Authors:	Schorr, Gertrud
Title:	Rekonstruktion der eiszeitlichen Verbreitung und Artbildung vier alpiner Primeln durch Artenverbreitungsmodelle und Phylogeographie
Online publication date:	11-Aug-2009
Year of first publication:	2009
Language:	english
Abstract:	Aim: Previous studies revealed that diversification events in the western clade of the alpine Primula sect. Auricula were concentrated in the Quaternary cold periods. This implies that allopatric speciation in isolated glacial refugia was the most common mode of speciation. In the first part of the present dissertation, this hypothesis is further investigated by locating refugial areas of two sister species, Primula marginata & P. latifolia during the last glacial maximum, 21,000 years ago. In the second part, the glacial and postglacial history of P. hirsuta and P. daonensis is investigated. Location: European Alps. Methods: Glacial refugia were located using species distribution models, which are projected to last glacial maximum climate. These refugia are validated with geographic distribution patterns of intra-specific genetic diversity, rarity and variation. Results 1) Speciation: Glacial refugia of the sister taxa Primula marginata and P. latifolia were largely separated, only a small overlapping zone at the southern margin of the former glacier in the Maritime Alps exists. This overlapping zone is too small to indicate sympatric speciation. The largely separated glacial distribution of both species rather confirms our hypothesis of allopatric speciation in isolated glacial refugia. Results 2) Glacial and postglacial history: Surprizingly, the modelled potential refugia of three out of four Primula species are situated within the former ice-shield, except for P. marginata. This indicates that peripheral and central nunataks played an important role for the glacial survival in P. latifolia, P. hirsuta and P. daonensis, while peripheral refugia outside the maximum extend of the glacier were crucial in P. marginata. In P. hirsuta and P. latifolia SDMs allowed to exclude several hypothetical refugial areas that overlap with today’s distribution as potential refugia for the species. In P. marginata, hypothetical refugial areas at the periphery of the former ice-shield that overlap with today’s distribution were confirmed by the models. The results from the SDMs are confirmed by population genetic patterns in three out of four species. P. daonensis represents an exception, where population genetic data contradict the SDMs. Main conclusions: Species distribution models provide species specific scenarios of glacial distribution and postglacial re-colonization, which can be validated using population genetic analyses. This combined approach is useful and helps to understand the complex processes that have lead to the genetic and floristic patterns of biodiversity that is found today in the Alps. Fragestellung & Methoden: In vorherigen Studien über Primula Sektion Auricula wurde herausgefunden, dass in der westlichen Teilgruppe der Sektion Artbildungsereignisse in den Eiszeiten des Quartärs konzentriert waren. Das impliziert, dass allopatrische Artbildung (Artbildung in geographisch isolierten Arealen) in eiszeitlichen Refugialgebieten der häufigste Artbildungsmodus in der westlichen Teilgruppe war. Diese Hypothese sollte in der vorliegenden Arbeit durch die Modellierung eiszeitlicher Refugialgebiete mit Artenverbreitungs-Modellen (engl. species distribution models, SDMs) einerseits, und der Analyse der geographischen Verbreitung innerartlicher genetischer Variation andererseits untersucht werden. Untersuchungsziele: Zwei Artenpaare wurden untersucht, im ersten Artikel der vorliegenden Arbeit wurden die geographischen Umstände der Artbildung bei P. marginata und P. latifolia untersucht, im zweiten Artikel wurde die eiszeitliche sowie die postglaziale Geschichte von P. hirsuta und P. daonensis untersucht und diskutiert. Ergebnisse 1) Artbildung: Die Eiszeitrefugien von P. marginata und P. latifolia waren großteils getrennt, überlappten aber kleinräumig am südlichen Eisrand in den Alpi Marittime. Dieses Überlappungsgebiet ist aber zu klein, um auf sympatrische Artbildung hinzudeuten. Vielmehr belegen die überwiegend getrennten Refugialgebiete beider Arten unsere Hypothese allopatrischer Artbildung in isolierten eiszeitlichen Refugien. Ergebnisse 2) Eiszeitliche Verbreitung: Überraschenderweise liegen die modellierten Refugialgebiete bei drei von vier Arten fast vollständig innerhalb der Vergletscherung, mit Ausnahme von P. marginata. Bei P. hirsuta, P. daonensis und P. latifolia spielten also periphere und zentrale Nunataker eine entscheidende Rolle, während potentielle Refugialgebiete außerhalb der Vergletscherung nur bei P. marginata entscheidend waren. Bei P. latifolia und P. daonensis konnten durch die SDMs einige potentielle Refugialgebiete ausgeschlossen werden, die man sonst in Betracht gezogen hätte, weil sie an die heutigen Verbreitungsgebiete angrenzen. Bei P. hirsuta und P. latifolia lieferten die SDMs klare Hinweise darauf, dass es beiden Arten möglich war, oberhalb der Gletscherströme (Nunataker) in verschiedenen Bergketten an günstigen Stellen zu überdauern, wahrscheinlich auf südexponierten Hängen und Felsen oder an windgefegten Graten. Bei P. marginata wurden potentielle Refugialgebiete am Gletscherrand, die mit der heutigen Verbreitung überlappen, von den SDMs bestätigt. Die Ergebnisse aus den SDMs werden von den populationsgenetischen Ergebnissen in drei von vier Arten unterstützt. Primula daonensis stellt eine Ausnahme dar, bei der die populationsgenetischen Daten den SDMs widersprechen. Schlußfolgerungen: Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es SDMs ermöglichen, realistischere Szenarien über eiszeitliche Verbreitung und postglaziale Rekolonisierungswege zu entwerfen, die dann mit Hilfe von populationsgenetischen Mustern validiert werden können. Dieser Ansatz ist vielversprechend und trägt zu einem besseren Verständnis der komplexen Prozesse bei, die zu den genetischen und floristischen Mustern von Biodiversität, die wir heute in den Alpen finden, geführt haben.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4517
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-20590
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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