Biogeographical Regions and Climate Change: Lanternfishes Shed Light on the Role of Climatic Barriers in the Southern Ocean
Résumé
To predict the spatial responses of biodiversity to climate change, studies typically rely on species-specific approaches, such as species distribution models. In this study, we propose an alternative methodology that investigates the collective response of species groups by modelling biogeographical regions. Biogeographical regions are areas defined by homogeneous species compositions and separated by barriers to dispersal. When climate acts as such a barrier, species within the same region are expected to respond similar to changing climatic conditions, enabling the prediction of entire region shifts in response to future climate scenarios. We applied this approach to the Southern Ocean, which exhibits sharp climatic transitions known as oceanic fronts, focusing on the mesopelagic lanternfishes (family Myctophidae). We compiled occurrence data for 115 lanternfish species from 1950 onwards and employed a network-based analysis to identify two major biogeographical regions: a southern and a subtropical region. These regions were found to be distinct, with minimal overlap in species distributions along the temperature gradient and a separation around 8°C, indicating that temperature likely acts as a climatic barrier. Using an ensemble modelling approach, we projected the response of these regions to future temperature changes under various climate scenarios. Our results suggest a circumpolar expansion of the subtropical region and a contraction of the southern region, with the Southern Ocean becoming a cul-de-sac for southern species. Ultimately, our results suggest that when support is found for the climatic barrier hypothesis, community-level models from a 'group first, then predict' strategy may effectively predict future shifts in species assemblages. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
RÉSUMÉ Les études prédictives sur les réponses spatiales de la biodiversité au changement climatique reposent généralement sur des approches espèce par espèce, comme les modèles de distribution d’espèces. Dans cette étude, nous proposons une méthodologie alternative qui explore la réponse collective de groupes d’espèces en modélisant des régions biogéographiques. Les régions biogéographiques sont des zones définies par une composition spécifique homogène et séparées par des barrières à la dispersion. Lorsque le climat agit comme une barrière, on s’attend à ce que les espèces d’une même région répondent de manière similaire à des changements de conditions climatiques, permettant ainsi de prédire les déplacements de régions entières en réponse à des scénarios climatiques futurs. Nous avons appliqué cette approche à l’Océan Austral, qui présente d’abruptes transitions climatiques correspondant à des fronts océaniques, en nous concentrant sur les poissons‐lanternes mésopélagiques (famille Myctophidae). Nous avons compilé des données d’occurrence pour 115 espèces de poissons‐lanternes depuis 1950, et effectué une analyse basée sur les réseaux pour identifier deux régions biogéographiques majeures : une région australe et une région subtropicale. Celles‐ci se sont révélées distinctes, avec un chevauchement limité entre les distributions d’espèces le long du gradient de température et une séparation autour de 8°C, ce qui indique que la température pourrait agir comme une barrière climatique. En appliquant une approche de modélisation d’ensemble, nous avons projeté la réponse de ces régions en fonction de futurs changements de température selon divers scénarios climatiques. Nos résultats suggèrent une expansion circumpolaire de la région subtropicale et une contraction de la région australe, où l’Océan Austral formerait un cul‐de‐sac pour les espèces polaires. Enfin, nos résultats suggèrent que, lorsque l’hypothèse d’une barrière climatique est vérifiée, les modèles de communautés suivant la stratégie “assembler, puis prédire” pourraient effectivement prédire les potentiels déplacements d’assemblages d’espèces.
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Cite 10.5281/zenodo.15341993 Ouvrage camlyr. (2025). camlyr/LanternfishBiogeography: First release for publication (Version v1.0.0). Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.15341993
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Cite 10.5281/zenodo.15295380 Jeu de données Rintz, C. L., & Hulley, P. A. (2025). Occurrence data of Electrona risso, Lampanyctus achirus, Lampanyctus australis, Lampanyctus intricarius (Family Myctophidae) (Version 1.0) [Dataset]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.15295380
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Cite 10.5281/zenodo.15306956 Jeu de données Rintz, C. L., & Koubbi, P. (2025). Occurrence data of Myctophidae family from REPCCOAI surveys (Version 1.0) [Dataset]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.15306956