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La nicchia climatica del leopardo mostra poche differenze fra Africa e Asia

È uscito in bioRxiv il preprint che riassume la tesi triennale (Part II project) di Sidney Leedham:

Sidney Leedham, Johanna L. A. Paijmans, Andrea Manica, Michela Leonardi
Niche conservatism in a generalist felid: low differentiation of the climatic niche among subspecies of the leopard (Panthera pardus)
bioRxiv 2023.01.26.525491

Il leopardo (Panthera pardus) è una specie generalista che vive in un’area geografica molto ampia: lo si può trovare nella maggior parte dell’Africa nel sud dell’Eurasia. È suddiviso in diverse sottospecie, una africana e otto asiatiche, che sono il risultato di un’antica espansione dall’Africa.

Abbiamo raccolto da articoli scientifici e database online una lista di presenze di leopardi in Africa e in Asia. Lo scopo era cercare di capire se le sottospecie asiatiche vivono nello stesso clima di quella africana o se, nella loro espansione, si sono adattate a nuove condizioni climatiche.

Abbiamo usato l’analisi delle componenti principali per visualizzare la nicchia climatica occupata da ognuna delle sottospecie all’interno dello spazio climatico disponibile in Africa e Eurasia. Le abbiamo poi confrontate per capire le differenze fra i leopardi asiatici e quelli africani: nella maggior parte dei casi c’è una sovrapposizione totale, o quasi. L’unica eccezione è il leopardo persiano in cui c’e’ evidenza di una possibile espansione della nicchia.

Questi risultati sono avvalorati dalla modellizzazione ecologica. Ricostruendo l’areale della specie utilizzando solo le presenze africane, la distribuzione viene ricostruita in modo abbastanza accurrato, escludendo solo la parte più settentrionale della distribuzione, quella con condizioni climatiche che non sono presenti in Africa.

Questi risultati ci aiutano a capire meglio come varia l’ecologia del leopardo nel suo areale, una conoscenza che è vitale per l’effettiva conservazione della sua popolazione più distinta e vulnerabile

Preprint

Sidney Leedham, Johanna L. A. Paijmans, Andrea Manica, Michela Leonardi
Niche conservatism in a generalist felid: low differentiation of the climatic niche among subspecies of the leopard (Panthera pardus)
bioRxiv 2023.01.26.525491. doi: https://doi.org/10.1101/2023.01.26.525491

Abstract

Aim Species distribution modelling can be used to reveal if the ecology of a species varies across its range, to investigate if range expansions entailed niche shifts, and to help assess ecological differentiation: the answers to such questions are vital for effective conservation. The leopard (Panthera pardus spp.) is a generalist species composed of one African and eight Asian subspecies, reflecting dispersal from an ancestral African range. This study uses species distribution models to compare the niches of leopard subspecies, to investigate if they conserved their niches when moving into new territories or adapted to local conditions and shifted niche.

Location Africa and Eurasia

Methods We assembled a database of P. pardus spp. presences. We then associated them with bioclimatic variables to identify which are relevant in predicting the distribution of the leopard. We then constructed a species distribution model and compared the distribution predicted from models based on presences from all subspecies versus the ones built only using African leopards. Finally, we used multivariate analysis to visualise the niche occupied by each subspecies in the climate space, and to compare niche overlaps to assess ecological differentiation.

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pastclim: versione 1.2 e articolo

pastclim, il nostro pacchetto R per facilitare l’uso e la manipolazione di dati paleoclimatici è stato aggiornato alla versione 1.2. Inoltre, è uscito su Ecography l’articolo che lo descrive:

Michela Leonardi, Emily Y. Hallett, Robert Beyer, Mario Krapp, Andrea Manica
pastclim 1.2: an R package to easily access and use paleoclimatic reconstructions
Ecography, First published: 05 January 2023 https://doi.org/10.1111/ecog.06481

Ecco le novità rispetto alla versione presentata nel preprint:

  • pastclim è ora disponibile su CRAN: https://cran.r-project.org/web/packages/pastclim/index.html;
  • Abbiamo aggiunto funzioni per ritagliare i dati sulla base di rettangoli o maschere, e per campionare punti randomicamente nello spazio e nel tempo;
  • Abbiamo creato un cheatsheet, un’infografica che riassume le funzioni principali;
  • Un nuovo set di istruzioni spiega come lavorare con dati paleoclimatici non inclusi nel pacchetto, e come aggiungerli al pacchetto per renderli disponibili a tutti gli utenti.

ed ecco una tabella riassuntiva delle funzioni presenti nel pacchetto

Download the data
get_data_path()Retrieve the path in which pastclim automatically stores the data
set_data_path()Store the data in a custom path
download_dataset()Download a whole dataset (all variables available)
get_vars_for_dataset()
Download variables of choice for a given dataset		Download variables of choice for a given dataset
get_downloaded_datasets()Summary of the downloaded variables
get_time_steps()List of time steps available in a given dataset
Get climate for locations or regions
location_slice()Get the climate for given locations (by coordinates and age)
location_series()Get time series of the climate for given locations
region_slice()get the climate for a given region in a given time step
sample_region_slice()sample a given number of points from the climate of a region
region_series()get the time series of the climate for a given region
sample_region_series()sample a given series of points from the time series of a region
Working with biomes and ice sheets
get_biome_classes()legend of the ‘biome’ categorical variable, when available
get_ice_mask()get a mask with the extent of the ice sheets for a given time step
get_land_mask()get a mask with the extent of the land masses for a given time step
Vignettes
vignette(“pastclim_overview”, package = “pastclim”)overview of pastclim
vignette(“custom_datasets”, package = “pastclim”)how to add a new dataset to pastclim
vignette(“available_datasets”, package = “pastclim”)list of datasets available

Per maggiori informazioni:

sito web: https://evolecolgroup.github.io/pastclim/index.html
istruzioni: https://rdrr.io/github/EvolEcolGroup/pastclim/
repository github: https://github.com/EvolEcolGroup/pastclim
CRAN: https://cran.r-project.org/web/packages/pastclim/index.html
vignette: https://evolecolgroup.github.io/pastclim/articles/a0_pastclim_overview.html
cheatsheet: evolecolgroup.github.io/pastclim/pastclim_cheatsheet.pdf

per segnalare un problema

https://github.com/EvolEcolGroup/pastclim/issues

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L’impatto dell’ultimo massimo glaciale sugli ungulati europei

È uscito nella rivista “Communications biology” l’articolo che abbiamo scritto con Andrea Manica (Cambridge), Francesco Boschin e Paolo Boscato (Siena).

Michela Leonardi, Francesco Boschin, Paolo Boscato & Andrea Manica
Following the niche: the differential impact of the last glacial maximum on four European ungulates
Communications Biology volume 5, Article number: 1038 (2022)

Cosa è successo agli ungulati temperati in Europa durante le fluttuazioni climatiche che hanno interessato gli ultimi 50.000 anni? Per rispondere a questa domanda abbiamo raccolto un database di date al radiocarbonio associate a resti di cavallo, uro, cervo e cinghiale tra 47.000 e 7.500 anni fa (in modo da escludere individui domestici).

Abbiamo analizzato questi dati con un nuovo metodo che ricostruisce la nicchia ecologica (realizzata) nel tempo, e permette di testare se è rimasta stabile o è cambiata. Tutte le specie analizzate hanno cambiato la loro nicchia, principalmente durante l’ultimo massimo glaciale o subito dopo, con uno schema coerente con le preferenze individuali in termini di habitat. Sembra che siano sopravvissuti ai cambiamenti climatici grazie alla loro flessibilità e all’espansione della loro nicchia in risposta all’estinzione di altre specie animali avvenute i quel periodo (sia competitori, sia predatori).

In termini più generali, con questo studio dimostriamo che anche specie grandi, con tempi di generazione lunghi, possono cambiare la loro nicchia nel corso di poche migliaia di anni. Questo deve suggerire estrema cautela quando si assume che la nicchia ecologica rimanga costante sia quando si ricostruisce il passato sia quando si prevede il futuro.

E se siete arrivati a leggere fino a qui, ecco una piccola sorpresa per premiarvi dell’impegno!

Articolo

Michela Leonardi, Francesco Boschin, Paolo Boscato & Andrea Manica
Following the niche: the differential impact of the last glacial maximum on four European ungulates
Communications Biology volume 5, Article number: 1038 (2022) DOI: 10.1038/s42003-022-03993-7

Abstract

Predicting the effects of future global changes on species requires a better understanding of the ecological niche dynamics in response to climate; the large climatic fluctuations of the last 50,000 years can be used as a natural experiment to that aim. Here we test whether the realized niche of horse, aurochs, red deer, and wild boar changed between 47,000 and 7500 years ago using paleoecological modelling over an extensive archaeological database. We show that they all changed their niche, with species-specific responses to climate fluctuations. We also suggest that they survived the climatic turnovers thanks to their flexibility and by expanding their niche in response to the extinction of competitors and predators. Irrespective of the mechanism behind such processes, the fact that species with long generation times can change their niche over thousands of years cautions against assuming it to stay constant both when reconstructing the past and predicting the future.

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pastclim, un pacchetto R per facilitare l’accesso e l’uso delle ricostruzioni paleoclimatiche

È appena uscito il nostro nuovo preprint che presenta pastclim, un pacchetto R per facilitare l’accesso e l’uso delle ricostruzioni paleoclimatiche

Michela Leonardi, Emily Y. Hallett, Robert Beyer, Mario Krapp, Andrea Manica
pastclim: an R package to easily access and use paleoclimatic reconstructions
bioRxiv 2022.05.18.492456; doi: https://doi.org/10.1101/2022.05.18.492456

Recentemente, lo sviluppo di ricostruzioni paleoclimatiche continue che coprono centinaia di migliaia di anni ha permesso di integrare il clima nel passato in studi di tantissime discipline diverse: dalla paleoecologia alla linguistica, dall’archeologia alla biologia della conservazione e dalla genetica delle popolazioni all’evoluzione umana.

Purtroppo, però, i dati climatici possono essere difficili da estrarre e analizzare per gli studiosi che non hanno familiarità con gli specifici formati in cui vengono condivisi. Con i miei colleghi di Cambridge e di Jena, abbiamo affrontato questo problema creando pastclim. Si tratta di un pacchetto R che facilita l’accesso e l’uso di due serie di ricostruzioni paleoclimatiche che coprono rispettivamente gli ultimi 120.000 e 800.000 anni.

Il pacchetto contiene un insieme di funzioni che consentono di recuperare in modo semplice e veloce il clima di specifiche aree per periodi di interesse, estrarre dati climatici di punti sparsi nello spazio e/o nel tempo, recuperare serie storiche da singoli siti e gestire facilmente i ghiacci perenni e le linee di costa.

Nel preprint sono contenuti due esempi che mostrano come usare pastclim per analisi archeozoologiche o paleoecologiche. Il codice in R e i dati associati possono essere scaricati da questo link.

Per maggiori informazioni:
sito web: https://evolecolgroup.github.io/pastclim/index.html
repository github: https://github.com/EvolEcolGroup/pastclim
vignette: https://evolecolgroup.github.io/pastclim/articles/a0_pastclim_overview.html

pastclim non è disponibile su CRAN.

[aggiornamento 16/01/2023: pastclim è ora disponibile su CRAN a questo link ]

Preprint

Michela Leonardi, Emily Y. Hallett, Robert Beyer, Mario Krapp, Andrea Manica
pastclim: an R package to easily access and use paleoclimatic reconstructions
bioRxiv 2022.05.18.492456; doi: https://doi.org/10.1101/2022.05.18.492456

Abstract

The recent development of continuous paleoclimatic reconstructions covering hundreds of thousands of years paved the way to a large number of studies from disciplines ranging from paleoecology to linguistics, from archaeology to conservation and from population genetics to human evolution. Unfortunately, such climatic data can be challenging to extract and analyze for scholars unfamiliar with such specific climatic file formats.

Here we present pastclim, an R package facilitating the access and use of two sets of paleoclimatic reconstructions covering respectively the last 120,000 and 800,000 years. The package contains a set of functions allowing to quickly and easily recover the climate for the whole world or specific areas for time periods of interest, extract data from locations scattered in space and/or time, retrieve time series from individual sites, and easily manage the ice or land coverage.

The package can easily be adapted to paleoclimatic reconstructions different from the ones already included, offering a handy platform to include the climate of the past into existing analyses and pipelines.

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Demografia genetica: cos’è e come si interpreta

È appena uscito il capitolo che ho scritto insieme a Guido Barbujani (Ferrara) e Andrea Manica (Cambridge) per un libro accademico:

Leonardi, M., G. Barbujani, and A. Manica. 2021
Genetic demography: What does it mean and how to interpret it, with a case study on the Neolithic transition
In Ancient Connections in Eurasia, ed. by H. Reyes-Centeno and K. Harvati, pp. 91-100. Tübingen: Kerns Verlag. ISBN: 978-3-935751-37-7. https://doi.org/10.51315/9783935751377.005

Questo capitolo descrive cosa sono e come si fanno le ricostruzioni demografiche sulla base dei dati genetici. Vuole essere uno strumento per gli studiosi al di fuori del campo della genetica delle popolazioni (ad esempio archeologi, antropologi, ecc.) per comprendere meglio il significato e i limiti intrinseci della demografia genetica e per aiutare a integrare i suoi risultati nel più ampio contesto della ricostruzione del passato umano.

Il capitolo passa anche in rassegna gli studi che utilizzano questi metodi per ricostruire la transizione demografica del Neolitico.

Abstract

The present work describes the basic principles underlying demographic reconstructions from genetic data, and reviews the studies using such methods with respect to the Neolithic Demographic Transition. It is intended as a tool for scholars outside the field of population genetics (e.g., archaeologists, anthropologists, etc.) to better understand the significance and intrinsic limitations of genetic demography, and to help integrate its results within the broader context of the reconstruction of the human past.