Strong phylogenetic signal and models of trait evolution evidence phylogenetic niche conservatism for seagrasses

Phylogenetic signal (PS) is the propensity of closely related species to resemble each other. PS has been tested across clades of terrestrial plants; however, insight for seagrasses is still lacking. Signatures of PS and models of niche (trait) evolution can help to detect phylogenetic niche conservatism (PNC), that is, close relatives live in comparable niches.The initial goal of this study was to assess the pattern of PS for the world's seagrasses, by testing the non-independence of phylogenetic relatedness and seagrass species traits. A phylogeny of 49 seagrasses was constructed, together with a matrix of nine traits covering morphological, life-history and reproductive attributes. PS of traits was tested through complementary indices (Pagel's lambda, Blomberg's K, Moran's I and Abouheif's Cmean). Three models of niche evolution (Brownian Motion, BM; Ornstein-Uhlenbeck, OU; Early Burst, EB) were then fitted to each trait and the multivariate trait matrix.Results supported the existence of strong PS for seagrasses, with a particularly large effect size for seagrass reproductive traits, which followed an EB evolution model. Local Indicators of Phylogenetic Association (local autocorrelation metrics that can help to identify areas of large autocorrelation) supported the presence of PS across seagrass lineages/clades, supported by the dominance of OU as the most parsimonious trait evolution model.The pattern of strong PS seems to be a consequence of long-term PNC of seagrass traits after initial radiation.Synthesis: Our study highlights the relevance of evolution from common ancestors and shared history underpinning large seagrass phylogenetic structuring. La senal filogenetica (SF) es la tendencia de especies emparentadas evolutivamente de parecerse unas a otras. La SF se ha contrastado para clados de plantas terrestres, pero se desconoce si se aplica a fanerogamas marinas. La combinacion de indicaciones de SF y modelos de evolucion de nichos (rasgos) ayudan a detectar patrones de Conservacion de Nicho Filogenetico (CNF); es decir, si especies emparentadas viven en nichos similares.El objetivo de este estudio fue estimar el patron de SF para las fanerogamas del mundo, contrastando la independencia de las relaciones de parentesco filogenetico y los rasgos de dichas especies. Construimos una filogenia de 49 especies, junto a una matriz de 9 rasgos funcionales, que cubrian aspectos morfologicos, reproductivos y de ciclo de vida. La SF de los rasgos funcionales se contrasto mediante indices complementarios (lambda de Pagel, K de Blomberg, I de Moran y la Cmedia de Abouheif). Tres modelos de evolucion de nicho (Movimiento Browniano, BM; Ornstein-Uhlenbeck, OU; Explosion temprana, EB) se ajustaron a cada rasgo funcional y la matriz multivariante de rasgos.Los resultados mostraron la presencia de una fuerte SF, con un tamano del efecto particularmente grande para los rasgos reproductivos, que siguieron un modelo de explosion temprana. Indicadores locales de asociacion filogenetica (metricas de autocorrelacion locales que ayudan a detector areas de alta autocorrelacion) mostraron la presencia de SF para ciertos clados/linajes, apoyados por el dominio del modelo OU como el mas parsimonioso de evolucion.El patron de fuerte SF parece consecuencia de CNF de los rasgos funcionales a largo plazo, despues de una radiacion inicial.Sintesis: Nuestro estudio demuestra la relevancia de la evolucion de las fanerogamas marinas desde ancestros comunes, con una gran historia evolutiva compartida, como responsable de la estructuracion filogenetica de dichas fanerogamas. Our study highlights the relevance of evolution from common ancestors and shared history underpinning large seagrass phylogenetic structuring.image