proposed as a mechanism of reproductive isolation that may promote speciation in the long term. For this chapter I recorded advertisement calls of 170 males from 2 species of Diasporus frogs distributed in Costa Rica. I made recordings at 21 sites in all the country ranging from sea level to 2800 meters elevation. We use such information we conduct bioacoustics analyses to first document geographic variation and then test if the geographic distance, physical or ecological barriers between populations, or adaptation to local conditions could shape such patterns. To this end, we incorporate spatial analyses (niche models, terrain roughness estimations and circuit theory) to generate levels of population isolation and apply Generalized Dissimilarity Matrix test to address this question. In both species, I found high levels of acoustic variation and among population isolation derived by the tested factors. However, only topography significantly explained acoustic divergence in D. diastema while climatic dissimilarity and geographic distance are only marginally associated with the patters of acoustic variation in D. hylaeformis. In conclusion, other forces operating independently in the local scale -such as sexual selection, character displacement or genetic drift- may be more determinant in the evolution of acoustic signals in these species