Fylogeneze a fylogeografie tribu Metriorrhynchini (Coleoptera: Lycidae) v Papuánské oblasti

Mgr. Matěj BOČEK

Doctoral thesis

Phylogeny and phylogeography of Metriorrhynchini (Coleoptera: Lycidae) in the Papuan region

Abstract:

The Ph.D. thesis contains four separate studies dealing with the molecular phylogeny, Müllerian mimicry, morphology-based taxonomy, and phylogeography of trichaline net-winged beetles from Australo-Indonesian Archipelago. These beetles belong to the tribe Metriorrhynchini (Coleoptera: Elateroidea: Lycidae). Tribe Metriorrhynchini is a most diverse group of Lycidae which encompasses over a third of the Lycidae alpha-taxonomic diversity. Most net-winged beetles have a limited dispersal ability, but the members of tribe Metriorrhynchini are slightly better colonists compared to the most of other close relatives. Moreover, another weakly sclerotized elateroid lineage, Elateridae: Omalisinae, was studied to recover ancient distribution patterns in the Mediterranean. The phylogeny of trichaline genera was used to recover generic limits. Further, phylogeography and dispersal capacity was studied in detail also here. Such information is needed to properly understand the biological processes which leads to colonization of new ranges in poorly dispersing animal groups like Lycidae or Omalisinae. Ancestral distribution of trichaline genera was inferred in New Guinea and adjacent islands where the highest species diversity occurs. Additionally, unexpected direction of colonization events points to secondary range expansion to Australia. The trichaline genera used the islands of the Moluccas, Philippines, Sulawesi and Sundas as stepping stones for their colonization of continental Asia. Another study deals with Müllerian mimetic complexes which play an important role in a recent radiation of Eniclases communities in New Guinea. In contrast to widely accepted theory of purifying selection leading to convergent evolution of a single aposematic signal, sympatrically occurring species of Eniclases are characterized by the presence of multiple patterns in a place and intraspecific color polymorphism. The result of phylogenetic analyses of Omalisinae are also unexpected. The females are wingless, incompletely sclerotized with retained larval characters when mature. I document that most species are distributed exclusively in coastal refugia around the Mediterranean Sea and only a single species is widespread. Understanding species diversity and phylogeography in the Mediterranean can extraordinarily improve the knowledge on natural processes and provide information for species conservation in this highly disturbed region.

Abstract:

Dizertační práce obsahuje čtyři nezávislé studie týkající se molekulární fylogeneze, Müleriánských mimikry, tradiční taxonomie založené na morfologickém popisu nových druhů a fylogeografie. Jako modelová skupina byla vybrána skupina trichaliních rodů, jež je terminální linií tribu Metriorrhynchini (Coleoptera: Elateroidea: Lycidae) a vyskytuje se v oblasti indonéských ostrovů mezi Austrálií a kontinentální částí jihovýchodní Asie. Tribus Metriorrhynchini je nejdiverzifikovanější skupinou čeledi Lycidae a čítá více než třetinu dosud popsané druhové diverzity. Navzdory omezené schopnosti disperze u většiny zástupců čeledi Lycidae, zástupci tribu Metriorrhynchini jsou lepšími kolonizátory než jejich blízcí příbuzní. Vzhledem k dosažení dlouho nedostupného materiálu byla studována taktéž další málo sklerotizovaná elateroidní linie Elateridae: Omalisinae, která sdílí starodávné rozšíření v oblastech glaciálních refugií Mediteránu. Fylogeneze trichaliních rodů byla použita k vymezení jednotlivých rodů. Dále byla zkoumána jejich fylogeografie a schopnost šíření druhů, díky kterým se vědci snaží pochopit procesy vedoucí k osídlování nových oblastí zejména pro druhy s omezenými schopnostmi šíření, jakými jsou zástupci Lycidae i Omalisinae. Ancestrální distribuce trichaliních rodů je situována do oblasti Nové Guinei a blízkých ostrovů, odkud byli její zástupci schopni prostřednictvím ostrovů Moluk, Filipín, Sulawesi a Velkých i Malých Sund kolonizovat kontinentální Asii. Další studie řeší problematiku Müleriánských mimikry hrající důležitou roli v druhové radiaci rodu Eniclases na Nové Guinei. Na rozdíl od přijímané teorie purifikující selekce vedoucí ke konvergenci pro jeden přijímaný aposematický signál, sympatricky se vyskytující zástupci rodu Eniclases se vyznačují přítomností mnoha barevných vzorů na lokalitě a intraspecifickým druhovým polymorfismem. Výsledky fylogenetické analýzy Omalisinae jsou rovněž neočekávané. Samice jsou bezkřídlé, nekompletně sklerotizované se zachovanými larválními znaky v dospělosti. Většina druhů se vyskytuje výhradně v oblasti příbřežních refugií v okolí Středozemního moře a pouze jeden druh je široce rozšířen. Pochopením diverzity a způsobu šíření Omalisinae může významně pomoci k poznání přírodních procesů, které mohou poskytnout informace pro ochranu přírody v této disturbované oblasti.

Keywords

molekulární fylogeneze, fylogeografie, druhová diverzita, RAD-data, mimikry, morfologie, delimitace druhů

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 6. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 8. 11. 2019
• Supervisor: prof. Ing. Ladislav Bocák, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Zoology