Gradientes latitudinales y batimétricos de la riqueza de especies de poliquetos bentónicos a lo largo de la costa del Pacifico de Sudamérica

Abstract

En este estudio, se analizó el gradiente latitudinal inverso y batimétrico de riqueza de especies de poliquetos bentónicos a lo largo de la costa del Pacífico de Sudamérica (PSA), entre los 3°S y 56°S. Se evaluaron las hipótesis especies-energía, especies-área, regla de Rapoport, restricciones geométricas (efecto de dominio medio) y conservatismo biogeográfico, como potenciales explicaciones en la formación de los gradientes latitudinales de riqueza de especies (GLR) inversos en la costa del PSA (Capítulo 2). Adicionalmente, se analizó el gradiente batimétrico de riqueza de especies de poliquetos bentónicos con las predicciones de la teoría metabólica de la ecología (TME) a lo largo de del PSA (Capítulo 3), con la puesta a prueba de diferentes modelos estadísticos que potencialmente podrían explicar los gradientes batimétricos. Además, se evalúo la importancia relativa de los gradientes ambientales de temperatura y la productividad primaria como explicaciones alternativas de riqueza de especies. Se determinó que la diversidad de poliquetos muestra un patrón de GLR inverso, con un incremento de la riqueza hacia altas latitudes, y se encontró una relación positiva significativa entre la riqueza y el efecto de dominio medio. No se detectaron relaciones significativas entre la riqueza y las hipótesis especies-energía, especies-área y regla de Rapoport. La distinción taxonómica (A+) mostró un aumento significativo hacia altas latitudes, difiriendo de la predicción del modelo nulo en las latitudes más australes (53°S-54°S) del PSA. E1 conservatismo biogeográfico registró señales significativas con el punto medio de la distribución latitudinal, el rango latitudinal y el límite norte para los diferentes niveles taxonómicos analizados, pero no detectó señal en el límite sur del PSA. Finalmente, en este estudio se corrobora la hipótesis del efecto de dominio medio en conjunto con el conservatismo biogeográfico como explicaciones a la formación del GLR inverso de poliquetos bentónicos a lo largo de la costa del PSA (Capítulo 2). Por otra parte, la evaluación de las predicciones de la TME como una explicación mecanicista de la variación geográfica en el número de especies aplicada para el gradiente batimétrico de la riqueza de especies de poliquetos bentónicos del PSA no resultó apoyada (Capítulo 3). Los valores observados de las pendientes de las regresiones lineales y cuadráticas de las variables de temperatura media anual de la superficie del mar (SST) y la temperatura de fondo (temperatura a la profundidad mínima y máxima), difieren significativamente de las predicciones de la TME para la riqueza de especies (-0.60 a -0.70). En efecto, a pesar de que los modelos cuadráticos explicaron un mayor porcentaje de la variación observada que los modelos lineales, los resultados cuestionan la aplicabilidad de la teoría para explicar los patrones de diversidad de poliquetos marinos a lo largo del PSA, incluso la evaluación de la importancia relativa de los gradientes ambientales de temperatura y la productividad primaria como explicaciones alternativas de riqueza de especies, también difieren significativamente de lo esperado por las predicciones de la TME. Finalmente, estos resultados cuestionan la aplicabilidad del TME para explicar los patrones batimétricos de diversidad de poliquetos marinos de PSA, y en particular, para los taxa que presentan gradientes latitudinales de diversidad inversos.

In this study, we analyzed the latitudinal and bathymetric gradient of richness in benthic polychaete species found along the Pacific coast of South America (PSA), between 3°S and 56°S latitude. Five hypotheses were tested: species-energy, species-area, Rapoport's rule, geometric constraints (mid-domain effect), and biogeographic conservatism, as underlying explanations for the observed LGR (Chapter 2). In the other hand, we evaluate the metabolic theory of ecology (MTE) predictions of species richness using polychaete bathymetric distributions along PSA and to test the ability of different statistical models to explaining the bathymetric gradients of polychaete richness. In addition, we assess the relative importance of environmental gradients of temperature and primary productivity along the PSA as alternative explanations of species richness (Chapter 3). We determined that polychaete species show an inverse latitudinal gradient of richness (LGR) pattern, with species richness increasing toward higher latitudes. We also found that species richness shows a significant mid-domain effect. However, no significant relationships were observed between species richness and the species-energy, species-area and Rapoport's rule hypotheses. Taxonomic distinctness (A+) significantly increased toward higher latitudes, and differed from the null model expectation at 53°S-54°S latitude. Significant signals of biogeographic conservatism were observed, corresponding to the midpoint of latitudinal extent, latitudinal range extent, and the northernmost latitude, across all of the examined taxonomic levels. In contrast, no signal was detected in the southern limits of polychaete geographic ranges along the PSA. Finally, in the present study we show that both middomain effects and biogeographic conservatism account for the observed inverse LGR pattern along the PSA (Chapter 2). On the other hand, the evaluation of MTE as a mechanistic explanation for geographic variation in species number not supported the MTE predictions for bathymetric gradients of marine benthic polychaetes richness along PSA (Chapter 3). The observed values of the linear and quadratic regression slopes of the mean annual temperature of the sea surface (SST) and bottom temperature (temperature at minimum and maximum depth) measurements differed significantly from the range predicted by MTE for species richness (i.e., -0.60 to -0.70). In spite of the quadratic models explain a greater percent of observed variation rather than to the linear models, the results did not agree with -0.65 MTE predictions. In addition, the relative importance of environmental gradients of temperature and primary productivity along the PSA as alternative explanations of species richness significantly departs of MTE predictions. Finally, these results further question the applicability of the MTE for explaining diversity patterns of marine polychaetes from PSA, in particular, as well as of other taxa that show an inverse latitudinal gradient in species richness.