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Phylogeography of the burnet moth Zygaena transalpina complex: molecular and morphometric differentiation suggests glacial refugia in Southern France, Western France and micro-refugia within the Alps

Phylogeographie des Zygaena transalpina–Artenkomplexes: molekulare und morphometrische Differenzierung weist auf glaziale Refugien in Südfrankreich, Westfrankeich und Mikrorefugien innerhalb der Alpen hin

Authors


Corresponding author: Björn M. von Reumont (bmvr@arcor.de)
Contributing authors: Jan-Frederic Struwe (janstruwe@msn.com), Julia Schwarzer (j.schwarzer.zfmk@uni-bonnn.de), Bernhard Misof (b.misof.zfmk@uni-bonn.de)

Abstract

Patterns of common recolonization routes from glacial refugia to Central Europe during the Pleistocene are generalized to paradigms of postglacial recolonization in Europe. Recent studies indicate, however, that the actual phylogeographic history of many species might be more complex and cannot be simplified to generalized patterns. Burnet moths of the Zygaena transalpina complex represent a group of closely related taxa, which are considered as a typical example for these generalized patterns. At present, three groups are recognized that are assumed to have spread from three classical refugia in Western Europe, Italy and the Balkans to Central Europe. Here, we re-investigate their phylogeography using a combined molecular and morphometric approach. Phylogenetic and nested clade phylogeographic analyses of 476 samples from 55 localities taken from Southern and Central Europe reveal that the Zygaena transalpina complex consists of three distinct haplotype clusters, which geographically roughly correspond to possible refugia in Western Europe, Italy and the Balkans. A synthesis of the data with a geometric morphometry dataset of 425 specimens from 46 localities corroborates this molecular result but differs in several aspects. Important new aspects are multiple refugia of the western ‘hippocrepidis’ branch and micro-habitats within the Alps of the central ‘transalpina’ branch. Further, our results display a more complex phylogeographic pattern for this species complex, which is not tractable with a rigid, generalized pattern.

Zusammenfassung

Einige der rekonstruierten Rekolonisierungsrouten für verschiedene Arten aus den glazialen Refugien nach Zentraleuropa werden als klassische Muster der Rekolonisierung während des Pleistozäns betrachtet. Neuere Studien zeigen jedoch, dass die tatsächliche Phylogeographie oder biogeographische Vergangenheit einiger Arten viel komplexer gewesen ist und nicht durch vereinfachte Muster wiedergegeben werden kann. Die Schmetterlinge des Zygaena transalpina–Artenkomplexes repräsentieren eng verwandte Arten, die oft als typische Vertreter einer durch das Pleistozän geprägten Gruppe genannt werden. Es werden zur Zeit drei Gruppen unterschieden, die aus den drei klassischen glazialen Refugien in Westeuropa, Italien und dem Balkanareal nach Europa einwanderten. Wir untersuchen in dieser Studie die Biogeographie dieses Artenkomplexes, indem morphometrische und molekulare Daten kombiniert werden. Die phylogenetische und phylogeographische Analyse von 476 Tieren aus 55 Fundorten in Europa zeigen, dass der Zygaena transalpina–Komplex aus drei verschiedenen Haplotypengruppen besteht, die grob mit den angenommenen Refugialräumen übereinstimmen. Eine Synthese mit den morphometrischen Daten von 425 Tieren aus 46 Standorten bestätigt dieses Ergebnis. Es wird jedoch auch unterstrichen, dass für diese Gruppe deutliche Abweichungen zu den bisher allgemeinen Mustern bestehen. Wichtige neue Aspekte, die auch für die Ableitung allgemeiner Muster eine Bedeutung haben, sind: Multiple Refugien des, ‘hippocrepidis’ Zweigs in Westfrankreich und die offensichtliche Existenz von Mikrohabitaten für den zentralen, ‘transalpina’-Zweig in den Alpen.

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