Molecular-Assisted Revision of Red Macroalgal Diversity and Distribution along the Western Antarctic Peninsula and South Shetland Islands

Abstract

Résumé La flore marine de la zone Antarctique est supposée bien connue car relativement peu d' espèces y sont observées par rapport à d'autres régions du monde. En utilisant la taxonomie traditionnelle combinée aux outils moléculaires, nous avons étudié la diversité et biogéographie des communautés de macroalgues rouges le long de la côte Ouest de la Péninsule Antarctique (WAP) et des îles Shetlands du Sud (SShs) en considérant un gradient bathymétrique. Nous avons également comparé nos deux méthodes d'identification en terme de précision et de nombre de taxa identifiés. Nos résultats ont démontré de faibles et homogènes niveaux de diversité à l'échelle de la zone d'étude comme à échelle locale, avec au total environ 50 taxa identifiés. Nous avons également détecté trois complexes d'espèces cryptiques chez les genres Callophyllis, Curdiea et Georgiella, et amélioré l'identification de nos spécimens puisque 98% ont été identifiés jusqu'à l'espèce grâce grace aux outils moléculaires. Nos résultats ont aussi permis de révéler des différences significatives entre les assemblages de macroalgues rouges appartenant à trois sub-régions, correspondant à des latitudes différentes: SShs et partie Nord de la WAP (≈63°S), la partie centrale de la WAP (≈64°S) et la partie Centre-Sud de la WAP (≈67°S). Nos sub-régions ne correspondent pas à la séparation classique entre SShs/WAP proposée dans les études antérieures, et suggèrent d'une part, que le détroit de Bransfield n'est pas une barrière biogéographique forte pour les macroalgues rouge et d'autre part, que la dynamique actuelle et passée de la couverture de glace a pu jouer un rôle déterminant dans la distribution actuelle des assemblages de macroalgues rouges. Finalement, notre travail a permis de construire une banque de données génétiques associée à un herbier de collection de spécimens, et va permettre d'appuyer des travaux futurs pour mieux comprendre la diversité et distribution des communautés d'algues rouges dans la zone d'étude. Abstract The Antarctic marine flora is well known as a flora composed of relatively few species in comparison with other marine realms. Using molecular taxonomy as complementary tool for traditional taxonomy, we studied red macroalgal diversity and biogeography along the Western Antarctic Peninsula (WAP) and South Shetlands Islands (SShs) coasts and across a bathymetric gradient; in addition, we compared both methods of identification in terms of accuracy and number of observed taxa. Our results show low diversity levels at the regional and local scales, with around 50 taxa registered in total. Molecular tools allowed us to detect putative cryptic species within the genera Callophyllis, Curdiea and Georgiella, and to identify 98% of our specimens at species level. Our results also allowed us to identify significant differences between red macroalgal assemblages of three distinct biogeographic sub-regions: SShs and Northern part of the WAP (at ≈63°S), Central part of the WAP (at ≈64°S) and Central-Southern part of the WAP (at ≈67°S). Our sub-regions do not correspond to the classical separation of SShs/WAP reported in previous studies and suggest that the Bransfield Strait is not a strong biogeographic barrier for red macroalgae. Since our three sub-regions correspond to three latitude levels, we propose that past and present-day dynamics of sea-ice disturbance may have shaped the observed differences in red algal communities. We believe that the construction of accessible genetic dataset associated with voucher specimens in the present work will benefit future studies of macroalgal diversity and distribution in the region.