• Energy Research
• 2021-2025close
• CA close
• University of California System close

AbstractIndirect climate effects on tree fecundity that come through variation in size and growth (climate-condition interactions) are not currently part of models used to predict future forests. Trends in species abundances predicted from meta-analyses and species distribution models will be misleading if they depend on the conditions of individuals. Here we find from a synthesis of tree species in North America that climate-condition interactions dominate responses through two pathways, i) effects of growth that depend on climate, and ii) effects of climate that depend on tree size. Because tree fecundity first increases and then declines with size, climate change that stimulates growth promotes a shift of small trees to more fecund sizes, but the opposite can be true for large sizes. Change the depresses growth also affects fecundity. We find a biogeographic divide, with these interactions reducing fecundity in the West and increasing it in the East. Continental-scale responses of these forests are thus driven largely by indirect effects, recommending management for climate change that considers multiple demographic rates.

As Earth’s climate has varied strongly through geological time, studying the impacts of past climate change on biodiversity helps to understand the risks from future climate change. However, it remains unclear how paleoclimate shapes spatial variation in biodiversity. Here, we assessed the influence of Quaternary climate change on spatial dissimilarity in taxonomic, phylogenetic, and functional composition among neighboring 200-kilometer cells (beta-diversity) for angiosperm trees worldwide. We found that larger glacial-interglacial temperature change was strongly associated with lower spatial turnover (species replacements) and higher nestedness (richness changes) components of beta-diversity across all three biodiversity facets. Moreover, phylogenetic and functional turnover was lower and nestedness higher than random expectations based on taxonomic beta-diversity in regions that experienced large temperature change, reflecting phylogenetically and functionally selective processes in species replacement, extinction, and colonization during glacial-interglacial oscillations. Our results suggest that future human-driven climate change could cause local homogenization and reduction in taxonomic, phylogenetic, and functional diversity of angiosperm trees worldwide.

Chez les mammifères, la variation des traits est souvent plus importante chez les mâles que chez les femelles. Cependant, à ce jour, seuls les traits morphologiques ont été étudiés. La dépense énergétique représente les coûts métaboliques de multiples traits physiques, physiologiques et comportementaux. La dépense énergétique pourrait présenter une plus grande variation masculine particulièrement élevée par un effet cumulatif si ces traits présentent principalement une plus grande variation masculine, ou une absence de plus grande variation masculine si beaucoup d'entre eux ne le font pas. Les différences entre les sexes dans la variation de la dépense énergétique ont été peu explorées. Nous avons analysé une grande base de données sur la dépense énergétique chez les humains adultes (1494 mâles et 3108 femelles) pour déterminer si les humains ont évolué en fonction des différences entre les sexes dans le degré de variation interindividuelle de la dépense énergétique. Nous avons constaté que, même en comparant statistiquement les hommes et les femmes du même âge, de la même taille et de la même composition corporelle, il y a beaucoup plus de variation dans le total, l'activité et la dépense énergétique de base chez les hommes. Cependant, avec le vieillissement, la variation de la dépense énergétique totale diminue, et parce que cela se produit plus rapidement chez les hommes, l'ampleur de la plus grande variation chez les hommes, bien que toujours importante, est atténuée dans les groupes d'âge plus âgés. Une variation considérablement plus grande des dépenses énergétiques totales et d'activité chez les hommes pourrait s'expliquer par une plus grande variation des niveaux d'activité quotidienne chez les hommes. La variation considérablement plus grande de la dépense énergétique basale chez les hommes est remarquable et peut s'expliquer, au moins en partie, par une plus grande variation chez les hommes de la taille des organes énergivores. Si la dépense énergétique est un trait qui intéresse indirectement les femmes lors du choix d'un partenaire sexuel, cela suggère que la dépense énergétique est soumise à la sélection sexuelle. Cependant, nous présentons un nouveau modèle énergétique démontrant qu'il est également possible que les femelles aient subi une pression de sélection stabilisatrice pour une dépense énergétique de base intermédiaire afin de maximiser l'énergie disponible pour la reproduction. En los mamíferos, a menudo se informa que la variación del rasgo es mayor entre los machos que entre las hembras. Sin embargo, hasta la fecha, principalmente solo se han estudiado rasgos morfológicos. El gasto de energía representa los costos metabólicos de múltiples rasgos físicos, fisiológicos y de comportamiento. El gasto de energía podría exhibir una variación masculina particularmente alta a través de un efecto acumulativo si esos rasgos exhiben en su mayoría una mayor variación masculina, o una falta de mayor variación masculina si muchos de ellos no lo hacen. Las diferencias de sexo en la variación del gasto energético se han explorado poco. Analizamos una gran base de datos sobre el gasto de energía en humanos adultos (1494 hombres y 3108 mujeres) para investigar si los humanos han evolucionado las diferencias sexuales en el grado de variación interindividual en el gasto de energía. Encontramos que, incluso cuando se comparan estadísticamente hombres y mujeres de la misma edad, altura y composición corporal, hay mucha más variación en el total, la actividad y el gasto energético basal entre los hombres. Sin embargo, con el envejecimiento, la variación en el gasto total de energía disminuye, y debido a que esto sucede más rápidamente en los hombres, la magnitud de una mayor variación masculina, aunque sigue siendo grande, se atenúa en los grupos de mayor edad. Una variación masculina considerablemente mayor tanto en el gasto energético total como en la actividad podría explicarse por una mayor variación masculina en los niveles de actividad diaria. La variación masculina considerablemente mayor en el gasto de energía basal es notable y puede explicarse, al menos en parte, por una mayor variación masculina en el tamaño de los órganos que demandan energía. Si el gasto de energía es un rasgo que es de interés indirecto para las mujeres al elegir una pareja sexual, esto sugeriría que el gasto de energía está bajo selección sexual. Sin embargo, presentamos un nuevo modelo energético que demuestra que también es posible que las hembras hayan estado bajo una presión de selección estabilizadora para un gasto energético basal intermedio para maximizar la energía disponible para la reproducción. In mammals, trait variation is often reported to be greater among males than females. However, to date, mainly only morphological traits have been studied. Energy expenditure represents the metabolic costs of multiple physical, physiological, and behavioral traits. Energy expenditure could exhibit particularly high greater male variation through a cumulative effect if those traits mostly exhibit greater male variation, or a lack of greater male variation if many of them do not. Sex differences in energy expenditure variation have been little explored. We analyzed a large database on energy expenditure in adult humans (1494 males and 3108 females) to investigate whether humans have evolved sex differences in the degree of interindividual variation in energy expenditure. We found that, even when statistically comparing males and females of the same age, height, and body composition, there is much more variation in total, activity, and basal energy expenditure among males. However, with aging, variation in total energy expenditure decreases, and because this happens more rapidly in males, the magnitude of greater male variation, though still large, is attenuated in older age groups. Considerably greater male variation in both total and activity energy expenditure could be explained by greater male variation in levels of daily activity. The considerably greater male variation in basal energy expenditure is remarkable and may be explained, at least in part, by greater male variation in the size of energy-demanding organs. If energy expenditure is a trait that is of indirect interest to females when choosing a sexual partner, this would suggest that energy expenditure is under sexual selection. However, we present a novel energetics model demonstrating that it is also possible that females have been under stabilizing selection pressure for an intermediate basal energy expenditure to maximize energy available for reproduction. في الثدييات، غالبًا ما يتم الإبلاغ عن تباين السمات بين الذكور أكثر من الإناث. ومع ذلك، حتى الآن، تمت دراسة السمات المورفولوجية فقط. يمثل إنفاق الطاقة التكاليف الأيضية للسمات الفيزيائية والفسيولوجية والسلوكية المتعددة. يمكن أن يُظهر الإنفاق على الطاقة تباينًا أكبر بين الذكور بشكل خاص من خلال تأثير تراكمي إذا كانت هذه السمات تُظهر في الغالب تباينًا أكبر بين الذكور، أو عدم وجود تباين أكبر بين الذكور إذا لم يفعل الكثير منهم ذلك. لم يتم استكشاف الاختلافات بين الجنسين في تباين إنفاق الطاقة إلا قليلاً. قمنا بتحليل قاعدة بيانات كبيرة حول إنفاق الطاقة لدى البشر البالغين (1494 من الذكور و 3108 من الإناث) للتحقيق فيما إذا كان البشر قد طوروا اختلافات بين الجنسين في درجة التباين بين الأفراد في إنفاق الطاقة. وجدنا أنه حتى عند المقارنة الإحصائية بين الذكور والإناث من نفس العمر والطول وتكوين الجسم، هناك تباين أكبر بكثير في إجمالي الإنفاق على الطاقة والنشاط والطاقة القاعدية بين الذكور. ومع ذلك، مع التقدم في السن، ينخفض التباين في إجمالي إنفاق الطاقة، ولأن هذا يحدث بسرعة أكبر لدى الذكور، فإن حجم التباين الأكبر للذكور، على الرغم من أنه لا يزال كبيرًا، يتم تخفيفه في الفئات العمرية الأكبر سنًا. يمكن تفسير التباين الأكبر للذكور في كل من إجمالي إنفاق الطاقة والنشاط من خلال التباين الأكبر للذكور في مستويات النشاط اليومي. يعد التباين الأكبر للذكور في إنفاق الطاقة القاعدية أمرًا ملحوظًا ويمكن تفسيره، جزئيًا على الأقل، بالتباين الأكبر للذكور في حجم الأعضاء التي تتطلب الطاقة. إذا كان إنفاق الطاقة سمة ذات أهمية غير مباشرة للإناث عند اختيار شريك جنسي، فإن هذا يشير إلى أن إنفاق الطاقة يخضع للانتقاء الجنسي. ومع ذلك، نقدم نموذجًا جديدًا للطاقة يوضح أنه من الممكن أيضًا أن تكون الإناث تحت ضغط اختيار مستقر لإنفاق طاقة قاعدية وسيطة لزيادة الطاقة المتاحة للتكاثر.