Phylogenetic overdispersion of plant species in southern Brazilian savannas

ABSTRACT

Ecological communities are the result of not only present ecological processes, such as competition among species and environmental filtering, but also past and continuing evolutionary processes. Based on these assumptions, we may infer mechanisms of contemporary coexistence from the phylogenetic relationships of the species in a community. We studied the phylogenetic structure of plant communities in four cerrado sites, in southeastern Brazil. We calculated two raw phylogenetic distances among the species sampled. We estimated the phylogenetic structure by comparing the observed phylogenetic distances to the distribution of phylogenetic distances in null communities. We obtained null communities by randomizing the phylogenetic relationships of the regional pool of species. We found a phylogenetic overdispersion of the cerrado species. Phylogenetic overdispersion has several explanations, depending on the phylogenetic history of traits and contemporary ecological interactions. However, based on coexistence models between grasses and trees, density-dependent ecological forces, and the evolutionary history of the cerrado flora, we argue that the phylogenetic overdispersion of cerrado species is predominantly due to competitive interactions, herbivores and pathogen attacks, and ecological speciation. Future studies will need to include information on the phylogenetic history of plant traits.

RESUMO

Comunidades ecológicas resultam não somente de processos ecológicos atuais, como a competição e os filtros ambientais, mas também de processos evolutivos passados e contínuos. Com base nessas premissas, podemos inferir mecanismos de coexistência contemporânea a partir das relações filogenéticas das espécies em uma comunidade. Estudamos a estrutura filogenética das comunidades de plantas de quatro áreas de cerrado, no Sudeste do Brasil. Calculamos duas medidas das distâncias filogenéticas das espécies amostradas. Estimamos a estrutura filogenética comparando suas distâncias observadas com a distribuição dessas distâncias em comunidades nulas. Obtivemos comunidades nulas aleatorizando as relações filogenéticas do banco regional de espécies. Encontramos uma dispersão filogenética de espécies de cerrado. Há várias explicações para essa dispersão, dependendo da história filogenética dos traços e das interações ecológicas contemporâneas. Entretanto, com base nos modelos de coexistência entre árvores e gramíneas, nas forças ecológicas dependentes da densidade e na história evolutiva da flora do cerrado, argumentamos que a dispersão filogenética das espécies do cerrado é predominantemente devida às interações competitivas, aos ataques de herbívoros e patógenos e à especiação ecológica. Estudos futuros precisarão incluir informações sobre a história filogenética dos traços das plantas.