Tracking the forma0on of a species assemblage over 0me: - PowerPoint PPT Presentation

Tracking ¡the ¡forma0on ¡of ¡a ¡species ¡ assemblage ¡over ¡0me: ¡phylogene0c ¡ reconstruc0on ¡of ¡pa9erns ¡of ¡ colonisa0on ¡and ¡specia0on ¡ ¡ Xia ¡Hua, ¡Rob ¡Lanfear, ¡Marcel ¡Cardillo, ¡Lindell ¡Bromham ¡ Division ¡of ¡Evolu<on, ¡Ecology ¡and ¡Gene<cs ¡ Australian ¡Na<onal ¡University ¡ Presented ¡by ¡Xia ¡Hua, ¡11-­‑08-­‑13 ¡

Are ¡species ¡added ¡into ¡an ¡assemblage ¡at ¡ an ¡even ¡rate ¡over ¡0me? ¡ ¡ ¡

Are ¡species ¡added ¡into ¡an ¡assemblage ¡at ¡ an ¡even ¡rate ¡over ¡0me? ¡ ¡ ¡ A ¡known ¡set ¡of ¡extant ¡taxa ¡ that ¡co-­‑exist ¡in ¡a ¡given ¡area ¡ ¡

Are ¡species ¡added ¡into ¡an ¡assemblage ¡at ¡ an ¡even ¡rate ¡over ¡0me? ¡ ¡ ¡ A ¡known ¡set ¡of ¡extant ¡taxa ¡ that ¡co-­‑exist ¡in ¡a ¡given ¡area ¡ ¡ Colonisa0on ¡ In-­‑situ ¡specia0on ¡

Are ¡species ¡added ¡into ¡an ¡assemblage ¡at ¡ an ¡even ¡rate ¡over ¡0me? ¡ ¡ ¡ Uneven ¡coloniza0on ¡rate ¡ Slow-­‑down ¡in ¡specia0on ¡ due ¡to ¡geographical ¡events ¡ rate ¡due ¡to ¡satura0on ¡ Ali ¡& ¡Huber ¡2010 ¡Nature ¡ Rabosky ¡& ¡LoveMe ¡2008 ¡Proc.R.Soc.B ¡ ¡

Approaches ¡to ¡reconstruct ¡pa9erns ¡of ¡ specia0on ¡and ¡colonisa0on ¡

Approaches ¡to ¡reconstruct ¡pa9erns ¡of ¡ specia0on ¡and ¡colonisa0on ¡ Use ¡paleontological ¡data ¡ Need ¡con<nuous ¡fossil ¡record ¡and ¡adequate ¡ taxonomic ¡and ¡temporal ¡resolu<on ¡

Approaches ¡to ¡reconstruct ¡pa9erns ¡of ¡ specia0on ¡and ¡colonisa0on ¡ Use ¡paleontological ¡data ¡ Need ¡con<nuous ¡fossil ¡record ¡and ¡adequate ¡ taxonomic ¡and ¡temporal ¡resolu<on ¡ ¡ Compare ¡assemblages ¡of ¡known ¡ages ¡ E.g., ¡derive ¡assemblage ¡ages ¡from ¡the ¡forma<on ¡ dates ¡of ¡different ¡islands ¡ ¡

Approaches ¡to ¡reconstruct ¡pa9erns ¡of ¡ specia0on ¡and ¡colonisa0on ¡ Use ¡paleontological ¡data ¡ Need ¡con<nuous ¡fossil ¡record ¡and ¡adequate ¡ taxonomic ¡and ¡temporal ¡resolu<on ¡ ¡ Compare ¡assemblages ¡of ¡known ¡ages ¡ E.g., ¡derive ¡assemblage ¡ages ¡from ¡the ¡forma<on ¡ dates ¡of ¡different ¡islands ¡ ¡ Use ¡molecular ¡phylogenies ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡ Uncertainty ¡in ¡topology ¡and ¡divergence ¡0mes ¡ A ¡“best” ¡tree ¡is ¡typically ¡used ¡in ¡macroecology ¡study ¡ ¡ ¡ ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡ Uncertainty ¡in ¡topology ¡and ¡divergence ¡0mes ¡ A ¡“best” ¡tree ¡is ¡typically ¡used ¡in ¡macroecology ¡study ¡ ¡ ¡ ¡ Uncertainty ¡in ¡reconstruct ¡ancestral ¡geographic ¡ states, ¡par0cularly ¡taxon ¡sampling ¡bias ¡ More ¡recent ¡events ¡are ¡more ¡likely ¡to ¡be ¡detected ¡ ¡ ¡ ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡ Uncertainty ¡in ¡topology ¡and ¡divergence ¡0mes ¡ A ¡“best” ¡tree ¡is ¡typically ¡used ¡in ¡macroecology ¡study ¡ ¡ ¡ ¡ Uncertainty ¡in ¡reconstruct ¡ancestral ¡geographic ¡ states, ¡par0cularly ¡taxon ¡sampling ¡bias ¡ More ¡recent ¡events ¡are ¡more ¡likely ¡to ¡be ¡detected ¡ ¡ ¡ ¡ Uncertainty ¡in ¡localize ¡specia0on ¡and ¡coloniza0on ¡ events ¡on ¡a ¡branch ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡ Incomplete ¡lineage ¡ sor<ng ¡ Uncertainty ¡in ¡localize ¡specia0on ¡and ¡coloniza0on ¡ events ¡on ¡a ¡node ¡

Sources ¡of ¡error ¡in ¡using ¡molecular ¡ phylogenies ¡to ¡infer ¡assemblage ¡history ¡ Where ¡did ¡ coloniza<on ¡occur? ¡ ¡ outside ¡ inside ¡ outside ¡ inside ¡ inside ¡ Uncertainty ¡in ¡localize ¡specia0on ¡and ¡coloniza0on ¡ events ¡on ¡a ¡node ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡assemblage ¡ forma0on ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ How ¡likely ¡it ¡is ¡to ¡observe ¡the ¡extant ¡species ¡ assemblage ¡if ¡it ¡was ¡formed ¡in ¡the ¡way ¡as ¡the ¡null ¡ hypothesis ¡predicts ¡? ¡ ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡assemblage ¡ forma0on ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ How ¡likely ¡it ¡is ¡to ¡observe ¡the ¡extant ¡species ¡ assemblage ¡if ¡it ¡was ¡formed ¡in ¡the ¡way ¡as ¡the ¡null ¡ hypothesis ¡predicts ¡? ¡ ¡ Topology ¡and ¡0me ¡uncertainty ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡assemblage ¡ forma0on ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ How ¡likely ¡it ¡is ¡to ¡observe ¡the ¡extant ¡species ¡ assemblage ¡if ¡it ¡was ¡formed ¡in ¡the ¡way ¡as ¡the ¡null ¡ hypothesis ¡predicts ¡? ¡ ¡ Reconstruc0on ¡uncertainty ¡ Topology ¡and ¡0me ¡uncertainty ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡assemblage ¡ forma0on ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ How ¡likely ¡it ¡is ¡to ¡observe ¡the ¡extant ¡species ¡ assemblage ¡if ¡it ¡was ¡formed ¡in ¡the ¡way ¡as ¡the ¡null ¡ hypothesis ¡predicts ¡? ¡ ¡ Uncertainty ¡in ¡localizing ¡ coloniza0on ¡and ¡specia0on ¡ ¡ Reconstruc0on ¡uncertainty ¡ Topology ¡and ¡0me ¡uncertainty ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Joint ¡es0ma0on ¡of ¡topology ¡ and ¡divergence ¡0me ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Con0nuous-­‑0me ¡Markov ¡model ¡ Joint ¡es0ma0on ¡of ¡topology ¡ and ¡divergence ¡0me ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Birth-­‑death ¡model ¡ Con0nuous-­‑0me ¡Markov ¡model ¡ Joint ¡es0ma0on ¡of ¡topology ¡ and ¡divergence ¡0me ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Birth-­‑death ¡model ¡ outside ¡ outside ¡ t 1 ¡ inside ¡ T ¡ t 2 ¡ n ¡ inside ¡ inside ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Birth-­‑death ¡model ¡ outside ¡ Coloniza0on ¡ outside ¡ t 1 ¡ occurred ¡at ¡t ¡ inside ¡ T ¡ t 2 ¡ n ¡ inside ¡ inside ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Birth-­‑death ¡model ¡ − ( λ − µ − q 10 ) t ) n − 1 e − ( λ − µ − q 10 ) t outside ¡ 2 (1 − e f ( t ) n − 1 ( λ − µ − q 10 ) f ( t | n ) = λ T − ( λ − µ − q 10 ) t ) n + 1 ( λ − µ e ∫ p ( t | n ) f ( t ) dt 0 Coloniza0on ¡ outside ¡ t 1 ¡ occurred ¡at ¡t ¡ inside ¡ T ¡ t 2 ¡ n ¡ inside ¡ inside ¡

Framework ¡of ¡tes0ng ¡even ¡species ¡ addi0on ¡rate ¡using ¡phylogenies ¡ ¡ Birth-­‑death ¡model ¡ − ( λ − µ − q 10 ) t ) n − 1 e − ( λ − µ − q 10 ) t outside ¡ 2 (1 − e f ( t ) n − 1 ( λ − µ − q 10 ) f ( t | n ) = λ T − ( λ − µ − q 10 ) t ) n + 1 ( λ − µ e ∫ p ( t | n ) f ( t ) dt 0 Coloniza0on ¡ f ( t ) = [( q 10 + q 01 e ( q 10 + q 01 )( t − T ) ) q 01 ] N 0 ( t ) outside ¡ t 1 ¡ occurred ¡at ¡t ¡ inside ¡ T ¡ t 2 ¡ n ¡ inside ¡ inside ¡