Projekt

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Global Legume Diversity Patterns: Macroevolutionary and Ecological Processes Shaping Biodiversity

Gesuchsteller/in Hughes Colin Edward
Nummer 156140
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Institut für Systematische Botanik und Botanischer Garten Universität Zürich
Hochschule Resource not found: 'b34c30d6-c98e-4f29-90cd-16df91df0771'
Beginn/Ende 01.01.2015 - 30.09.2018
Bewilligter Betrag 427'066.00
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Keywords (8)

species distribution modeling; Mimosoideae; next generation sequencing; biogeography; Lupinus; phylogeny; biodiversity; Leguminosae

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Globale Muster der Diversität von Leguminosen: Formung von Bioversität durch makroevolutive und ökologische Prozesse
Lay summary

Seit die ersten Naturforscher vor über 200 Jahren beobachtet haben, dass verschiedenen Gruppen von Organismen auf bestimmte Teile der Welt beschränkt sind, versuchen Biologen zu verstehen, was die Verteilung des Lebens auf der Erde bestimmt. Die meisten Organismengruppen haben geographisch und ökologisch beschränkte Verbreitungen. Beispielsweise sind über die Hälfte aller Pflanzenfamilien auf die Tropen beschränkt; moderne Lemuren kommen nur auf Madagaskar vor; fast alle Kakteen wachsen natürlich nur in der Neuen Welt. Zudem ist die Diversität sehr ungleich auf dem Planeten verteilt. Die Tropen beinhalten über die Hälfte der Arten der Erde und sogennante Biodiversitätszentren haben ein Mehrfaches der Artenzahl von anderen Gebieten. Trotz des langwährenden Interesses um zu verstehen, wie diese Diversitätsmuster evolviert sind, wissen wir sehr wenig über die Mechanismen, die der Entstehung und Erhaltung der Bioversität auf diesem Planeten zugrunde liegen.

200 Jahre später haben wir nun viel mehr Informationen darüber, wo Arten wachsen, in der Form von detaillierten Datenbanken und Karten. Wir können auch massive neue DNA Sequenzdaten generieren um die evolutive Geschichte zu rekonstruieren, und wir haben ausgefeilte Werkzeuge um Diversifizierung nachzuvollziehen, sowohl in der Zeit als auch innerhalb und zwischen grossen ökologischen Zonen. Diese neue Daten und analytischen Ansätze eröffnen neuartige Möglichkeiten um die geographische, ökologische und historischen Faktoren herauszuarbeiten, die die Verteilung der Biodiversität bestimmen. In diesem Projekt untersuchen wir die globale Diversität einer der artenreichsten, am weitesten verbreiteten und wirtschaftlich wichtigen Pflanzenfamilien, den Leguminosen (Hülsenfrüchtlern). Indem wir die evolutive Geschichte von Leguminosengruppen über weite ökologische Gradienten und Kontinente hinweg untersuchen, werden wir neue Einblicke in die makroevolutiven und ökologischen Prozesse gewinnen, die Biodiversität bestimmen.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 16.12.2014

Lay Summary (Englisch)

Lead
Global Legume diversity patterns: macroevolutionary and ecological processes shaping biodiversity
Lay summary

Ever since the first natural historians observed that different groups of organisms are restricted to particular areas of the world more than two hundred years ago, biologists have been trying to understand what determines the distribution of Life on Earth. Most groups of organisms occupy geographically and ecologically restricted distributions. For example, more than half of all plant families, including for instance the palms, are restricted to the tropics; modern lemurs occur only in Madagascar; almost all the cacti grow naturally only in the New World. Furthermore, diversity is also very unevenly distributed across the planet. The tropics harbour most of the Earth’s species, the New World tropics are much more species-rich than tropical Africa, so called biodiversity hotpots contain many times more species than other areas. Despite longstanding interest in understanding how these diversity patterns evolved, we still know very little about the mechanisms underpinning the origins and maintenance of biodiversity across the planet.

Two hundred years later, we now have much more information about where species grow, in the form of detailed species occurrence databases and maps. We can also generate massive new DNA sequence data sets to reconstruct evolutionary history, and we have sophisticated tools to track diversification through time, across continents and within and among major ecological zones, or biomes. These new data and analytical tools provide unprecedented opportunities to quantify the geographical, ecological and historical factors that determine the distribution of biodiversity. In this research project we are investigating global diversity patterns for one of the most diverse, widely distributed and economically important plant families, the legumes. By reconstructing the evolutionary history of legume groups spanning extended ecological gradients across continents we aim to gain new insights into the macroevolutionary and ecological processes shaping biodiversity.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 16.12.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
International Botanical Congress, IBC Solving difficult phylogenetic problems in Leguminosae (Fabaceae) using multiple genome-scale data sets 23.07.2017 Shenzhen, Hughes Colin Edward; Ringelberg Jens;
Macroecology in Space & Time: 10th Annual Meeting Ecological Society of Germany, Austria & Switzerland Testing global-scale succulent biome phylogenetic conservatism in legumes: is the succulent biome real? 19.04.2017 Vienna, Ringelberg Jens; Hughes Colin Edward;


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
135522 The Biogeography and Evolutionary Dynamics of Legume Diversification 01.11.2011 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

The uneven geographic distribution of evolutionary lineages and diversity across the planet is one of the most striking and pervasive features of biodiversity. Understanding the processes and factors that determine the spatial distribution of life on Earth and how diversity evolves are central goals of evolutionary biology. Using comparative approaches and one of the most evolutionary successful families of flowering plants, the legumes as a study system, this proposal aims to address a set of inter-related questions about global plant diversity patterns: (i) what are the geohistorical and ecological processes that shape the global distribution of plant species diversity and the geographic turnover of phylogenetic clades across space? (ii) What are the environmental, ecological and geohistorical factors constraining clades in space? (iii) What are the relative contributions of dispersal limitation and phylogenetic niche conservatism in generating global patterns of diversity? (iv) Are there correlations between rates of species diversification and rates of niche evolution? (v) Do diversification rate shifts coincide with biome shifts, and to what extent do diversification trajectories vary amongst evolutionary lineages, geographical regions and biomes?To address these questions we will make use of recent developments in comparative phylogenomics and global-scale species distribution modelling to quantify phylogenetic turnover and the ecological factors underlying patterns of diversity across two complementary global-scale ecological gradients: one in the tropical lowlands using mimosoid legumes as the study clade, and the other spanning temperate lowlands and mountains using the genus Lupinus. Both these gradients extend across a broad spectrum of environmental conditions and vegetation types as well as multiple continents separated by geographical disjunctions. For both study clades we will generate new genome-scale DNA sequence datasets using NGS approaches to generate robust, large and densely sampled phylogenies spanning broad phylogenetic, geographical and ecological ranges. Using burgeoning new sources of species occurrence data, we will generate species distribution models to provide objective, quantitative, statisically testable and geographically resolved ecological output values incorporating both geography and the environment. By modelling the spatial distribution of species or clades and correlating the ranges along climatic gradients with their phylogenetic relatedness, the historical and ecological factors that determine species diversity patterns can be studied within a single framework. By incorporating diversification rates estimated across all branches of the phylogenies, this provides a powerful approach to determine the factors and processes underlying the uneven spatial distribution of biodiversity.
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