Diversification of Neotropical birds is not directly linked to the Andean uplift, the major landscape change of the Neogene period; instead, most diversification is post-Neogene and species diversity is dependent on how long lineages have persisted in the landscape and how easily they disperse. The idea that landscape change drives diversification is firmly embedded in the biogeographical literature. It has been difficult to test this against alternative possibilities, including a model in which diversification is driven by evolutionary persistence and geographic structuring of populations by the ability of an organism to navigate the landscape matrix. Robb Brumfield and colleagues have examined patterns of genetic differentiation in co-distributed bird species in tropical Central and South America and find unequivocal support for the latter model. The data are a poor fit to the model invoking landscape change, revealing no direct link to Andes uplift. Rather, diversification times differ from each other widely and depend on how long lineages persist in the landscape and how easily they disperse. Since the recognition that allopatric speciation can be induced by large-scale reconfigurations of the landscape that isolate formerly continuous populations, such as the separation of continents by plate tectonics, the uplift of mountains or the formation of large rivers, landscape change has been viewed as a primary driver of biological diversification. This process is referred to in biogeography as vicariance1. In the most species-rich region of the world, the Neotropics, the sundering of populations associated with the Andean uplift is ascribed this principal role in speciation2,3,4,5. An alternative model posits that rather than being directly linked to landscape change, allopatric speciation is initiated to a greater extent by dispersal events, with the principal drivers of speciation being organism-specific abilities to persist and disperse in the landscape6,7. Landscape change is not a necessity for speciation in this model8. Here we show that spatial and temporal patterns of genetic differentiation in Neotropical birds are highly discordant across lineages and are not reconcilable with a model linking speciation solely to landscape change. Instead, the strongest predictors of speciation are the amount of time a lineage has persisted in the landscape and the ability of birds to move through the landscape matrix. These results, augmented by the observation that most species-level diversity originated after episodes of major Andean uplift in the Neogene period, suggest that dispersal and differentiation on a matrix previously shaped by large-scale landscape events was a major driver of avian speciation in lowland Neotropical rainforests.

Avian diversification has been influenced by global climate change, plate tectonic movements, and mass extinction events. However, the impact of these factors on the diversification of the hyperdiverse perching birds (passerines) is unclear because family level relationships are unresolved and the timing of splitting events among lineages is uncertain. We analyzed DNA data from 4,060 nuclear loci and 137 passerine families using concatenation and coalescent approaches to infer a comprehensive phylogenetic hypothesis that clarifies relationships among all passerine families. Then, we calibrated this phylogeny using 13 fossils to examine the effects of different events in Earth history on the timing and rate of passerine diversification. Our analyses reconcile passerine diversification with the fossil and geological records; suggest that passerines originated on the Australian landmass ∼47 Ma; and show that subsequent dispersal and diversification of passerines was affected by a number of climatological and geological events, such as Oligocene glaciation and inundation of the New Zealand landmass. Although passerine diversification rates fluctuated throughout the Cenozoic, we find no link between the rate of passerine diversification and Cenozoic global temperature, and our analyses show that the increases in passerine diversification rate we observe are disconnected from the colonization of new continents. Taken together, these results suggest more complex mechanisms than temperature change or ecological opportunity have controlled macroscale patterns of passerine speciation.

Diversity does not drive speciation The role of the environment in the origin of new species has long been debated. Harvey et al. examined the evolutionary history and species diversity of suboscine birds in the tropics (see the Perspective by Morlon). Contrary to expectations that the tropics have higher rates of speciation, the authors observed that higher and more constant speciation rates occur in harsh environments relative to the tropics. Thus, for this group of birds, diversification in temperate to Arctic regions followed by the movement and retention of species in the tropics results in their higher local levels of species diversity. Science , this issue p. 1343 ; see also p. 1268

ABSTRACT The Bogota Sunangel ( Heliangelus zusii ) was described based on a historical specimen lacking locality data as a striking–and potentially extinct– new species of hummingbird more than two decades ago. However, it was considered a dubious taxon by some researchers until a molecular study with strong species-level taxon sampling revealed its phylogenetic affinities and validated its status as a distinct species. We reanalysed existing mitochondrial DNA data together with a new data set sampling multiple populations of the Long-tailed Sylph ( Aglaiocercus kingii ), a species broadly distributed in the Andes of South America. In contrast to previous work, we found that H. zusii shares a haplotype with specimens of A. kingii from the Eastern Cordillera of Colombia, which is phylogenetically nested within a clade formed by populations of A. kingii from the Colombian Andes. These results suggest that H. zusii is not a distinct species, but is most likely the result of hybridization between a female A. kingii and a male of another hummingbird species. These findings highlight the importance of thorough taxonomic and geographic sampling when assessing the likelihood of hybrid origin of an organism, particularly in cases potentially involving wide-ranging species in areas where deep phylogeographic structure is likely.

Ecological speciation can proceed despite genetic interchange when selection counteracts homogeneizing effects of migration. We tested predictions of this divergence-with-gene-flow model in Coeligena helianthea and C. bonapartei, two parapatric Andean hummigbirds with marked plumage divergence. We sequenced neutral markers (mtDNA and nuclear ultra conserved elements) to examine genetic structure and gene flow, and a candidate gene (MC1R) to assess its role underlying divergence in coloration. We also tested the prediction of Glogers rule that darker forms occur in more humid environments, and compared ecomorphological variables to assess adaptive mechanisms potentially promoting divergence. Genetic differentiation between species was very low and coalescent estimates of migration were consistent with divergence with gene flow. MC1R variation was unrelated to phenotypic differences. Species did not differ in macroclimatic niches but were distinct in ecomorphology. Although we reject adaptation to variation in humidity as the cause of divergence, we hypothesize that speciation likely occurred in the face of gene flow, driven by other ecological pressures or by sexual selection. Marked phenotypic divergence with no neutral genetic differentiation is remarkable for Neotropical birds, and makes C. helianthea and C. bonapartei an appropriate system in which to search for the genetic basis of species differences employing genomics.

Aim: Employ phylogeographic analyses of a widespread species complex to examine the role of historical and evolutionary processes in the origin and maintenance of high species diversity in the Neotropical montane region. Location: Neotropical highlands. Taxon: Henicorhina wood-wrens (Aves, Troglodytidae). Methods: We collected mtDNA sequence data for 288 individuals thoroughly covering the range of the Henicorhina leucophrys complex from Mexico to Bolivia. Sequences were employed to characterize population structure, infer phylogenetic relationships among populations and their divergence times, examine lineage accumulation through time, and identify presumptive species using coalescent methods. We also explored the origin of elevational and latitudinal replacements involved in spatial changes in species assemblages in the Andes. Results: We found remarkable genetic structure within the complex, which consists of numerous lineages reaching >12% sequence divergence; most divergent populations occur in areas separated by topographic barriers but several of them, typically not sister to each other, co-occur with elevational segregation on mountain slopes or replace each other with latitude along the Andes. Some close relatives occur in areas separated by thousands of kilometers, with more distant relatives occupying intervening areas. The complex likely originated in the Mexican highlands and expanded extensively in South America while diverging rapidly at a constant rate into many different lineages which have persisted for millions of years. Coalescent analyses consistently revealed that the complex may comprise more than 30 species; while we do not suggest these presumptive species should be recognized by taxonomists in the absence of additional data, H. leucophrys is a distant outlier among New World birds in terms of high lineage diversity within a single recognized species. Main Conclusions: Our study captured wood-wren lineages in the act of building up diversity via divergence and persistence in allopatry, achievement of secondary sympatry, and coexistence at the landscape scale mediated by ecological and evolutionary divergence. Although dispersal by wood-wrens is restricted at present and this likely accounts for strong population structure across topographic barriers, their ranges have been dynamic, managing to disperse over much of the montane Neotropics. Phases of expansion and contraction of ranges and localized extinctions of populations likely account for phylogeographic patterns which are precursors to the origin of new species and the accumulation of diversity in tropical mountains.

Although an implicit assumption of speciation biology is that population differentiation is an important stage of evolutionary diversification, its true significance remains largely untested. If population differentiation within a species is related to its speciation rate over evolutionary time, the causes of differentiation could also be driving dynamics of organismal diversity across time and space. Alternatively, geographic variants might be short-lived entities with rates of formation that are unlinked to speciation rates, in which case the causes of differentiation would have only ephemeral impacts. Combining population genetics datasets including 17,746 individuals from 176 New World bird species with speciation rates estimated from phylogenetic data, we show that the population differentiation rates within species predict their speciation rates over long timescales. Although relatively little variance in speciation rate is explained by population differentiation rate, the relationship between the two is robust to diverse strategies of sampling and analyzing both population-level and species-level datasets. Population differentiation occurs at least three to five times faster than speciation, suggesting that most populations are ephemeral. Population differentiation and speciation rates are more tightly linked in tropical species than temperate species, consistent with a history of more stable diversification dynamics through time in the Tropics. Overall, our results suggest investigations into the processes responsible for population differentiation can reveal factors that contribute to broad-scale patterns of diversity.

Populations that become genetically isolated by geographical barriers may express phenotypic divergence more strongly in some traits than in others. Even when genetic differentiation among isolated populations accumulates at a rapid rate, this may not be reflected in phenotypic differentiation. This decoupling of trait divergence from genetic divergence has been found in multiple Andean bird lineages that occupy latitudinally long, linear ranges that are fragmented by ecological and topographic barriers. One of these montane birds is Diglossa cyanea (Thraupidae; Masked Flowerpiercer), a species with a distribution bisected by valleys and lowlands. Across these dispersal barriers one finds subspecies that differ only in subtle but diagnostic phenotypic differences. We evaluated genetic and phenotypic divergence throughout its distribution and found support for two distinct lineages sharply separated by the Maraňón River valley at the Northern Peruvian Low (NPL). Specifically, we found that the two populations from the opposite sides of the NPL show deep divergence in mitochondrial DNA (mtDNA; ~6.7% uncorrected p distance, n = 122), in song structure (exclusive final notes in southern populations, n = 88), and in wing length (longer wings in the southern population, n = 364). No genetic variation or song structure was observed within the large range of the southern group (from the NPL to central Bolivia) or within all northern populations (from the NPL to Venezuela). Moreover, these two lineages are possibly paraphyletic with respect to D. caerulescens (Bluish Flowerpiercer). Our results suggest that the southern taxon, D. c. melanopis, should be recognized as a species-level taxon, distinct from a redefined D. cyanea. We highlight the need to continue amassing complementary suites of datasets from field observations and experiments, laboratory analyses, and collection-based assessments, to better characterize the evolutionary history and taxonomic diversity of Neotropical montane birds.

We studied the phylogeny, biogeography and diversification of suboscine birds in the genus Scytalopus (Rhinocryptidae), a widespread, speciose, and taxonomically challenging group of Neotropical birds. We analyzed nuclear (exons, regions flanking ultraconserved elements) and mitochondrial (ND2) DNA sequence data for a taxonomically and geographically comprehensive sample of specimens collected from Costa Rica to Patagonia and eastern Brazil. We found that Scytalopus is a monophyletic group sister to Eugralla, and consists of three main clades roughly distributed in (1) the Southern Andes, (2) eastern Brazil, and (3) the Tropical Andes and Central America. The clades from the Southern Andes and Eastern Brazil are sister to each other. Despite their confusing overall uniformity in plumage coloration, body shape and overall appearance, rates of species accumulation through time in Scytalopus since the origin of the clade in the Late Miocene are unusually high compared to those of other birds, suggesting rapid non-adaptive diversification in the group which we attribute to their limited dispersal abilities making them speciation-prone and their occurrence in a complex landscape with numerous barriers promoting allopatric differentiation. Divergence times among species and downturn in species accumulation rates in recent times suggest that most speciation events in Scytalopus predate climatic oscillations of the Pleistocene. Our analyses identified various cases of strong genetic structure within species and lack of monophyly of taxa, flagging populations which likely merit additional study to establish their taxonomic status. In particular, detailed analyses of species limits are due in S. parvirostris, S. latrans, S. speluncae, the S. atratus complex, and the Southern Andes clade.

Summary The Santa Marta Sabrewing is a critically endangered (CR) hummingbird endemic to the Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. Prior to 2022, there were only three documented sightings of the sabrewing since it was described in 1879, including only one record between 1946 and 2022. As a result, this “lost” species has long been one of the most poorly-known birds in Colombia. We located a resident population of Santa Marta Sabrewing along the Guatapurí River near the Chemesquemena and Guatapurí villages in July 2022, and at its type locality, San José, in January 2023. Based on historical data and newly-collected field observations, we assess the species’ status and describe aspects of its natural history and ecology. Our review indicates the species has been frequently misidentified in the past, and that to date, documented evidence of its presence is limited to five localities, almost all of them restricted to the south-eastern slope of the Sierra Nevada de Santa Marta, along the mid Guatapurí river basin. Consequently, this bird appears to represent a case of microendemism. Following IUCN criteria, our data suggest that Santa Marta Sabrewing should remain listed as CR. Field observations indicate that the species is highly associated with watercourses, where males hold year-round territories and form leks. We obtained records of males in mid-elevation habitats (1,150–1,850 m) for 16 consecutive months between July 2022 and October 2023, suggesting that the species might not be an elevational migrant, as previously speculated. More information is needed to understand the species’ ecology so that effective conservation actions can be designed in collaboration with the indigenous communities with which the species coexists.