PhD Oral Exam - Pedro Henrique Pereira Braga, Biology

When studying for a doctoral degree (PhD), candidates submit a thesis that provides a critical review of the current state of knowledge of the thesis subject as well as the student’s own contributions to the subject. The distinguishing criterion of doctoral graduate research is a significant and original contribution to knowledge.

Once accepted, the candidate presents the thesis orally. This oral exam is open to the public.

Abstract

Climate plays a critical role in shaping the diversity, structure, and evolutionary history of ecological communities across spatial and temporal scales. In my thesis, I investigate how three dimensions of climate—average, variability, and frequency across space—determine the phylogenetic structure and climatic specialization of biological communities worldwide, first focusing on bats and then on tetrapods more broadly. In the first chapter, I explore how historical and contemporary processes, such as paleoclimatic stability, geographical isolation, and local diversification rates, influence the global phylogenetic structure of bat communities. The findings reveal that stable climates since the Last Glacial Maximum have promoted phylogenetic clustering, while geographical isolation and varying diversification rates further shape community structure across different scales. In the second chapter, I examine the underexplored role of the spatial frequency of climate—how often specific climatic conditions occur across space—on specialization within ecological communities. Through a combination of global empirical analyses of tetrapod distributions and theoretical simulations, I demonstrate that rare climates limit specialization, favouring the coexistence of generalists and specialists, whereas common climates promote specialization in tetrapod communities. Finally, in the third chapter, I investigate how climatic commonness and rarity influence the phylogenetic structure and suitability of tetrapod communities. Rare climates are less supportive of closely related species, with recent ecological dynamics playing a more significant role than deep evolutionary constraints. Overall, my thesis provides a comprehensive understanding of the multifaceted role of climate in shaping biodiversity, offering valuable insights into biodiversity responses to climatic variation, including ongoing rapid climate change.

Le climat joue un rôle crucial dans le façonnement de la biodiversité, la structure et l'histoire évolutive des communautés écologiques à différentes échelles spatiales et temporelles. Dans ma thèse, j'étudie comment trois dimensions du climat—la moyenne, la variabilité et la fréquence spatiale des conditions climatiques—déterminent la structure phylogénétique et la spécialisation climatique des communautés biologiques à l'échelle mondiale, en me concentrant sur les chauves-souris et les tétrapodes. Dans le premier chapitre, j'explore l'influence des processus historiques et contemporains, tels que la stabilité paléoclimatique, l'isolement géographique et des taux de diversification locale, sur la structure phylogénétique globale des communautés de chauves-souris. Les résultats montrent que les climats stables depuis le dernier maximum glaciaire favorisent le regroupement phylogénétique, tandis que l'isolement géographique et les taux de diversification variables modulent la structure des communautés à différentes échelles. Dans le deuxième chapitre, j'examine le rôle sous-estimé de la fréquence spatiale du climat—c'est-à-dire la récurrence de certaines conditions climatiques dans l'espace—sur la spécialisation au sein des communautés biologiques. Grâce à une combinaison d'analyses globales des tétrapodes et de simulations théoriques, je démontre que les climats rares limitent la spécialisation, favorisant la coexistence d'espèces généralistes et spécialistes, tandis que les climats communs favorisent la spécialisation. Enfin, dans le dernier chapitre, j'étudie comment la fréquence et la rareté climatiques influencent la structure phylogénétique et l'aptitude écologique des communautés de tétrapodes. Je constate que les climats rares sont moins favorables aux espèces étroitement apparentées, les dynamiques écologiques récentes jouant un rôle plus déterminant que les contraintes évolutives. Ma thèse approfondit notre compréhension du rôle complexe du climat dans la formation de la biodiversité, apportant des perspectives précieuses sur les réponses de la biodiversité aux variations climatiques, y compris le changement climatique en cours.