title: Phylogenetische Gemeinschaftsstruktur von Ameisen in Sekundärwäldern Brasiliens
title: Phylogenetic community structure of ants in secondary forests in Brazil
Creators: name: Nyoike, Rossa Ng´Endo
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Biowissenschaften, Biologie

description: 2.1 DNA sequencing is increasingly
      being used to assist in species identification in order to
      overcome taxonomic impediment. However, few studies attempt
      to compare the results of these molecular studies with a more
      traditional species delineation approach based on
      morphological characters. We sequenced the mtDNA Cytochrome
      oxidase subunit 1 (CO1) gene, measuring 636 base pairs, from
      47 ants of the genus Pheidole (Formicidae: Myrmicinae)
      collected in the Brazilian Atlantic Forest to test whether
      the morphology-based assignment of individuals into species
      is supported by DNA-based species delimitation. 20
      morphospecies were identified, whereas the barcoding analysis
      identified 19 Molecular Operational Taxonomic Unit(s)
      (MOTUs). We found that 15 out of the 19 DNA-based clusters
      allocated using sequence divergence thresholds of 2% and 3%,
      matched with morphospecies. Both thresholds yielded the same
      number of MOTUs. Only one MOTU was successfully identified to
      species level using the CO1 sequences of Pheidole species
      already in the Genbank. The average pairwise sequence
      divergence for all 47 sequences was 19%, ranging between
      0-25%. In some cases, however, morphology and molecular based
      methods differed in their assignment of individuals to
      morphospecies or MOTUs. The occurrence of distinct
      mitochondrial lineages within morphological species highlight
      groups for further detailed genetic and morphological studies
      and therefore we advocate a pluralistic approach using
      several methods to understand the taxonomy of difficult
      lineages. 3.1 The assessment of the effects of habitat
      variation on phylogenetic composition and the processes
      structuring communities is of major interest to community and
      conservation ecologists. In this study, we used ants in the
      genus Pheidole in evaluating the phylogenetic
      composition/structure and processes structuring communities
      along a succession gradient in the secondary forests of
      Brazil. Since sampling settings can influence the performance
      of most indices, we used standardized measures (sesPD, NRI
      and NTI) besides an unstandardized measure i.e.phylogenetic
      distinctness (Δ* – a measure of pure phylogenetic
      relatedness), to test their response in detecting
      phylogenetic community composition and structure. We also
      applied null models on standardized measures in order to
      detect potential processes generating community patterns.
      Pheidole ant communities showed sensitivity to habitat
      variation portrayed by the overall increasing trend in
      phylogenetic distinctness (Δ*) along the stages of forest
      succession. Δ* was strongly and significantly correlated to
      species richness as opposed to NTI which didn’t show
      correlation. On overall, ant communities were
      phylogenetically clustered regardless of the null model used,
      suggesting that habitat filtering is the dominant process
      structuring the ant communities. That Pheidole ant
      communities in our study likely form non-interactive
      assembly, is a notion which contrasts with many studies
      suggesting that competitive interactions structure closely
      related ant communities. The observed high phylogenetic
      diversity in old growth forests compared to other forest
      stages reflects the conservation importance that need to be
      attached to these habitats in ensuring that maximum
      biodiversity value is preserved. 4.1 The mechanisms leading
      to phylogenetic community structure in local assemblages have
      become a major focus in recent community studies. Studying
      the phylogenetic structure of an ecological community can
      provide insights into the relative importance of different
      processes structuring that community. This study aimed at
      measuring the phylogenetic structure of ant genera
      communities occurring in 12 sites along a forest succession
      gradient, in the tropical secondary forests of Brazil. We
      also determined the processes structuring the ant
      communities; and tested the influence of metrics used,
      succession and taxonomic scale on the estimates of
      phylogenetic community structure. On average, the
      phylogenetic structure of ant communities was over-dispersed,
      meaning that ant species were more distantly related to their
      neighbours than expected by chance. The observed
      over-dispersion and clustering across the sites depended on
      the metric used and to an extent the forest succession stage,
      although other possible explanations may include effects of
      the null model, variation in the strength of ecological
      processes among habitats or distribution of traits. We
      noticed that finely defined ant communities (single genus)
      tended to be clustered while with several ant genera, most
      communities showed over-dispersion, suggesting that
      competition is increasingly evident as ant communities are
      defined to include greater phylogenetic diversity. This study
      shows that the phylogenetic structure of ant communities
      depends on interplay of several factors, most of which still
      need to be comprehensively researched on.
description: Die Zerstörung von Lebensraum,
      welche besonders in artenreichen tropischen Wäldern zu
      Sukzession fuhrt, ist gegenwärtig eine der großen
      Herausforderungen für Ökologie und Naturschutz. Sie führt zum
      Verlust von Biodiversität und beeinflusst dadurch die
      Artzusammensetzung ebenso wie die ökologischen Prozesse,
      welche Artengemeinschaften strukturieren. Der erste Schritt
      zu einer effektiven Naturschutzplanung ist die
      Identifizierung der vorhandenen Biodiversität und die
      Bewertung der phylogenetischen Zusammensetzung und Struktur,
      besonders für ökologisch hoch diverse Gemeinschaften von
      Invertebraten wie z.B. Ameisen in solch bedrohten Habitaten.
      In diesem Kontext untersuchten wir die Diversität der hoch
      diversen Ameisengattung Pheidole im “Rio Cachoeira Nature
      Reserve” im atlantischen Wald von Brasilien. Mit Hilfe von
      DNS-Barcodes (mtDNS Cytochrome Oxidase 1) und morphologischer
      Taxonomie identifizierten wir 19 MOTUs bzw. 20 Morphospezies.
      Obwohl die beiden Methoden zur Artbestimmung nicht identische
      Schätzungen aufgrund des Auftretens von verschiedenen
      mitochondrialen Linien innerhalb der morphologischen Arten
      ergaben, bieten sie dennoch ein effektives Werkzeug für die
      Inventarisierung von Biodiversität. Durch die Untersuchung
      der phylogenetischen Zusammensetzung und Struktur der
      Artengemeinschaft von Ameisen dieser Gattung fanden wir
      heraus, dass lokale Gemeinschaften aus nah verwandten
      Ameisengruppen zusammengesetzt sind. Die Urwälder stellten
      insgesamt die phylogenetisch diversesten Habitate dar und
      berechtigen dadurch eine hohe Priorität im Naturschutz.
      Unabhängig von den verwendeten Nullmodellen waren die
      Ameisengemeinschaften der Gattung Pheidole phylogenetisch
      gebündelt, was impliziert, dass Umweltfilter eine wichtige
      Rolle in der Strukturierung dieser Gemeinschaften spielen und
      dass die Habitatnutzung eine konservative Eigenschaft ist.
      Phylogenetische Muster der Gemeinschaft waren nicht
      beeinflusst von Sukzessionsstadien, unabhängig von einem
      Anstieg des Artenreichtums entlang des
      Waldsukzessionsgradienten, welcher auf Habitatheterogenität
      im Hinblick auf Ressourcenverfügbarkeit und abiotische
      Bedingungen zurück geführt wird. Eine Untersuchung über den
      Strukturreichtum von Ameisengattungen im “Rio Cachoeira
      Nature Reserve” enthüllte, dass die Gemeinschaften im
      Allgemeinen phylogenetisch überverteilt waren, was bedeutet,
      dass Konkurrenz eine wichtige Rolle in der Strukturierung
      dieser Gemeinschaften spielt. Dies zeigt, dass sich die
      Prozesse, welche Artengemeinschaften strukturieren, auf
      unterschiedlichen taxonomischen Skalen wahrscheinlich
      unterscheiden und folglich auch die erwarteten allgemeinen
      Muster der Biozonose. Folglich schlagen wir vor, dass
      zukünftige Arbeiten an der Systematik von Ameisen der Gattung
      Pheidole eine Kombination von Methoden verwenden sollten, um
      Identifikationsprobleme wie verschiedene mitochondriale
      Linien innerhalb morphologischer Arten zu überwinden. Bei
      ökologischen Studien über die phylogenetische Zusammensetzung
      und Struktur von Gemeinschaften wurden Messungen der
      Eigenschaften der Arten und von Umweltvariablen im Habitat
      bessere Interpretationen der ökologischen Prozesse welche
      Ameisengemeinschaften strukturieren ebenso wie der
      resultierenden Muster ermöglichen. Abschließend kann
      festgehalten werden, dass Naturschutzmaßnahmen zu großen
      Teilen in den phylogenetisch diversen Urwaldrelikten
      konzentriert werden sollten, um sicher zu stellen, dass ein
      Maximum an Biodiversität erhalten bleibt.