La genetica e l’ecologia danno risultati contrastanti sull’effetto dei cambiamenti climatici del passato sugli uccelli

Un nuovo articolo a cui ho lavorato è uscito su Molecular Ecology

Eleanor F. Miller, Rhys E. Green, Andrew Balmford, Pierpaolo Maisano Delser, Robert Beyer, Marius Somveille, Michela Leonardi, William Amos, Andrea Manica
Bayesian Skyline Plots disagree with range size changes based on Species Distribution Models for Holarctic birds
Molecular Ecology, Volume 30, Issue 16 August 2021 Pages 3993-4004

Abbiamo analizzato più di 100 specie di uccelli dell’emisfero Nord, scoprendo che la genetica e l’ecologia non concordano nel ricostruire come hanno reagito alle fluttuazioni climatiche del passato.

Perché è interessante? Le ricostruzioni messe a confronto nel nostro articolo (una basata su dati genetici, l’altra su modelli ecologici) sono normalmente utilizzate per valutare come le specie possono reagire all’attuale emergenza climatica.

Nel nostro studio, dimostriamo che quando confrontiamo questi due metodi in maniera sistematica per molte specie tendono a raccontarci storie abbastanza diverse. Ciò non significa che si sbagliano: metodi diversi si basano su presupposti diversi, ed è probabile che a ciascuno di essi manchi una parte piccola ma significativa dell’intera storia.

Quindi, quando usiamo questi metodi, la chiave è l’interdisciplinarietà: l’integrazione nelle analisi di diversi tipi di dati aiuta ad affrontare queste limitazioni e ottenere risultati più affidabili.

Articolo

Eleanor F. Miller, Rhys E. Green, Andrew Balmford, Pierpaolo Maisano Delser, Robert Beyer, Marius Somveille, Michela Leonardi, William Amos, Andrea Manica
Bayesian Skyline Plots disagree with range size changes based on Species Distribution Models for Holarctic birds
Molecular Ecology, Volume 30, Issue 16 August 2021 Pages 3993-4004 https://doi.org/10.1111/mec.16032

Abstract

During the Quaternary, large climate oscillations impacted the distribution and demography of species globally. Two approaches have played a major role in reconstructing changes through time: Bayesian Skyline Plots (BSPs), which reconstruct population fluctuations based on genetic data, and Species Distribution Models (SDMs), which allow us to back-cast the range occupied by a species based on its climatic preferences. In this paper, we contrast these two approaches by applying them to a large data set of 102 Holarctic bird species, for which both mitochondrial DNA sequences and distribution maps are available, to reconstruct their dynamics since the Last Glacial Maximum (LGM). Most species experienced an increase in effective population size (Ne, as estimated by BSPs) as well as an increase in geographical range (as reconstructed by SDMs) since the LGM; however, we found no correlation between the magnitude of changes in Ne and range size. The only clear signal we could detect was a later and greater increase in Ne for wetland birds compared to species that live in other habitats, a probable consequence of a delayed and more extensive increase in the extent of this habitat type after the LGM. The lack of correlation between SDM and BSP reconstructions could not be reconciled even when range shifts were considered. We suggest that this pattern might be linked to changes in population densities, which can be independent of range changes, and caution that interpreting either SDMs or BSPs independently is problematic and potentially misleading.

L’effetto del clima sul processo di Neolitizzazione dell’Europa

È appena uscito in Nature Human Behaviour un nuovo articolo a cui ho collaborato: Climate shaped how Neolithic farmers and European hunter-gatherers interacted after a major slowdown from 6,100 BCE to 4,500 BCE. L’articolo è a pagamento, ma c’è un link che permette di leggerlo gratuitamente e la rivista ha pubblicato il pdf su Researchgate.

La transizione neolitica in Europa è stata guidata dalla rapida dispersione degli agricoltori del Vicino Oriente che, in un periodo di 3.500 anni, hanno portato la produzione alimentare negli angoli più remoti del continente. Tuttavia, questa ondata di espansione è stata tutt’altro che omogenea , con un marcato rallentamento osservato a latitudini più elevate,che potrebbe essere legato alle diverse condizioni climatiche che gli agricoltori neolitici hanno incontrato nei loro spostamenti.

Abbiamo testato questa ipotesi. Per prima cosa, abbiamo calcolato le rotte di espansione nelle varie zone usando un vasto database che raccoglie le date archeologiche del primo arrivo dell’agricoltura in tutta Europa. Ne abbiamo identificate quattro, mostrate nell’imagine qui sotto.

Le quattro rote di espansione Neolitica identificate tramite le date al radiocarbonio associate alla prima comparsa dell’agricoltura nelle varie zone

Lungo tre di queste rotte, si nota un rallentamento (linee più spesse nell’immagine) al sumperamento di una certa soglia (verde chiaro nella mappa) nella somma termica, un valore che riflette la qualità della stagione di crescita. Questo suggerisce che le colture, provenienti dal Vicino Oriente, potrebbero aver faticato in condizioni climatiche più difficili, non permettendo alle popolazioni Neolitiche di produrre abbastanza per sostenere un aumento della popolazione e/o un’espansione.

Lo studio del DNA antico, inoltre, ci mostra che in concomitanza dei valori soglia di somma termica aumenta il livello di mescolanza fra agricoltori e cacciatori-raccoglitori, suggerendo che i raccolti inaffidabili in queste regioni potrebbero aver favorito il contatto tra i due gruppi.

Lia Betti, Robert M. Beyer, Eppie R. Jones, Anders Eriksson, Francesca Tassi, Veronika Siska, Michela Leonardi, Pierpaolo Maisano Delser, Lily K. Bentley, Philip R. Nigst, Jay T. Stock, Ron Pinhasi & Andrea Manica 

Climate shaped how Neolithic farmers and European hunter-gatherers interacted after a major slowdown from 6,100 BCE to 4,500 BCE

The Neolithic transition in Europe was driven by the rapid dispersal of Near Eastern farmers who, over a period of 3,500 years, brought food production to the furthest corners of the continent. However, this wave of expansion was far from homogeneous, and climatic factors may have driven a marked slowdown observed at higher latitudes. Here, we test this hypothesis by assembling a large database of archaeological dates of first arrival of farming to quantify the expansion dynamics. We identify four axes of expansion and observe a slowdown along three axes when crossing the same climatic threshold. This threshold reflects the quality of the growing season, suggesting that Near Eastern crops might have struggled under more challenging climatic conditions. This same threshold also predicts the mixing of farmers and hunter-gatherers as estimated from ancient DNA, suggesting that unreliable yields in these regions might have favoured the contact between the two groups.

Nat Hum Behav (2020). https://doi.org/10.1038/s41562-020-0897-7

L’effetto dei cambiamenti climatici del passato sugli animali

Sul blog del Museo di Zoologia di Cambridge è appena uscito un post in cui si parla di me e del mio lavoro. Fa parte delle iniziative organizzate per la Giornata Internazionale delle Donne (a cui ho già partecipato con una conferenza e un progetto nel Museo).

Il post è disponibile a questo link, mentre cliccando qui si possono leggere le ricerche delle mie fantastiche colleghe al Dipartimento.

Giornata Internazionale delle donne al Museo di Zoologia

Per celebrare la Giornata internazionale della donna, il Museo di zoologia dell’Università di Cambridge ha deciso di condividere nelle sue sale le storie di 27 studiose che lavorano nel Dipartimento.

Ho avuto l’onore di essere scelta per far parte di questo progetto, e per ognuna di noi, è stata esposta un’etichetta che racconta le nostre ricerche a fianco all’animale che studiamo.

Inoltre, domani avremo l’occasione di parlare del nostro lavoro in questo evento:

International Women’s Day 2020: Celebrating Women in Science and Conservation

7 marzo, ore 14, Museo di Zoologia, Cambridge.

Evento “Celebrating women in science and conservation”

In occasione della Giornata Internazionale delle Donne, il Museo di Zoologia di Cambridge organizzerà un evento:

International Women’s Day 2020: Celebrating Women in Science and Conservation

7 marzo, ore 14, Museo di Zoologia dell’Università di Cambridge
Downing Street, Cambridge. CB2 3EJ

Parteciperò anche io, parlando del mio lavoro insieme a tante fantastiche colleghe del Dipartimento. Il titolo del mio intervento è “Back to the future: species distribution through time“, e inizierà alle 14.15. Ecco il programma completo.

[Update]: Ecco una registrazione dell’evento (la mia parte inizia al minuto 15.45) e alcune foto

Registrazione dell’evento