Dispersal-Vicariance Analyses in the Tribe Sinningieae (Gesneriaceae): A Clue to Understanding Biogeographical History of the Brazilian Atlantic Forest

• Published in: Annals of the Missouri Botanical Garden Vol. 93; no. 2; pp. 340 - 358
• Main Authors: Perret, Mathieu, Chautems, Alain, Spichiger, Rodolphe
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Missouri Botanical Garden 01-01-2006
• Subjects: Biogeography; Biological taxonomies; Botanical gardens; Coastal forests; Latin American Biogeography > Causes and Effects, the 51st Annual Systematics Symposium of the Missouri Botanical Garden; Phylogenetics; Plants; Speciation; Tropical forests; Tropical rain forests; Tropical regions
• ISSN: 0026-6493; 2162-4372
• DOI: 10.3417/0026-6493(2006)93[340:DAITTS]2.0.CO;2

The historical biogeography of the tribe Sinningieae (Gesneriaceae) was analyzed based on distribution data and a molecular species-level phylogeny of 76 species. This plant group is distributed from Mexico to northern Argentina, but by far the highest diversity occurs within the Brazilian Atlantic forest. The dispersal-vicariance analysis method and a cladistic approach were used to infer ancestral areas as well as patterns of dispersal and vicariance. Results indicate that the Sinningieae probably arose in the coastal rain forest or in the neighboring tropical area delimited by the São Francisco river in Brazil. The majority of the dispersal-vicariance episodes were reconstructed between the Brazilian Atlantic rain forests and their neighboring inland areas (i.e., Paraná and São Francisco regions). In contrast, few dispersal-vicariance events were reconstructed between the tropical and subtropical areas of the Atlantic rain forest and between the Paraná and São Francisco regions. These results, together with ancestral areas inferred at the root of the main lineages, indicate an early north-south disjunction in Sinningieae. Occurrence of Sinningieae species in other areas, such as the Andes, the cerrado, Amazonia, northern South America, and Central America, are mainly explained by independent range expansions of single species from either the Paraná or the São Francisco regions. According to the dispersal-vicariance optimization, 20% of the speciation events are subsequent to inter-area dispersal and range expansion, 23% are associated with inter-area vicariance, and 57% occurred at a lower geographical scale within a single biogeographic area. These results pinpoint the need for a phylogenetic framework to correctly understand area relationships and the relative contribution of dispersal and vicariance events in present-day distribution patterns. /// Se analizó la biogeografía histórica de la tribu Sinningieae (Gesneriaceae) sobre la base de datos de la distribución y filogenia molecular al nivel de especie de 76 especies. Este grupo de plantas se distribuye desde México hasta el norte de Argentina, pero la diversidad más alta se encuentra en el bosque atlántico brasileño. Se usaron el método de análisis de dispersión-vicarianza y un acercamiento cladístico para inferir las áreas ancestrales así como los patrones de dispersión y vicarianza. Los resultados indican que las Sinningieae surgieron probablemente en el bosque húmedo tropical costero o en el área tropical vecina delimitada por el río São Francisco en Brasil. Se reconstruyeron la mayoría de los episodios de dispersión-vicarianza entre el bosque húmedo atlántico brasileño y sus áreas interiores vecinas (i.e., regiones de Paraná y de São Francisco). En contraste, se reconstruyeron pocos eventos de dispersión-vicarianza entre las áreas tropicales y subtropicales del bosque húmedo atlántico y entre las regiones de Paraná y de São Francisco. Estos resultados, junto con las áreas ancestrales inferidas en la raíz de los linajes principales, indican una temprana disyunción norte-sur en Sinningieae. La presencia de especies de Sinningieae en otras áreas tales como los Andes, los cerrados, la Amazonia, el norte de América del Sur y América Central se explica principalmente por expansiones independientes de la distribución de especies individuales sea desde la región de Paraná o de São Francisco. Según la optimización de la dispersión-vicarianza, el 20% de los acontecimientos de especiación es subsecuente a la dispersión inter-área y a la extensión de la distribución, el 23% se asocia con vicarianza inter-área, mientras que la mayoría de los eventos de especiación (el 57%) ocurrieron en una escala geográfica más baja dentro de una sola área biogeográfica. Estos resultados indican la necesidad de un marco filogenético para entender correctamente las relaciones del área y la contribución relativa de los eventos de dispersión y vicarianza en los actuales patrones de distribución.