title: Spatial patterns of species richness and phylogenetic diversity of European Sterrhinae (Geometridae, Lepidoptera)
Creators: name: Roithmair, Zita
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Biodiversität ist auf vielen Ebenen messbar und reicht weit über Artenvielfalt hinaus. Beispiele dafür sind funktionelle und genetische Diversität, welche Daten über ökologische und genetische Eigenschaften von Organismen miteinbeziehen. Phylogenetische Diversität (PD) gibt Auskunft über die Vielfalt an evolutionären Linien und phylogenetischen Beziehungen zwischen Arten innerhalb einer Artengruppe. Es gibt mehrere Möglichkeiten diese zu berechnen, eine der bekanntesten Formen davon ist die phylogenetische Diversität nach Faith, welche sich aus der Summer der phylogenetischen Astlängen aller Arten in einer Artengruppe zusammensetzt. Die vorliegende Studie präsentiert eine erstmalige Analyse der phylogenetischen Diversität, Struktur und Endemismus der Sterrhinae Europas (Geometridae, Lepidoptera). Die europäischen Sterrhinae sind überwiegend xerothermophil und fressen als Larven unter anderem an totem und verwittertem Pflanzenmaterial, was sie von anderen Geometridaen unterscheidet. Die Studie basiert auf der Digitalisierung von Verbreitungskarten aus taxonomischen Monographien, lokaler Literatur und GBIF-Einträgen in einen 50 x 50 km Rasters, der über Europa gelegt wurde. Ein phylogenetischer Baum für die europäischen Sterrhinae wurden anhand von mitochondrialen COI-Sequenzen und nukleären Markern berechnet. Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass die PD von europäischen Sterrhinaen am höchsten in den südwestlichen Gebieten Europas, entlang der gesamten mediterrane Küste und Teilen des Balkan ist. Dies sind ähnliche Muster wie die von Artenreichtum. PD war dementsprechend auch signifikant korreliert mit Artenreichtum und zusätzliche mit Latitude, während die Beziehung zur Jahresdurchschnittstemperatur nicht signifikant blieb nach der Durchführung einer spatialen Autokorrelation. Weitere Diversitätsmetriken (wie net relatedness index und nearest taxon index) gaben Einblicke in die phylogenetische Struktur der europäischen Sterrhinae und zeigten auf, dass die diversen südlichen Gebiete Europas hauptsächlich Cluster an evolutionär älteren Linien beherbergen, während rezentere Cluster, vor allem in Nordeuropa vorhanden waren. Phylogenetischer Endemismus war stark präsent in der iberischen Halbinsel und vielen mediterranen Inseln, weiters auch in Süd-Frankreich, -Italien und -Griechenland. Mit der CANAPE-Methode konnten die Endemismus-Zentren als eine Mischung aus Neo- und Paläoendemismus und teils Superendemismus identifiziert werden. Ökologische Merkmale, wie Futterpflanzenspezialisierung (Nieschenbreite), Voltinismus und Arealgrößen der Sterrhinae Arten folgten einem latitudinalen Gradienten: größere Areale, Nieschenbreite an Futterpflanzen und Univoltinismus waren häufiger in hohen Breitengraden, was möglicherweise mit den harschen Umweltbedingungen in nördlichen Gebieten zusammenhängt. Beim Vergleichen verschiedener Metriken fällt auf, dass im Gegensatz zu reinem Artenreichtum die räumlichen Muster von PD etwas feinstrukturierter waren und hohe Diversität auch abseits von artenreichen Regionen aufzeigen konnten, wie zum Beispiel in den temperaten Gebieten Zentraleuropas. Eine Aufnahme von mehreren Diversitätsmetriken kann demnach wichtige Zusatzinformationen für Biodiversitätsstudien liefern.
description: There are many ways of measuring biodiversity, besides ‘simply’ counting species. For example, functional and genetic diversity capture information on the ecological traits of organisms or their genetic variation and divergence. Phylogenetic diversity measures the diversity of phylogenetic lineages within a species assemblage by including information on their evolutionary history and position on the phylogenetic tree. There are different ways of calculating phylogenetic diversity (PD), for example Faith’ PD is the sum of phylogenetic branch lengths present in a set of species. In this study phylogenetic diversity (Faith’ PD) and structure, as well as phylogenetic endemism of European Sterrhinae (Geometridae, Lepidoptera) was investigated and described for the first time, using a grid-based approach with a spatial resolution of 50 x 50 km. Distribution data was digitized from taxonomic literature and extended with records from local literature and GBIF. For calculating the phylogeny, mitochondrial COI sequences were used, in addition with nuclear markers. In Europe, Sterrhinae are predominantly xerothermophilous, the larvae of many of which can feed on dead or decaying plant material. This distinguishes them from other geometrids. The results of this study show that PD was generally high in species rich regions, which are southwestern Europe and parts of the Balkans, however highlighting additional areas such as the entire Mediterranean coast and adjacent areas of Southern Europe as hotspots for PD. Not only was PD correlated with species richness, but also with latitude, while the positive relationship with mean annual temperature was not significant after correcting for spatial autocorrelation. Further metrics, such as net relatedness index and nearest taxon index indicated, that the diverse regions in Southern Europe host clusters of evolutionary older lineages, while recent phylogenetic clustering occurred mainly in Northern Europe. Hotspots of phylogenetic endemism were identified in the Iberian Peninsula, the Mediterranean Islands, southern France and Italy, and Greece. Using the CANAPE approach those areas were found to host both neo- and paleo-endemism and in some parts super-endemism. When looking at ecological traits, such as diet breadth, voltinism and range size, a latitudinal gradient was detected: diet breadth and restriction to a single generation per year increased with higher latitudes, possibly due to harsher environments. Range size of European Sterrhinae was generally larger in higher latitudes. While species richness was following a rather clear latitudinal gradient, patterns of PD appeared more fine-structured, showing for example intermediate – high diversity in the temperate regions of Central Europe. The results of this thesis suggest that the incorporation of different diversity metrics adds important information to biodiversity studies.