Déterminants écologiques et évolutifs de la biodiversité: associer biogéographie, écologie fonctionnelle, et macroévolution – ECOEVOBIO

Le projet comporte 1) une composante théorique qui vise à améliorer les méthodes d’inférence phylogénétiques, cette composante s’appuie sur des modèles de naissance-mort et des processus de branchement 2) une compilation de données, et 3) une application des méthodes d’inférence phylogénétique aux données visant à améliorer notre compréhension des processus conduisant à l’hétérogénéité de la richesse spécifique à travers l’espace géographique et l’arbre de la vie.

Les modèles mathématiques permettant de reconstruire la biodiversité passée sont souvent en contradiction avec les données fossiles récoltées par les paléontologues sur le terrain. Ces modèles ont notamment du mal à restituer les périodes d'extinctions et de perte de biodiversité. Nos résultats expliquent et corrigent ces incohérences. Nous montrons que ces incohérences apparaissent si le modèle considère un groupe d'espèces en bloc, sans tenir compte de l'hétérogénéité des taux de diversification entre les différentes branches. Dans ce cas, les branches s'étant récemment et rapidement diversifiées masquent le signal des extinctions dans l'arbre généalogique global. Nous corrigeons ce défaut avec un modèle mathématique qui permet de prendre en compte les périodes de diminution de la diversité ainsi que l’hétérogénéité des taux de diversification entre groupes d'espèces. Sur les cétacés, nous obtenons des courbes de diversité qui sont en parfait accord avec les données fossiles. En particulier, nos résultats suggèrent que la plupart des cétacés actuels résultent de quatre radiations récentes, les quelques espèces restantes étant les rares survivantes des branches en déclin depuis environ 10 millions d’années. Notre modèle a été rendu public, et est utilisé par la communauté scientifique internationale.
Le projet a également permis d’obtenir des résultats sur la modélisation de la spéciation protractée, sur des modèles de diversification individu-centrés, d’effectuer un travail de review (sollicité) sur les approches phylogénétiques de la diversification et un travail de perspective (sollicité) sur les applications de ces approches dans un contexte de changements globaux. Au niveau empirique, outre les cétacés, nous avons travaillé sur la diversification des microorganismes, des mammifères et des plantes à fleur.

Les modèles développés vont être appliqués sur un ensemble de données empiriques pour identifier des tendances générales.

Travail de coopération internationale
Dornelas, M., Buckland, S., Chazdon, R., Chao, A., Colwell, R., Curtis, T., Gotelli, N., Kosnik, M., McGill, B., Magurran, A., Morlon, H., Mumby, P., Øvreås, L., Studeny, A. and Vellend, M. (in press) Quantifying temporal change in biodiversity: challenges and opportunities Proceedings of the Royal Society B

Application des approches développées à la diversification des microorganismes
Morlon, H. (2012) Microbial cooperative warfare Science 334: 1184-1185

Morlon, H., Kemps, B., Plotkin, J.B. and Brisson, D. (2012) Explosive radiation of a bacterial species group Evolution 66: 2577–2586

Application des approches développées en conservation
Rolland, J., Cadotte, M., Davies, J., Devictor, V., Lavergne, S., Mouquet, N., Pavoine, S., Rodrigues, A., Thuiller, W., Turcati, L., Winter, M., Zupan, L., Jabot F., and Morlon, H. (2011) Using phylogenies in conservation: new perspectives Biology Letters

Développement méthodologique (expliqué dans les Résultats)
Morlon, H., Parsons, T.L. and Plotkin, J.B. (2011) Reconciling molecular phylogenies with the fossil record Proceedings of the National Academy of Sciences 108: 16327-16332

Travail de coopération internationale
McInnes, L., Baker, W.J., Barraclough, T.G., Dasmahapata, K.K., Goswami, A., Harmon, L.J., Morlon, H., Purvis, A., Rosindell, J., Thomas, G.H., Turvey, S.T., Phillimore, A.B. (2011) Integrating ecology into macroevolutionary research Biology Letters

La variabilité systématique du nombre d’espèces présentes dans des groupes taxinomiques ou des régions géographiques donnés est l’un des patrons de la biodiversité les plus remarquables. Cependant, les processus à l’origine de cette variabilité sont peu compris. Notre projet vise à identifier des variables écologiques spécifiques, y compris l’association des espèces aux zones tropicales ou tempérées, qui influencent les taux d’évolution moléculaire et/ou de diversification, et de façon ultime la richesse spécifique. Nous proposons de développer les outils théoriques, et d’assembler les données empiriques, nécessaires à l’analyse des patrons et processus de la dynamique de la diversification, à partir de phylogénies d’espèces actuelles. Nous modéliserons la dynamique de la diversification dans un contexte non spatial et un contexte spatial, avec une modélisation au niveau des individus et au niveau des lignées. Nous assemblerons une vaste base de données pour plantes à fleurs, mammifères et oiseaux à des échelles continentales/globales. Ces données comprendront la phylogénie des espèces, leur localisation géographique, une suite de traits écologiques les caractérisant, et des données fossiles lorsqu’elles seront disponibles. Appliquant la théorie à cette ambitieuse base de données, nous identifierons des facteurs écologiques clefs influençant le tempo et les modes de la diversification à travers l’arbre de la vie et l’espace géographique.