Rastreando padrões, revelando processos: perspectivas evolutivas e cenários futuros na biogeografia marinha do Atlântico

Abstract

Esta tese investiga os padrões de diversidade e os processos evolutivos que moldam a biogeografia dos peixes recifais no Oceano Atlântico. Com foco em duas escalas distintas, nas ilhas tropicais da Dorsal Mesoatlântica e na extensão do Atlântico tropical e subtropical adjacente, a pesquisa combina análises filogenéticas, distribuição geográfica, atributos funcionais e cenários climáticos futuros para compreender como a biodiversidade marinha é construída, mantida e transformada ao longo do tempo. No primeiro capítulo, demonstra-se que o Arquipélago de São Pedro e São Paulo, Ascensão e Santa Helena formam uma unidade biogeográfica coesa, sustentada por um núcleo de espécies compartilhadas e características funcionais distintas tratando-se de espécies endêmicas e anfiatlânticas. Análises filogenéticas sugerem que eventos históricos, como variações no nível do mar e a presença de montes submarinos, contribuíram para a origem e persistência de linhagens endêmicas insulares. No segundo capítulo, são identificadas dezessete filorregiões no Atlântico, representando zonas de espécies com ancestralidade comum e história evolutiva compartilhada. A integração de dados filogenéticos com métricas de endemismo e diversidade possibilita uma bioregionalização complementar às abordagens tradicionais, baseadas apenas na composição taxonômica. Utilizando modelos climáticos projetados para o fim do século XXI, analisamos métricas de alfa diversidade filogenética e possíveis expansões e contrações no nicho térmico, em filorregiões com trajetórias climáticas distintas. Avaliamos também como as mudanças na temperatura média de temperatura do oceano desde a última máxima glacial podem ter impactado os níveis de endemismo filogenético observados atualmente. Além dos capítulos analíticos, esta tese é acompanhada pela publicação de uma base de dados abrangente e verificada por especialistas, produto de um extenso trabalho de compilação e validação que fornece um recurso valioso para futuras pesquisas em macroecologia e biogeografia marinha do Atlântico. Ao todo, a tese propõe uma abordagem integradora, aliando macroecologia e biogeografia evolutiva para ampliar o entendimento sobre os mecanismos que estruturam a biodiversidade marinha em múltiplas escalas. Ao reunir análises contemporâneas, reflexões teóricas e históricas, o trabalho contribui para o avanço da biogeografia marinha no Atlântico e reforça a importância de considerar o tempo profundo, obter dados robustos para o presente, e buscar entender futuros incertos nas estratégias de conservação da vida nos oceanos.

Abstract: This thesis investigates the patterns of diversity and the evolutionary processes shaping the biogeography of reef fishes in the Atlantic Ocean. Focusing on two distinct spatial scales, tropical islands of the Mid-Atlantic Ridge and the broader tropical and subtropical Atlantic, the research combines phylogenetic analyses, geographic distributions, functional traits, and future climate scenarios to understand how marine biodiversity is assembled, maintained, and reshaped over time. The first chapter demonstrates that St Paul?s Rocks, Ascension, and St Helena form a cohesive biogeographic unit, sustained by a core group of shared species and functional differences among endemic and amphi-Atlantic species. Phylogenetic analyses suggest that historical events such as sea-level fluctuations and the presence of now-submerged seamounts have contributed to the origin and persistence of island-endemic lineages. The second chapter identifies seventeen phyloregions across the Atlantic, each representing zones of species with shared ancestry and evolutionary history. By integrating phylogenetic data with endemism and diversity metrics, the study provides a complementary bioregionalization to traditional classifications based solely on taxonomic composition. Using climate models projected for the end of the 21st century, the study assesses shifts in phylogenetic alpha diversity and potential contractions or expansions of thermal niches across phyloregions with distinct climate trajectories. It also explores how post-glacial sea surface temperature changes may have shaped current levels of phylogenetic endemism. This thesis is supported by a publicly available, expert-validated dataset of Atlantic reef fish distributions and life-history traits (Appendix A), the product of a comprehensive, multi-year effort to compile and standardize biogeographic data. This dataset provides a robust foundation for this research and a valuable resource for future studies. Ergo, the thesis proposes an integrative approach that bridges macroecology and evolutionary biogeography to deepen our understanding of the mechanisms structuring marine biodiversity at multiple scales. By combining contemporary analyses with theoretical and historical reflections, this work contributes to the advancement of Atlantic marine biogeography and highlights the importance of embracing deep time, obtaining robust present-day data, and preparing for uncertain futures in ocean biodiversity conservation strategies.