L’évolution des biomes chez la sous-famille des Cercidoideae (Fabaceae/Leguminosae)

Abstract

Certaines lignées de plantes tendent à rester dans le même biome au cours du temps (conservatisme de biome), tandis que d’autres semblent s’adapter plus facilement à de nouveaux biomes (changements de biome). Les ~396 espèces (14 genres) de la sous-famille des Cercidoideae se retrouvent dans plusieurs biomes à travers le monde, en particulier dans les régions tropicales de l’Amérique du Sud, de l’Asie et de l’Afrique. Ces espèces diffèrent aussi au niveau de leur port, pouvant être des arbres, arbustes, lianes ou herbacées. Après avoir établi une liste révisée d’espèces de la sous-famille, incluant tous les synonymes connus et leurs noms acceptés, des données d’occurrence ont été téléchargées depuis le Global Biodiversity Information Facility (GBIF) et d’autres bases de données d’herbiers. Après avoir nettoyé les données d’occurrences, des cartes de répartition des espèces ont été produites. Ces cartes ont été comparées avec des cartes publiées de biomes tropicaux afin d’attribuer chaque espèce à un biome et à un continent. Les biomes de forêt tropicale humide (179 espèces), de savane (117 espèces), succulent (65 espèces) et tempéré (7 espèces et sous-espèces) ont été identifiés comme importants pour décrire la répartition globale des Cercidoideae, avec plusieurs espèces se trouvant dans plus d’un biome. Après avoir reconstruit une phylogénie calibrée dans le temps, nous avons effectué des estimations de caractères ancestraux afin d’évaluer le nombre et la direction des changements de biome, de port et de continent. Les analyses suggèrent que plusieurs changements de biomes ont eu lieu dans l’histoire évolutive de la sous-famille, les changements du biome succulent à la forêt tropicale humide et de la forêt tropicale humide à la savane étant les plus communs, tandis qu’il n’y avait aucun changement depuis la savane. Sept changements de port ont eu lieu, dont trois qui sont associés à des changements de biome (un est caractéristique du genre Tylosema (Schweinf.) Torre & Hillc., un du genre Lysiphyllum (Benth.) de Wit et un de l’espèce Phanera retusa Benth.). Les analyses montrent aussi que les changements de biomes tendent à avoir lieu au sein d’un même continent et que les dispersions vers de nouveaux continents tendent à se produire au sein d’un même biome. Par contraste avec d’autres sous-familles de légumineuses plus conservées au niveau des biomes, les changements fréquents observés au sein des Cercidoideae suggèrent une capacité d’adaptation à des environnements significativement différents à travers le temps.

Some plant lineages remain within the same biome over time (biome conservatism), whereas others seem to adapt more easily to new biomes (biome shifts). The ~396 species (14 genera) in subfamily Cercidoideae of Leguminosae (Fabaceae) are found in many biomes around the world, particularly in the tropical regions of South America, Asia and Africa, and display a variety of habits/growth forms (small trees, shrubs, lianas and herbs). After establishing an updated expert-verified species list, including all known synonyms and their accepted names, we downloaded and cleaned occurrence records from the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) and other herbarium databases to produce species distribution maps. These maps were compared with existing biome maps to attribute species to biomes and continents. Rainforest (179 species), savanna (117 species), succulent (65 species) and temperate (7 species and subspecies) biomes were found to be important in describing the global distribution of Cercidoideae, with many species occurring in multiple biomes. After reconstructing a time-calibrated phylogeny, we performed ancestral state reconstructions to evaluate the number and direction of shifts in biome, habit and continents. Analyses suggest multiple biome shifts throughout the phylogeny, shifts from succulent to rainforest and from rainforest to savanna being the most common, while no shifts were observed from the savanna. Seven shifts in habit occurred, of which at least three were associated with biome shifts (one subtends the genus Tylosema (Schweinf.) Torre & Hillc., one subtends the genus Lysiphyllum (Benth.) de Wit and one occurs in Phanera retusa Benth.). Analyses also show that biome shifts tend to occur within the same continent and that dispersals to new continents tend to occur within the same biome. In contrast to other more biome-conserved legume subfamilies, the frequent shifts observed in Cercidoideae suggest ability for adaptation to significantly different environments through time.