Geographic variation in neotropical bats : eco-evolutionary processes beyond acoustic diversification and community assembly patterns

Abstract

Investiguei a variação geográfica nos chamados de ecolocalização de morcegos neotropicais não filostomídeos em relação a fatores climáticos e ecológicos. Testei as hipóteses Sensory Drive e Jame´s rule para determinar se a componente de frequência constante dos chamados de ecolocalização do morcego pescador Noctilio leporinus ao longo da sua distribuição geográfica é influenciada pelo clima, o tamanho corporal e a relação com a filogenia da espécie (Capítulo II); estudei a variação acústica dos chamados de ecolocalização dos grupos de espécies Pteronotus fulvus x P. davyi, e P. psilotis x P. personatus nas zonas de contacto na América Central tentando elucidar diferenças acústicas associadas à distribuição geográfica teórica das espécies e a existência de distintos grupos fônicos (Capítulo III); e finalmente, descrevi os padrões espaço-temporais e espectrais de diversas comunidades acústicas de morcegos do Cerrado e do Pantanal, em relação a diferenças microclimáticas e tipo de habitat (Capítulo IV). Em paralelo, desenvolvi e divulguei diversos materiais gráficos de comunicação da ciência (Material de divulgação) (Capítulo VI). De acordo com a hipótese Sensory Drive, as frequências dos chamados de ecolocalização das espécies ao longo da sua distribuição variam em resposta a diferentes condições de atenuação atmosférica. De acordo com a Jame´s rule, para uma única espécie, o tamanho do corpo correlaciona-se com as condições de umidade e temperatura. Assim, investiguei a influência de fatores climáticos (umidade e temperatura) e do tamanho do corpo na variação geográfica dos chamados de ecolocalização de N. leporinus em um gradiente de umidade e temperatura ao longo da sua distribuição geográfica. Encontrei diferenças significativas na porção de frequência constante dos chamados de ecolocalização da espécie explicada principalmente pela umidade e pelo tamanho do corpo, apoiando parcialmente as duas hipóteses. A extensão em que as frequências mudam devido à variação do clima ou variação do tamanho do corpo mediada pelo clima difere entre as subespécies (tamanhos), sugerindo que tanto a seleção ecológica quanto a história filogenética desempenham um papel importante na divergência acústica da espécie. Para avaliar a variação acústica dos chamados de ecolocalização de grupos de espécies do gênero Pteronotus na América Central realizei um agrupamento hierárquico de k-means sobre componentes principais (HCPC) usando amostras acústicas do México, Honduras, El Salvador, Nicarágua e Costa Rica. Avaliei se essas diferenças acústicas estavam relacionadas com a distância e a localização geográficas. Encontrei evidências de simpatria para três grupos fônicos dentro de cada complexo de espécies, sem uma correspondência clara com a distribuição conhecida das espécies, sendo que as mudanças de frequência dos chamados de ecolocalização seguem um padrão semelhante à variação geográfica das espécies no tamanho do corpo. Concluo que estudos futuros na América Central deverão incluir a captura de espécimenes, marcação e gravação acústica individual para ajudar na resolução do dilema de distribuição levantado aqui. Finalmente, investiguei como a informação acústica (complexidade acústica) das primeiras duas horas de atividade dos morcegos após o pôr do sol muda em resposta à temperatura do ar, umidade relativa e tipo de habitat em comunidades de morcegos amostradas no Cerrado e Pantanal brasileiros. Encontrei padrões espectrais e temporais idiossincráticos nas diversas localidades amostradas no Cerrado e no Pantanal e um efeito significativo e positivo da temperatura na quantidade de informação acústica. Estudos anteriores sugerem que a temperatura é um fator que influencia a atividade de forrageio dos morcegos insetívoros, além da intensidade dos chamados de ecolocalização por meio do efeito da atenuação atmosférica do som. Estudos futuros são necessários para avaliar os efeitos das condições climáticas e da atividade dos morcegos na quantidade de informações capturadas pelos índices acústicos.

I investigated the geographic variation in the echolocation calls of non-phylostomid neotropical bats in relation to climatic and ecological factors. I tested the Sensory Drive Hypothesis and the Jame's rule to determine whether the constant frequency of the echolocation calls of the fishing bat Noctilio leporinus along its geographic distribution is influenced by climate, body size and the relationship with the species' phylogeny (Chapter II ); I studied the acoustic variation of echolocation calls of the species groups Pteronotus fulvus x P. davyi, and P. psilotis x P. personatus in the contact zones in Central America, trying to elucidate acoustic differences associated with the theoretical geographic distribution of the species and the existence of distinct phonic groups (Chapter III); and finally, I describe the spatiotemporal and spectral patterns of various acoustic bat communities from the Cerrado and Pantanal, in relation to microclimatic differences and habitat type (Chapter IV). In parallel, I develop and disseminate various graphic materials for science communication (Material de divulgação) (Chapter VI). According to the Sensory Drive hypothesis, the frequency of echolocation calls along the distribution of a species varies in response to different conditions of atmospheric attenuation. According to James' rule, for a single species, body size correlates with humidity and temperature conditions. Then, I investigated the influence of climatic factors (humidity and temperature) and body size on the geographic variation of the echolocation calls of N. leporinus across a gradient of humidity and temperature conditions along with its geographic distribution. I found significant differences in the constant frequency portion of species echolocation calls explained mainly by humidity and body size, partially supporting both hypotheses. The extent to which frequencies change due to climate variation or climate-mediated variation in body size differs between subspecies (sizes), suggesting that both ecological selection and phylogenetic history play an essential role in the acoustic divergence of the species. To assess the acoustic variation of echolocation calls of the genus Pteronotu’s species groups in Central America, I performed a hierarchical clustering of k-means on principal components (HCPC) using acoustic recordings from Mexico, Honduras, El Salvador, Nicaragua and Costa Rica. I assessed whether the acoustic differences were related to geographic distance and geographic location. I found evidence of sympatry for three phonic groups within each species complex, without a clear correspondence with the known species distribution. The frequency changes of echolocation calls follow a similar pattern to the body size geographic variation of species. I conclude that further studies in Central America should include specimen capture, tagging, and individual acoustic recording to help resolve the distribution dilemma raised here. Finally, I investigated how the acoustic information (acoustic complexity) during the first two hours of bat activity changes in response to air temperature, relative humidity, and habitat type. I found idiosyncratic spectral and temporal patterns in the different sampled locations in the Cerrado and Pantanal and a significant and positive effect of temperature on the amount of acoustic information. Previous studies suggest that temperature is a key factor influencing the foraging activity of insectivorous bats, and the intensity of echolocation calls through the effect of sound atmospheric attenuation. Yet, future studies are needed to assess the impact of weather conditions and bat activity on the amount of information captured by acoustic indices.