Evolution of the preformative molt in Cardinalidae correlates with transitions from forest to open habitats

Abstract

We explored adaptive factors affecting the preformative molt in the passerine family Cardinalidae, and concluded that the ancestor inhabited forest habitats and underwent a partial preformative molt that included wing coverts but not primaries. Later radiations within the family appeared to be characterized by transitions from forests toward more open habitats, and such transitions also correlated positively with increased preformative molt investment, plumage signaling, and flight. While previous studies had highlighted the role of time and energy constraints in the evolution of the preformative molt in passerines, we conclude that adaptation to the physical environment has had a greater influence than constraints on the evolution of this molt in Cardinalidae. Using molt data from 430 individuals from 41 of the 51 Cardinalidae species, we tested whether social and environmental factors (delayed plumage maturation and habitat openness), as well as that of physiological and time constraints (body mass, migration distance, and breeding latitude), have influenced the evolution of the preformative molt in this family. We predicted that these five factors could relate to the extent of the preformative molt in terms of energy investment, plumage signaling, and flight. We also examined whether or not the presence of an auxiliary preformative molt correlated to the extent of the preformative molt. We found a strong phylogenetic signal for the preformative molt in Cardinalidae due to shared ancestry, with habitat openness correlating significantly with increased molt extent. We also found a very strong relationship with the auxiliary preformative molt, indicating that both episodes form part of the early life molt strategy in this family. Evolutionary histories and the environments to which each taxonomic group has adapted can diverge across passerines, and we expect that future studies will further discover the nature and strength of the evolutionary drivers of preformative molt.

Estudiamos una serie de factores adaptativos que pueden afectar la muda preformativa en la familia de paseriformes Cardinalidae, y concluimos que su antepasado fue un habitante forestal con una muda preformativa parcial que incluía coberteras alares pero no primarias. Descubrimos que las radiaciones posteriores dentro de la familia se caracterizaron por transiciones de bosques a hábitats más abiertos, y que esas transiciones también se correlacionaron positivamente con una mayor inversión y señalización de la muda preformativa, incluida una mayor frecuencia en la sustitución de primarias. Si bien estudios previos habían destacado el papel de las limitaciones de tiempo y energía en la evolución de la muda preformativa en paseriformes, descubrimos que la adaptación al entorno físico ha tenido una mayor influencia en la evolución de las especies de Cardinalidae que las restricciones temporales o energéticas. Analizamos los datos de muda de 41 de las 51 especies de Cardinalidae para probar si los factores sociales y ambientales (maduración retrasada del plumaje y la apertura del hábitat), así como las restricciones fisiológicas y temporales (masa corporal, distancia de migración y latitud de reproducción) han influido en la evolución de la muda preformativa en esta familia. Estimamos si la evolución de cada uno de estos cinco predictores se correlacionó con la inversión de energía, la señalización del plumaje y el vuelo. También examinamos su relación con la muda preformativa auxiliar. Encontramos una fuerte señal filogenética para la muda preformativa en Cardinalidae debido a la ascendencia compartida, con la apertura del hábitat como el único factor significativo, y una relación muy fuerte con la muda preformativa auxiliar, lo que indica que ambos episodios forman parte de la estrategia de muda temprana en esta familia. Dado que las historias evolutivas y los entornos a los que se ha adaptado cada grupo taxonómico pueden diferir entre paseriformes, esperamos que en estudios futuros se encuentren diferencias en la naturaleza y la intensidad de los factores evolutivos de la muda preformativa.