Despite the fact that parasites are highly specialized with respect to their hosts, empirical evidence demonstrates that host switching rather than co-speciation is the dominant factor influencing the diversification of host-parasite associations. Ecological fitting in sloppy fitness space has been proposed as a mechanism allowing ecological specialists to host-switch readily. That proposal is tested herein using an individual-based model of host switching. The model considers a parasite species exposed to multiple host resources. Through time host range expansion can occur readily without the prior evolution of novel genetic capacities. It also produces non-linear variation in the size of the fitness space. The capacity for host colonization is strongly influenced by propagule pressure early in the process and by the size of the fitness space later. The simulations suggest that co-adaptation may be initiated by the temporary loss of less fit phenotypes. Further, parasites can persist for extended periods in sub-optimal hosts, and thus may colonize distantly related hosts by a "stepping-stone" process.

A bstract Increasing empirical evidence has revealed that host-switching are common in the history of parasites. Still, few have explored how the evolutionary histories of hosts might influence such switches and then the evolution of parasites. Here, we investigated how the intensity of host-switching, assumed to depend on the phylogenetic distance between hosts, affects the ecological and evolutionary patterns of parasite species. We developed an individual-based model where parasites can explore and colonise hosts under variable host-switching intensity and have evolution driven by mutation, genetic drift, and mating restriction. We hypothesised that our model can reproduce ecological and evolutionary patterns of empirical communities, characterised by turnover among host species and tree imbalance, respectively. We found an optimum range of host-switching intensity that can predict similar patterns as those observed in the empirical studies, validating our hypothesis. Our results showed that the turnover decreased as the host-switching intensity increased with low variation among the model replications. On the other hand, the tree imbalance had not a monotonic tendency but a wide variation. These results revealed that while the tree imbalance is a sensitive metric to stochastic events, the turnover may be a proxy for host switching. Furthermore, local empirical studies corresponded to higher host-switching intensity when compared to regional studies, highlighting that spatial scale is probably the crucial limitation of host-switching.

Despite the great interest to quantify the structure of ecological networks, the influence of morphological, ecological and evolutionary characteristics of the species still remains poorly understood. One of the challenging issues in ecology is how the interaction opportunity influences and provides changes to the associations between species, and which effects these changes have on ecological systems. To explore topological patterns in host-parasite networks, we sampled endoparasites-anurans interactions in South America in order to determine whether the effect of the ecological opportunity affects our understanding of the topological structure of the interaction networks. To identify the effect of the ecological opportunity for interaction, we investigated interactions in environments with and without flood pulse, where presence would promote higher ecological opportunity of interaction. Moreover, we created three theoretical models with filters to test the influence of the ecological opportunity for interaction: random, phylogeny and host body size. We then calculated commonly used binary network metrics (connectance, nestedness and modularity) for the networks generated by the theoretical models. We demonstrated that the interaction ecological opportunity changes the structure of host-parasite networks, and was influenced mainly by phylogeny and body size of the host. Our results indicate that environments that offer greater opportunities for interaction between species present networks with the most connectance/nestedness and less modularity. Networks in environments that do not have such opportunities for interaction depict the opposite pattern. Our results indicate that the ecological opportunity of interaction is reflected in an increase in interaction associations between species and affect/change the organization of these interactive assemblages. From an epidemiological point of view, changes in the composition of parasitic species are associated with risks of invasions and emerging diseases. In part, emerging diseases are the result of processes such as those occurring during the flood pulse, in which climate change, travel, and global trade create opportunities for new species associations. Our results provide insight into the dynamics of incorporating a new resource, considering an evolutionary factor responsible for these changes in species composition.

Abstract Individual behavior and local context are processes that can influence the structure and evolution of ecological interactions. In trophic interactions, consumers can increase their fitness by actively choosing resources that enhance their chances of exploring them successfully. Upon searching for potential resources, they are able to decide which one to choose according to their fitness benefit and maneuverability. Mathematical modeling is often employed in theoretical studies to understand the coevolutionary dynamics between these species. However, they often disregard the individual consumer behavior since the complexity of these systems usually requires simplifying assumptions about interaction details. Using an individual-based model, we model a community of several species that interact antagonistically. The trait of each individual is modeled explicitly and is subjected to the interaction pressure. In addition, consumers can actively choose the resources that guarantee greater fitness. We show that active consumer choice can generate coevolutionary units over time. It means that the traits of both consumers and resources converge into multiple groups with similar traits, exerting reciprocal selective pressure between them. We also observed that network structure has a greater dependence on the parameter that delimits active consumer choice than on the intensity of selective pressure. Consequently, this parameter can closely match empirical networks. Thus, we consider that the inclusion of consumers’ active choice behavior in the models plays an important role in the ecological and evolutionary processes that structure these communities.