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Phylogeographical Patterns of Three Mexican Oaks with Different Ecological Affinities

Ricardo Gaytán Legaria / UNAM / Mexico / legariarg@iies.unam.mx

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We conducted a comparative phylogeographic study of 3 Mexican oak species to identify how their climatic niche preferences and breadth may have influenced historical demography and range shifts during Pleistocene climatic oscillations. We estimated the genetic diversity and structure of Quercus deserticola, Q. glaucoides, and Q. peduncularis. Historical demographic changes were inferred using an approximate Bayesian computation approach. Ecological niche models were used to obtain species current potential distribution and transferred across past climatic scenarios to estimate range expansions and contractions, and altitudinal shifts. We measured the niche breadth in geographic and environmental space, and niche conservatism among species was tested. We identified differences in population history related to the species’ climatic niche. For Q. deserticola, we found a historical bottleneck congruent with the interglacial refugia hypothesis. With Q. glaucoides, characterized by a narrow niche breadth, we observed high levels of chloroplast DNA structure. In Q. peduncularis we found high genetic diversity and low structure associated with a broader distribution. Correlations between niche breadth and values of genetic structure and diversity were observed. Interglacial contraction and glacial expansion in the three species differed in magnitude, with Q. deserticola exhibiting the most drastic contraction during the interglacial period. Mexican oak species responded differently to climatic changes in association with their distribution in geographic and climatic space. Levels and patterns of genetic variation agreed with the population history of each species.

Versión en español

Patrones filogeográficos de tres especies de encinos mexicanos con diferentes afinidades ecológicas

Ricardo Gaytán Legaria / UNAM / México / legariarg@iies.unam.mx


Realizamos un estudio filogeográfico comparativo de tres especies de encinos mexicanos con el objetivo de identificar cómo sus preferencias y amplitud de nicho climático pudieron haber influido en su demografía histórica y desplazamientos geográficos durante las oscilaciones climáticas del Pleistoceno. Estimamos la diversidad y estructura genética de Quercus deserticola, Q. glaucoides y Q. peduncularis. Los cambios demográficos históricos se infirieron mediante un enfoque de computación bayesiana aproximada. Se utilizaron modelos de nicho ecológico para obtener la distribución potencial actual de las especies y se proyectaron en escenarios climáticos pasados para estimar expansiones y contracciones del área de distribución y desplazamientos altitudinales. Medimos la amplitud del nicho tanto en el espacio geográfico como en el ambiental, y se evaluó el conservadurismo de nicho entre especies. Identificamos diferencias en la historia poblacional relacionadas con el nicho climático de cada especie. En Q. deserticola, encontramos un cuello de botella histórico congruente con la hipótesis de refugios interglaciales. En Q. glaucoides, caracterizada por una estrecha amplitud de nicho, observamos altos niveles de estructuración en el ADN de cloroplasto. En Q. peduncularis, detectamos alta diversidad genética y baja estructuración, asociadas con una distribución más amplia. Se observaron correlaciones entre la amplitud de nicho y los valores de estructura y diversidad genética. Las contracciones interglaciales y expansiones glaciales de las tres especies difirieron en magnitud, siendo Q. deserticola la que presentó la contracción más drástica durante el periodo interglacial. Las especies de encinos mexicanos respondieron de manera diferenciada a los cambios climáticos, en función de su distribución en el espacio geográfico y climático. Los niveles y patrones de variación genética fueron consistentes con la historia poblacional de cada especie.

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