Biases in the study of relationships between biodiversity dynamics and fluctuation of environmental conditions

Stéphane Jouve, Bastien Mennecart, Julien Douteau, and Nour-Eddine Jalil

Plain Language Abstract

Recent study considered the evolution of marine crocodylomorphs in comparison with the fluctuations of sea surface temperature and sea level and suggested a possible correlation of the evolution of a part of these taxa with the sea surface temperature. We tested the impact of inserting new material and species described since the publication of that paper two years ago, on the suggested correlations to determine the reliability of the results. The insertion of unidentified teleosauroids at the specific and generic level in time bins where previous analyses considered the absence of any marine crocodylomorph, and some taxonomical corrections have also been tested. Each of these corrections impacts on the results, and most of them drives to the opposite conclusion than the original work, a better correlation of the marine crocodylomorph diversity with the sea level than with the sea surface temperature. When all corrections are considered, no correlations are found with any of the environmental fluctuations tested. These results point out the crucial importance of taxonomical work in diversity studies to provide more reliable results.

Resumen en Español

Sesgos en el estudio de las relaciones entre la dinámica de la biodiversidad y la fluctuación de las condiciones ambientales

Durante las últimas décadas, han aumentado notablemente los estudios que revisan las correlaciones entre la dinámica de la diversidad y diversas variables ambientales, pero se han reconocido numerosos sesgos que afectan a estos análisis. Los estudios recientes que consideran la evolución de los cocodrilomorfos marinos en comparación con las fluctuaciones de la temperatura de la superficie del mar y el nivel del mar obtuvieron resultados contradictorios. Sin embargo, consideramos un análisis de la diversidad publicado dos años antes de nuestra investigación, y advertimos varios problemas taxonómicos (nuevo material y especies descritos con posterioridad a la publicación de este artículo, talatosuquios no identificados en los periodos de tiempo en los que análisis previos consideraron la ausencia de cualquier cocodrilomorfo marino, y algunas correcciones taxonómicas). Aquí ponemos a prueba el impacto de la actualización del conjunto de datos sobre estos resultados. También ponemos a prueba las consecuencias del intervalo de tiempo considerado y varios métodos en la reconstrucción de la curva de temperatura superficial del mar.

Cada una de estas correcciones y modificaciones influye notablemente en los resultados, y la mayoría de ellos conducen a una conclusión diferente a la de la obra original. Estos resultados señalan la importancia crucial del trabajo taxonómico en los estudios de diversidad para proporcionar resultados fiables, como el método utilizado para construir las aproximaciones.
Los resultados contradictorios aquí obtenidos cuestionan la veracidad de las correlaciones propuestas hasta ahora entre la evolución de los cocodrilomorfos y las aproximaciones ambientales. La revisión taxonómica y filogenética profunda debe llevarse a cabo antes de estudiar la evolución de la diversidad de un grupo. Esto también cuestiona fuertemente el uso de la Base de Datos de Paleobiología (Paleobiology Database) en análisis de diversidad cuando el grupo estudiado aún no ha sido revisado y, además, hay que tener en cuenta que en este conjunto de datos se encuentran numerosas especies dudosas del siglo XIX.

Palabras clave: talatosuquios; curvas de diversidad; sesgos; evolución; fluctuaciones ambientales

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

Biais dans les études de la dynamique de biodiversité comparées aux fluctuations des conditions environnementales.

Durant les dernières décennies le nombre des études testant les corrélations entre la dynamique de diversité biologique et différentes variables environnementales ont augmentées de manières considérables, mais de nombreux biais affectant ces analyses ont été identifiés. Plusieurs études récentes ont considérées l'évolution des crocodylomorphes marins en comparaison des fluctuations de la température des eaux marines de surface et du niveau marin, et ont obtenu des résultats contradictoires. Nous avons considéré une étude publiée deux ans avant notre travail et y avons apporté plusieurs corrections taxonomiques (nouveaux matériels et espèces, introduction de crocodylomorphes marins non identifiés dans des niveaux où les analyses précédentes ont considéré une absence totale de crocodylomorphes, et plusieurs corrections taxonomiques). Nous avons donc testé l'impact de ces modifications des jeux de données, mais aussi l'impact du choix de l'intervalle de temps considéré ainsi que plusieurs méthodes de reconstruction des courbes de température des eaux de surface sur les résultats.

Chacune des corrections et modifications apportée impacte considérablement les résultats, et la plupart d'entre eux conduisent à des conclusions différentes de celles de l'article original. Ces résultats démontrent clairement que le travail taxonomique est crucial pour la fiabilité des analyses de diversité, tout comme les méthodes de reconstruction des proxys.
Les résultats contradictoires obtenus ici nous questionnent aussi sur la fiabilité des corrélations proposées jusqu'à présent entre l'évolution des crocodylomorphes et celle des variables environnementales. De profondes révisions taxonomique et phylogénétique devraient ainsi être menées avant toute étude de l'évolution de diversité d'un groupe donné. Ils posent aussi la question de l'utilisation de la base de données Paleobiology database pour les analyses de diversité quand le groupe étudié n'a pas encore fait l'objet d'une révision et que de nombreuses espèces du XIXème siècle de validité douteuse sont considérées dans les données.

Mots clef : Thalattosuchiens ; courbes de diversité ; biais, évolution, fluctuations environnementales.

Translator: Authors

Deutsche Zusammenfassung

Biase bei der Untersuchung von Beziehungen zwischen Biodiversitäts-Dynamiken und Fluktuation von Umweltbedingungen

Während des letzten Jahrzehnts haben Untersuchungen über die Beziehungen der Biodiversitätsdynamiken mit verschiedenen Umweltvariablen stark zugenommen, jedoch wurden zahlreiche Biase erkannt, welche diese Analysen beeinflussen. Neuste Untersuchungen über die Evolution von marinen Crocodylomorphen im Vergleich mit den Fluktuationen der Oberflächenwassertemperatur und dem Meeresspiegel ergaben widersprüchliche Ergebnisse.

Wir haben jedoch eine Diversitätsanalyse, die zwei Jahre vor unserer Arbeit veröffentlicht wurde betrachtet und bemerkten einige taxonomische Aspekte (neues Material und Arten, die seit der Veröffentlichung beschrieben wurden, nicht identifizierte Thalattosuchier in Time Bins für die vorherige Analysen die Abwesenheit jeglicher mariner Crocodylomorpher erwogen haben und einige taxonomische Korrekturen).Hier testen wir die Auswirkungen der Datensatz-Aktualisierung auf diese Ergebnisse. Ebenso testeten wir die Auswirkungen des betrachteten Zeitraums und verschiedene Methoden zur Rekonstruktion der Oberflächenwasser-Temperaturkurve.

Jede der Korrekturen und Modifikationen beeinflusst die Ergebnisse stark und die meisten führen zu unterschiedlichen Rückschlüssen als in der Originalarbeit. Diese Ergebnisse zeigen auf, wie wichtig taxonomische Arbeiten für zuverlässige Ergebnisse bei Diversitätsstudien sind, wie bei der Methode die zur Entwicklung der Proxies verwendet wurde. Die widersprüchlichen Ergebnisse die hier erzielt wurden stellen die Verlässlichkeit der bisher vorgeschlagenen Korrelationen zwischen der Evolution der Crocodylomorphen und den Umwelt-Proxies infrage. Es sollte eine tiefgreifende taxonomische und phylogenetische Überarbeitung durchgeführt werden, bevor die Diversitätsevolution einer Gruppe untersucht wird. Dies stellt auch die Nutzung der Paläobiologie Datenbank bei Diversitätsanalysen ernsthaft in Frage, wenn die untersuchte Gruppe noch nicht überprüft wurde und diese zahlreichen, zweifelhaften Arten aus dem 19. Jahrhundert in dieser Datenbank berücksichtigt werden.

Schlüsselwörter: Thalattosuchier; Diversitätskurven; Biase; Evolution; Umweltschwankungen

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa