Inventory of the caterpillars, their food plants and parasitoids began in 1978 for today's Area de Conservacion Guanacaste (ACG), in northwestern Costa Rica. This complex mosaic of 120 000 ha of conserved and regenerating dry, cloud and rain forest over 0-2000 m elevation contains at least 10 000 species of non-leaf-mining caterpillars used by more than 5000 species of parasitoids. Several hundred thousand specimens of ACG-reared adult Lepidoptera and parasitoids have been intensively and extensively studied morphologically by many taxonomists, including most of the co-authors. DNA barcoding - the use of a standardized short mitochondrial DNA sequence to identify specimens and flush out undisclosed species - was added to the taxonomic identification process in 2003. Barcoding has been found to be extremely accurate during the identification of about 100 000 specimens of about 3500 morphologically defined species of adult moths, butterflies, tachinid flies, and parasitoid wasps. Less than 1% of the species have such similar barcodes that a molecularly based taxonomic identification is impossible. No specimen with a full barcode was misidentified when its barcode was compared with the barcode library. Also as expected from early trials, barcoding a series from all morphologically defined species, and correlating the morphological, ecological and barcode traits, has revealed many hundreds of overlooked presumptive species. Many but not all of these cryptic species can now be distinguished by subtle morphological and/or ecological traits previously ascribed to 'variation' or thought to be insignificant for species-level recognition. Adding DNA barcoding to the inventory has substantially improved the quality and depth of the inventory, and greatly multiplied the number of situations requiring further taxonomic work for resolution.

Butterflies (Papilionoidea), with over 18,000 described species [1], have captivated naturalists and scientists for centuries. They play a central role in the study of speciation, community ecology, biogeography, climate change, and plant-insect interactions and include many model organisms and pest species [2, 3]. However, a robust higher-level phylogenetic framework is lacking. To fill this gap, we inferred a dated phylogeny by analyzing the first phylogenomic dataset, including 352 loci (> 150,000 bp) from 207 species representing 98% of tribes, a 35-fold increase in gene sampling and 3-fold increase in taxon sampling over previous studies [4]. Most data were generated with a new anchored hybrid enrichment (AHE) [5] gene kit (BUTTERFLY1.0) that includes both new and frequently used (e.g., [6]) informative loci, enabling direct comparison and future dataset merging with previous studies. Butterflies originated around 119 million years ago (mya) in the late Cretaceous, but most extant lineages diverged after the Cretaceous-Paleogene (K-Pg) mass-extinction 65 mya. Our analyses support swallowtails (Papilionidae) as sister to all other butterflies, followed by skippers (Hesperiidae) + the nocturnal butterflies (Hedylidae) as sister to the remainder, indicating a secondary reversal from diurnality to nocturnality. The whites (Pieridae) were strongly supported as sister to brush-footed butterflies (Nymphalidae) and blues + metalmarks (Lycaenidae and Riodinidae). Ant association independently evolved once in Lycaenidae and twice in Riodinidae. This study overturns prior notions of the taxon's evolutionary history, as many long-recognized subfamilies and tribes are para- or polyphyletic. It also provides a much-needed backbone for a revised classification of butterflies and for future comparative studies including genome evolution and ecology.

Abstract Butterflies are a diverse and charismatic insect group that are thought to have diversified via coevolution with plants and in response to dispersals following key geological events. These hypotheses have been poorly tested at the macroevolutionary scale because a comprehensive phylogenetic framework and datasets on global distributions and larval hosts of butterflies are lacking. We sequenced 391 genes from nearly 2,000 butterfly species to construct a new, phylogenomic tree of butterflies representing 92% of all genera and aggregated global distribution records and larval host datasets. We found that butterflies likely originated in what is now the Americas, ∼100 Ma, shortly before the Cretaceous Thermal Maximum, then crossed Beringia and diversified in the Paleotropics. The ancestor of modern butterflies likely fed on Fabaceae, and most extant families were present before the K/Pg extinction. The majority of butterfly dispersals occurred from the tropics (especially the Neotropics) to temperate zones, largely supporting a “cradle” pattern of diversification. Surprisingly, host breadth changes and shifts to novel host plants had only modest impacts.

Abstract Species are the fundamental units of life and their recognition is essential for science and society. DNA barcoding, the use of a single and often mitochondrial gene, has been increasingly employed as a universal approach for the identification of animal species. However, this approach faces several challenges. Here, we demonstrate with empirical data from a number of metazoan animal lineages that multiple nuclear-encoded markers, so called universal single-copy orthologs (USCOs) performs much better than the single barcode gene to discriminate closely related species. Overcoming the general shortcomings of mitochondrial DNA barcodes, USCOs also accurately assign samples to higher taxonomic levels. These loci thus provide a powerful and unifying framework for species delimitation which considerably improves the DNA-based inference of animal species.

Abstract “This preprint has been reviewed and recommended by Peer Community In Evolutionary Biology ( http://dx.doi.org/10.24072/pci.evolbiol.100032 )” The Neotropical region has experienced a dynamic landscape evolution throughout the Miocene, with the large wetland Pebas occupying western Amazonia until 11-8 my ago and continuous uplift of the Andes mountains along the western edge of South America. Although the complex dynamics between the Andes and Amazonia may have strongly affected the trajectory of Neotropical biodiversity, there is little evidence for such an influence from time-calibrated phylogenies of groups that diversified during this period. Here, we generate one of the most comprehensive time-calibrated molecular phylogenies of a group of Neotropical insects: the butterfly tribe Ithomiini. Our tree includes 340 species (87% of extant species), spanning 26 million years of diversification in the Neotropics. We investigate temporal and spatial patterns of diversification, focusing on the influence of Miocene landscape tranformations on the dynamics of speciation, extinction and biotic interchanges at the Amazonia/Andes interface. We find that Ithomiini likely began diversifying at the interface between the Andes and the Amazonia around 26.4 my ago. Five subtribes with a very low extant diversity started diversifying early in western Amazonia, but a rapid decrease in diversification rate due to increased extinction rate between 20 and 10 my ago suggests a negative impact of the Pebas wetland system on these early lineages. By contrast, the clade containing the five most species-rich subtribes (85% of extant species) was characterized by a high, positive net diversification rate. This clade diversified exclusively in the Central Andes from 20 to 10 my ago. After the demise of the Pebas system (11-8 my ago), we found a sudden increase of interchanges with the Northern Andes and Amazonia, followed by local diversification, which led to a substantial renewal of diversification. In general, ecological turnovers throughout the Miocene strongly determined the dynamics of speciation, and extinction and interchanges, and appear as a key driving force shaping the region’s current extraordinary biodiversity.

ABSTRACT Most research on aposematism has focused on chemically defended prey, but signalling difficulty of capture remains poorly explored. Similarly to classical Batesian and Müllerian mimicry related to distastefulness, such “evasive aposematism” may also lead to convergence in warning colours, known as evasive mimicry. A prime candidate group for evasive mimicry are Adelpha butterflies, which are agile insects and show remarkable colour pattern convergence. We tested the ability of naïve blue tits to learn to avoid and generalise Adelpha wing patterns associated with difficulty of capture, and compared their response to that of birds that learned to associate the same wing patterns with distastefulness. Birds learned to avoid all wing patterns tested, but learning was faster with evasive prey compared with distasteful prey. Birds generalised their learned avoidance from evasive models to imperfect mimics if the mimic shared colours with the model. Despite imperfect mimics gaining protection from bird’s generalisation, perfect mimics always had the best fitness, supporting selection for accurate mimicry. Faster avoidance learning and broader generalisation of evasive prey suggest that being hard to catch may deter predators at least as effectively as distastefulness. Our results provide empirical evidence for a potentially widespread alternative scenario, evasive mimicry, for the evolution of similar aposematic colour patterns.

Abstract Temperature is thought to be a key variable explaining global patterns of species richness. However, to investigate this relationship carefully, it is necessary to study clades with broad geographic ranges that are comprised of species inhabiting diverse biomes with well- characterized species ranges. In the present study, we investigate the link between temperature and diversification in the butterfly family Pieridae (sulfurs and whites) by combining Next Generation sequences and published molecular data with fine-grained distribution information. After building the most comprehensive phylogeny of the group, with almost 600 species and all higher taxa (subfamilies, tribes and subtribes), we found strong support for the following relationships within the family: Dismorphiinae + (Coliadinae + (Pseudopontiinae + Pierinae)). With a curated distribution dataset of over 800,000 occurrences, we conducted multiple comparative phylogenetic analyses that provided strong evidence that species in environments with more stable daily temperatures or with cooler maximum temperatures in the warm seasons have higher diversification rates. We also found a positive correlation between speciation and extinction with paleotemperature: as global temperature decreased through geological time, so did diversification rates. Although many studies demonstrate higher diversity in the tropics, we have been able to identify specific climate variables associated with changes in diversification, while also inferring the most robust and well sampled phylogenomic framework for Pieridae to date.

Our goal was to test the hypothesis that assembly processes that limit species similarity (i.e., competition) predominantly occur in more ‘stable’ abiotic environments, whereas habitat filtering (i.e., habitat characteristics) is a major driver of community composition within more variable environments at regional (e.g., aseasonal vs seasonal forests) and local scales (e.g., understory vs. canopy). A combined approach of phylogenetic- and functional trait-based analyses using forewing length and aspect ratio as traits, were used to this hypothesis.A 3-year survey was carried out at three sites (i.e., wet, transition and dry forests) across a climatic gradient in western Ecuador. Transition and dry forests were considered as seasonal, whereas wet forest were considered aseasonal. Butterflies were sampled using traps baited with rotting banana and prawn every two months from Nov 2010 to Sep 2013. Traps were set up at two heights, in the understory and canopy. DNA was extracted to sequence the barcode’ section of the mitochondrial gene cytochrome oxidase 1 (COI) for phylogenetic analyses. Measurements of morphological traits, forewing length and aspect ratio were done using digital photographs of specimens.A total of 6466 specimens representing 142 species of Nymphalidae were recorded. Based on phylogenetic- and trait-based analyses, we rejected the hypothesis that assembly processes that limit species similarity (i.e., competition) are likely to predominantly occur in more ‘stable’ abiotic environments, whereas habitat filtering can be a major driver of community composition within more variable environments at regional (i.e., aseasonal forest vs seasonal forests) and local scales (i.e., understory vs. canopy). My study of assembly mechanisms revealed the opposite pattern, with stronger evidence for the action of ecological filters in the assembly of butterfly communities from the wet aseasonal forests, and competition likely to be a major assembly process within dry seasonal forests. The present study therefore provided new insights into community assembly mechanisms in one of the richest butterfly faunas worldwide.

The latitudinal diversity gradient (LDG) is arguably one of the most striking patterns in nature. The global increase in species richness toward the tropics across continents and taxonomic groups stimulated the formulation of many hypotheses to explain the underlying mechanisms of this pattern. We evaluated several of these hypotheses to explain spatial diversity patterns in the butterfly family, Nymphalidae, by assessing the contributions of speciation, extinction, and dispersal to the LDG, and also the extent to which these processes differ among regions at the same latitude. We generated a new, time-calibrated phylogeny of Nymphalidae based on 10 gene fragments and containing ca. 2,800 species (~45% of extant diversity). Neither speciation nor extinction rate variations consistently explain the LDG among regions because temporal diversification dynamics differ greatly across longitude. For example, we found that Neotropical nymphalid diversity results from low extinction rates, not high speciation rates, and that biotic interchanges with other regions were rare. Southeast Asia was also characterized by a low speciation rate but, unlike the Neotropics, was the main source of dispersal events through time. Our results suggest that global climate change throughout the Cenozoic, particularly during the Eocene-Oligocene transition, combined with the conserved ancestral tropical niches, played a major role in generating the modern LDG of butterflies.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

The Neotropics harbour the most diverse flora and fauna on Earth. The Andes are a major centre of diversification and source of diversity for adjacent areas in plants and vertebrates, but studies on insects remain scarce, even though they constitute the largest fraction of terrestrial biodiversity. Here, we combine molecular and morphological characters to generate a dated phylogeny of the butterfly genus Pteronymia (Nymphalidae: Danainae), which we use to infer spatial, elevational and temporal diversification patterns. We first propose six taxonomic changes that raise the generic species total to 53, making Pteronymia the most diverse genus of the tribe Ithomiini. Our biogeographic reconstruction shows that Pteronymia originated in the Northern Andes, where it diversified extensively. Some lineages colonized lowlands and adjacent montane areas, but diversification here remained scarce. The recent colonization of lowland areas was reflected by an increase in the rate of evolution of species elevational ranges towards present. By contrast, speciation rate decelerated with time, with no extinction. The geological history of the Andes and adjacent regions have likely contributed to Pteronymia diversification by providing compartmentalized habitats and an array of biotic and abiotic conditions, and by limiting dispersal between some areas while promoting interchange across others.