Evoluce a klasifikace tribu Metriorrhynchini ( Insecta: Coleoptera )

Mgr. Kateřina SKLENÁŘOVÁ

Doctoral thesis

Evolution and classification of the tribe Metriorrhynchini (Insecta: Coleoptera)

Abstract:

Lycidae jsou druhově početnou čeledí terestrických brouků (Coleoptera), která obsahuje asi 150 rodů s více než 4000 popsanými druhy po celém světě. Největší diverzita je dokumentována v oblastech tropického deštného lesa. Lycidae jsou významní jak z hlediska počtu druhů, tak evolucí mimetických komplexů nebo neotenních forem. Tato čeleď je v současnosti klasifikována v nadčeledi Elateroidea (Polyphaga: Elateriformia). Tato skupina je charakteristická především měkkým, nekompletně sklerotizovaným tělem a sníženou schopností letu. Všechny druhy jsou schopny produkovat zapáchající, slabě jedovaté látky, které jsou emitovány při vyrušení či podráždění ve formě kapek hemolymfy na krovkách nebo intersegmentálních membránách. Chemická ochrana čeledi Lycidae vede k evoluci pestrého, aposematického zbarvení. Tato studie je omezena na tribus Metriorrhynchini, který je z hlediska druhové rozmanitosti nejvýznamnější linií čeledi Lycidae. Metriorrhynchini jsou morfologicky definováni kruhovou phallobází samčích kopulačních orgánů, plochou nápadnou nepárovou žlázou v kopulačních orgánech samic, střední areolou kopinatého tvaru na pronotu a většinovou přítomností dalších žeber na pronotu, které vytvářejí postranní areoly. Metriorrhynchini jsou velmi vhodnou modelovou skupinou pro studium vzniku diverzity vzhledem k jejich omezené dispersní schopnosti, uniformní biologii a mimořádně vysokému počtu druhů (přes 1200 druhů ve 41 rodech). Studie je založena především na molekulárních datech a na jejich základě vytvořených fylogenetických hypotéz. Cílem práce je rekonstrukce ancestrálních území v oblasti Gondwany a šíření tribu Metriorrhynchini do jihovýchodní Asie, do Afriky a na Madagaskar a jejich srovnání s dosavadními znalostmi o rozpadu Gondwany. Dalším cílem této studie je kritická revize vyšší klasifikace všech taxonů tohoto tribu prostřednictvím fylogenetické analýzy založené na kompletní sadě morfologických znaků. Studie rekonstruuje evoluci vybraných morfologických struktur, na kterých byla založena předešlá morfologická klasifikace.

Abstract:

Lycidae, net-winged beetles, are an abundant family of terrestrial beetles (Coleoptera), which contains about 150 genera with more than formally described 4,000 species worldwide. The greatest diversity is documented in tropical rain forests, while moderate diversity is also known from temperate zones; these beetles do not occur in arid regions. Lycidae are a prominent lineage concerning species richness, evolution mimetic complexes or neotenic modifications of development. This family is currently classified in the superfamily Elateroidea (Polyphaga: Elateriformia). Lycidae is characterized by soft-bodiedness and limited an ability to fly resulting from this trait. As compensation of this limitation they have developed the ability to produce repellent and slightly poisonous compounds, which are released as droplets of hemolymph on the elytra and around inter-segmental joints when the animals are disturbed. Chemical protection of the family Lycidae led to evolution of bright, aposematic coloration patterns. This study is restricted to the tribe Metriorrhynchini, which are morphologically defined by circular phallobase, flat conspicuous unpaired vaginal gland, pronotum with lanceolate median areola and with carinae which form up to seven areolae in the pronotum. This tribe is the most species rich lineage of Lycidae. Due to their species-richness (over 1200 species in 41 genera), large geographic range, limited ability to disperse and uniform life strategy, Metriorrhynchini can be a suitable model group for studies on diversity, dispersal history and evolution of mimicry. The previous knowledge of zoogeography of this group has been very limited and no phylogeographic hypothesis has been available for the identification of putative areas of origin or directions of dispersal. We used nuclear and mitochondrial DNA markers to propose phylogenetic and phylogeographic hypotheses. The principal aim of this thesis was to reconstruct the putative area and time of origin of the tribe Metriorrhynchini and to recover the dispersal routes from the ancestral region around the Indian Ocean rim, e. g., Australia, Southeast Asia, Africa and Madagascar. Here, the phylogenetic hypothesis was considered in the light of the reconstructed break-up of Gondwana. The secondary aim of this study is the critical revision of classification of all taxa of this tribe. We used the same phylogenetic hypothesis to map the evolution of morphological characters on the tree and we inferred their origin and subsequent modifications. The previous morphological classification was based on the structure of pronotal carinae, elytral costae and the form of antennae. All these characters were mapped with multiple origins of structures and some of them multiple reversals.

Keywords

Coleoptera, Lycidae, Metriorrhynchini, Gondwana, fylogeneze, klasifikace, mtDNA, nové subtriby, nové rody, historie šíření

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2014

Accessible from:: 2. 6. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 28. 7. 2014
• Supervisor: prof. Ing. Ladislav Bocák, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Zoology