Living on the edge—Genomic and ecological delineation of cryptic lineages in the high-elevation specialist Erebia nivalis

IF 3.2 2区农林科学 Q1 ENTOMOLOGY Insect Conservation and Diversity Pub Date : 2024-02-16 DOI:10.1111/icad.12721

Hannah Augustijnen, Theofania Patsiou, Thomas Schmitt, Kay Lucek

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生活在边缘--高海拔专业物种 Erebia nivalis 的隐生系的基因组学和生态学划分

其他研究表明，Erebia epiphron（Knoch，1783 年；Minter 等人，2020 年）和 Erebia pandrose（Borkhausen，1788 年；Sistri 等人，2022 年）的遗传多样性很可能会因为栖息地的丧失而因气候变化而下降。最严重的是，预计到 2070 年，伊比利亚半岛的所有 Erebia 将失去约 95% 的适宜栖息地或完全灭绝（Romo 等人，2023 年），这进一步凸显了为这一旗舰属采取保护措施的必要性。Erebia 的遗传多样性通常低于其他共生蝴蝶，即使在亲缘关系很近的物种之间也很少有基因流动（Schmitt 等人，2016 年）。此外，Erebia的栖息地通常很狭窄，而且只保留了当地的最佳栖息地，随着生活条件的日益特殊化，栖息地往往会变得越来越狭窄（Klečková等人，2023年）。当热量条件偏离其惯常范围太远时，几种 Erebia 的幼虫性能也同样会降低，尽管有些物种似乎在较温暖的条件下表现更好（Zografou 等人，2022 年）。Erebia nivalis（Lorkovic & De Lesse, 1954）是上述研究的一个例外，它主要分布在海拔 2100 米以上的地区（Kudrna 等人，2015 年），仅分布在瑞士和奥地利阿尔卑斯山（在毗邻的意大利也有少量种群）。该物种对不同温度条件的耐受能力很弱（Zografou 等人，2022 年）。此外，E. nivalis是已知少数几个世代期为2年的Erebia物种之一，因此可能需要连续两个冬季在雪下越冬，这表明该物种可能特别容易受到影响积雪覆盖的温度变化的影响（Gratton等人，2016年；Sonderegger，2005年）。与 E. pronoe（Esper，1780 年）相似（Wendt 等人，2021 年），E. nivalis 很可能是一种机会主义物种，会利用多种花卉，蝴蝶个体会迅速专攻当地最丰富的蜜源（Ehl 等人，2018 年）。虽然 E. nivalis 在奥地利阿尔卑斯山相对广泛，但在瑞士，只有少数种群存在于单独的山脉上（Kudrna 等人，2015 年；Sonderegger，2005 年）。瑞士的 E. nivalis 被描述为一个独特的亚种：nivalis warreniana（De Lesse，1957；Albre 等人，2008），但其分类学地位以及与奥地利种群的关系仍不确定（Tschudin 等人，2017）。在奥地利，有两个亚种被描述为 E. nivalis nivalis（Lorkovic & De Lesse, 1954）和 E. nivalis campestris（Warren, 1955），前者覆盖了从 Grossglockner 地区向西的奥地利分布区，后者覆盖了奥地利物种向东的其余分布区（Albre 等人，2008 年；Kudrna 等人，2015 年）。瑞士种群已经栖息在当地山丘的最高处（山顶海拔分别为 2681 米和 2970 米；Sonderegger，2005 年）。Erebia 的迁徙能力有限（Polic 等人，2014 年），加上奥地利和瑞士种群之间的巨大距离（200 公里），表明基因流动几乎是不可能的。nivalis 的生活史可能会导致其在当地的脆弱性增加；事实上，van Swaay 等人（2011 年）的记录显示该物种正在减少。与 Sucháčková Bartoňová 等人（2023 年）综述的以往蝴蝶保护研究一样，我们利用基因组数据评估种群的遗传多样性并推断人口趋势，从而确定衰退中的种群（Sherpa 等人，2022 年）。我们将基因组数据和环境数据结合起来，以阐明瑞士和奥地利 E. nivalis 之间的关系，并确定需要保护的种群。因此，我们生成了 33 个个体的全基因组数据，这些个体分别来自瑞士的两个种群和奥地利的两个种群，这些种群之前已被研究过（Schmitt 等人，2016 年）。我们（i）评估了种群之间的基因流和基因组分化程度，（ii）测定了瑞士亚种和奥地利亚种之间的分化时间，（iii）重建了当前和历史种群大小（Ne），以确定种群是否如 Schmitt 等人（2016 年）所建议的那样产生于不同的冰川避难所，以及它们是否随着时间的推移而稳定。nivalis 的出现数据，我们(iv) 追踪了其他蝴蝶（Sistri 等人，2022 年）因气候变化而可能出现的海拔变化，(v) 评估了瑞士和奥地利种群在非生物环境生态位方面是否存在差异。

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来源期刊

Insect Conservation and Diversity 生物-昆虫学

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期刊介绍： To publish papers of the highest scientific quality within the general area of insect (and other arthropods) conservation and diversity covering topics ranging from ecological theory to practical management. Papers are invited on the following topics: Conservation genetics; Extinction debt; Long-term conservation planning and implementation; Global implications of local or national conservation actions; Management responses of species and communities; Captive breeding programs; Comparisons of restored and natural habitats; Biogeography; Global biodiversity; Metapopulation dynamics; Climate change: impacts on distributions and range; Invasive species: impacts and control; Effects of pollution; Genetic threats to diversity by introgression; Effects of fragmentation on diversity and distribution; Impact of agricultural and forestry practices on biodiversity; Enhancing urban environments for diversity and protection; Biodiversity action plans: can we scale up from insects?; Effectiveness and choice of indicator species; Soil biodiversity and interactions with above-ground biodiversity; Ecological interactions at local levels; Ecological and evolutionary factors influencing diversity and local, regional and global scales; Sustainable livelihoods and training on the ground; Integrating science and policy.