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Monarch butterflies (Danaus plexippus) have a unique yearly life cycle, in which successive generations breed and move northward from the southern USA in spring to the northern US and southern Canada by late summer; they overwinter in extremely restricted areas in central Mexico and along the California coast. Mexican overwintering populations have experienced significant mortality events recently, which have been hypothesized as increasing in frequency owing to climate change. Here, we test the hypothesis of climate-change causation of these mortality events, at least in part, finding significant local weather trends toward conditions lethal for monarch survival. We use ecological niche estimates and future climate projections to estimate future overwintering distributions; results anticipate dramatic reductions in suitability of present overwintering areas, and serious implications for local human economies.La mariposa monarca (Danaus plexippus) tiene un ciclo de vida singular, en el cual generaciones sucesivas se reproducen y migran hacia el norte, empezando en el sur de los Estados Unidos en la primavera y terminando en el norte de los Estados Unidos y sur del Canadá en verano. Pasan el invierno en unas pocas zonas muy restringidas del centro de México y la costa del estado de California. En tiempos recientes, las poblaciones en México han experimentado mortalidades significativas y se ha hipotetizado que la causa puede ser el cambio climático. En este artículo probamos, al menos en parte, la hipótesis del cambio climático como causa de estos eventos de mortalidad y encontramos un desplazamiento significativo del clima local hacia condiciones que son letales para la mariposa. Utilizamos estimados de nicho ecológico y proyecciones de climas futuros para definir futuras áreas de invernación. Nuestros resultados anticipan una reducción dramática en la calidad de estas áreas actuales e implicaciones serias para las economías locales.

The anisotropic structure of climatic space may cause significant (and to a large extent unappreciated) non-evolutionary niche shifts. This can be seen mostly in the context of spatial transferability of ecological niche models. We explore this effect using a virtual species in the United States. We created a simple virtual species by postulating its fundamental niche as an ellipse in a two-dimensional realistic climatic space. The climatic combinations defined by the ellipse were projected in the geography of the United States and 2 regions of equal area were selected. The structure of niche in the 2 areas is compared. It is shown that the 2 regions have differently positioned subsets of the environmental space, which creates "shifts" in the realized niches despite the fact that no evolution and no biotic interactions are present. The most parsimonious hypothesis when ecological niche modeling reveals shifts in the realized niche is that environmental space is heterogeneous. Without considering differences in the structure of environmental space no speculation about niche evolution or the role of competitors should be attempted.La estructura anisotrópica del espacio climático puede causar desplazamientos significativos no evolutivos en los nichos de las especies. Este efecto poco apreciado en la literatura se manifiesta con gran claridad cuando se realizan transferencias espaciales de modelos de nicho ecológico. Se explora este efecto utilizando una especie virtual en los Estados Unidos. Se creó una especie virtual simplificada postulando su nicho fundamental en forma de una elipse en un espacio realista de 2 dimensiones. Las combinaciones climáticas definidas por la elipse se proyectaron en la geografía de los Estados Unidos y se seleccionaron 2 regiones de igual superficie espacial. Se compara la estructura del nicho en las 2 regiones, mostrando que estas 2 regiones espaciales presentan subconjuntos distintos del espacio de variables ambientales, lo cual induce "desplazamientos" en los nichos realizados, a despecho de que no existió evolución del nicho fundamental y de que no hay competidores ni otras interacciones bióticas presentes. Al modelar nichos ecológicos y transferirlos espacialmente, si se revelan desplazamientos en los nichos realizados, la hipótesis más parsimoniosa para explicar los desplazamientos es que el espacio ambiental tiene diferente estructura en las diferentes localidades. Sin considerar la estructura del espacio ambiental no debe especularse sobre evolución del nicho, ni sobre posibles efectos bióticos sobre él.

The ecological niche of a parasite exists only at the nexus of certain abiotic and biotic conditions suitable for both the definitive and intermediate hosts. However, the life cycles of most parasites are not known, or are poorly known, and using known ranges of hosts to find endemic parasitic infections has been difficult. However, with ecological niche modeling, we can create potential range maps using known localities of infection. Testing the validity of such maps requires knowledge of the localities of other parasites with common history. Here, we find that the ecological niche of a tapeworm parasite of voles, Paranoplocephala macrocephala (Cestoda: Anoplocephalidae), allows prediction of the presence (in ecological and geographic space) of 19 related parasite species from 3 genera in 23 different hosts throughout the Nearctic. These results give credence to the idea that this group shares similar life cycle requirements despite phylogenetic distance. This work further validates ecological niche modeling as a means by which to predict occurrence of parasites when not all facets of the life cycle are confirmed. Such inductive methods create the opportunity for deducing potential reservoir or intermediate hosts, and complementing studies of parasite biodiversity and community ecology.El nicho ecológico de un parásito existe sólo cuando coinciden condiciones abióticas y bióticas necesarias para los hospederos definitivos e intermediarios. No obstante, los ciclos de vida de la mayoría de los parásitos son poco conocidos; el usar áreas de distribución de hospederos para encontrar áreas endémicas de parasitismo ha resultado difícil. Con el modelado de nicho, se pueden producir mapas del área de distribución potencial con base en sitios conocidos de presencia. Para probar la validez de estos mapas, se requiere el conocimiento de sitios de presencia de otros parásitos relacionados. En este estudio, encontramos que el nicho ecológico de un gusano parásito de ratones, Paranoplocephala macrocephala (Cestoda: Anoplocephalidae) permite predecir la presencia de 19 especies relacionadas de parásitos de 3 géneros en 23 diferentes hospederos a través del Neártico. Estos resultados apoyan la idea de que este grupo comparte una historia filogenética común que se refleja en nichos compartidos y que el modelado de nichos ofrece una manera de predecir la presencia de parásitos aunque no se conozcan todos los detalles de su ciclo de vida. Estos métodos permiten deducir reservorios u hospederos para estos parásitos.

Modeling ecological niches of species as a means to predict geographic distributions is a growing field that has been applied to numerous challenges of importance in ecology, systematics, and human well-being. The increasing availability and variety of such predictive algorithms requires testing their performance. In this study, we compare 6 such algorithms (Maxent, BioMapper, DOMAIN, FloraMap, the genetic algorithm GARP, and weights of evidence) as regards their ability to predict the geographic distributions of 10 species of Mexican birds for which ample distributional data are available. The results of this study nevertheless led to reflections on how model quality should be evaluated.La predicción de las distribuciones geográficas de las especies obtenida mediante el modelado de sus nichos ecológicos, representa una línea de investigación en expansión, la cual ha sido aplicada en múltiples áreas de conocimiento tales como ecología, sistemática y salud pública. La creciente disponibilidad y variedad de tales métodos y algoritmos de predicción determina su evaluación como necesaria. En este estudio, comparamos 6 algoritmos (Maxent, BioMapper, Domain, FloraMap, GARP, Weights of Evidence) con respecto a su habilidad para predecir las distribuciones geográficas de 10 especies de aves de México, para las cuales se cuenta con suficientes datos distribucionales. No obstante, los resultados de nuestro estudio sugieren la necesidad de elaborar nuevos criterios para la evaluación de modelos.

Parsimony analysis of endemism (PAE) has become a popular analytical approach in efforts to map the biogeography of Mexican biotas. Although attractive, the technique has serious drawbacks that make correct inferences of biogeographic history unlikely, which has been noted amply in the broader literature.El PAE se ha convertido en un método popular en los esfuerzos por resumir, en forma de mapas, la biogeografía de la biota de México. A pesar de su atractivo, la técnica tiene problemas serios que impiden que las conclusiones resultantes sean las correctas. Estos problemas se han hecho ampliamente evidentes en la literatura sobre este campo.