Published June 24, 2021 | Version v1
Publication Open

Comparative phylogeography uncovers evolutionary past of Holarctic dragonflies

  • 1. Rutgers, The State University of New Jersey
  • 2. American Museum of Natural History
  • 3. Natural History Museum Aarhus
  • 4. Universidad del Rosario
  • 5. Halmstad University
  • 6. Utah State University
  • 7. Aarhus University

Description

Here, we investigate the evolutionary history of five northern dragonfly species to evaluate what role the last glaciation period may have played in their current distributions. We look at the population structure and estimate divergence times for populations of the following species: Aeshna juncea (Linnaeus), Aeshna subarctica Walker, Sympetrum danae (Sulzer), Libellula quadrimaculata Linnaeus and Somatochlora sahlbergi Trybom across their Holarctic range. Our results suggest a common phylogeographic pattern across all species except for S. sahlbergi. First, we find that North American and European populations are genetically distinct and have perhaps been separated for more than 400,000 years. Second, our data suggests that, based on genetics, populations from the Greater Beringian region (Beringia, Japan and China) have haplotypes that cluster with North America or Europe depending on the species rather than having a shared geographic affinity. This is perhaps a result of fluctuating sea levels and ice sheet coverage during the Quaternary period that influenced dispersal routes and refugia. Indeed, glacial Beringia may have been as much a transit zone as a refugia for dragonflies. Somatochlora sahlbergi shows no genetic variation across its range and therefore does not share the geographic patterns found in the other circumboreal dragonflies studied here. Lastly, we discuss the taxonomic status of Sympetrum danae, which our results indicate is a species complex comprising two species, one found in Eurasia through Beringia, and the other in North America east and south of Beringia. Through this study we present a shared history among different species from different families of dragonflies, which are influenced by the climatic fluctuations of the past.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

هنا، نحقق في التاريخ التطوري لخمسة أنواع من اليعسوب الشمالي لتقييم الدور الذي ربما لعبته فترة التجلد الأخيرة في توزيعاتها الحالية. ننظر إلى البنية السكانية ونقدر أوقات التباين لمجموعات الأنواع التالية: Aeshna juncea (Linnaeus) و Aeshna subarctica Walker و Sympetrum danae (Sulzer) و Libellula quadrimaculata Linnaeus و Somatochlora sahlbergi Trybom عبر نطاقها في منطقة القطب الشمالي. تشير نتائجنا إلى وجود نمط جغرافي نباتي مشترك بين جميع الأنواع باستثناء S. sahlbergi. أولاً، نجد أن سكان أمريكا الشمالية وأوروبا متميزون وراثيًا وربما انفصلوا لأكثر من 400000 عام. ثانيًا، تشير بياناتنا إلى أنه بناءً على علم الوراثة، فإن السكان من منطقة بيرينجيان الكبرى (بيرينجيا واليابان والصين) لديهم أنماط فردية تتجمع مع أمريكا الشمالية أو أوروبا اعتمادًا على الأنواع بدلاً من وجود تقارب جغرافي مشترك. ربما يكون هذا نتيجة لتقلب مستويات سطح البحر وتغطية الغطاء الجليدي خلال الفترة الرباعية التي أثرت على طرق التشتت واللاجئين. في الواقع، ربما كانت بيرينغيا الجليدية منطقة عبور بقدر ما كانت ملاذًا لليعسوب. لا يظهر Somatochlora sahlbergi أي اختلاف جيني عبر نطاقه، وبالتالي لا يشارك الأنماط الجغرافية الموجودة في اليعسوب المحيطي الآخر الذي تمت دراسته هنا. أخيرًا، نناقش الحالة التصنيفية لـ Sympetrum danae، والتي تشير نتائجنا إلى أنها مجمع أنواع يتكون من نوعين، أحدهما موجود في أوراسيا عبر بيرينغيا، والآخر في أمريكا الشمالية شرق وجنوب بيرينغيا. من خلال هذه الدراسة، نقدم تاريخًا مشتركًا بين أنواع مختلفة من عائلات مختلفة من اليعسوب، والتي تتأثر بالتقلبات المناخية في الماضي.

Translated Description (French)

Ici, nous étudions l'histoire évolutive de cinq espèces de libellules du Nord pour évaluer le rôle que la dernière période glaciaire a pu jouer dans leur répartition actuelle. Nous examinons la structure des populations et estimons les temps de divergence pour les populations des espèces suivantes : Aeshna juncea (Linnaeus), Aeshna subarctica Walker, Sympetrum danae (Sulzer), Libellula quadrimaculata Linnaeus et Somatochlora sahlbergi Trybom dans leur aire de répartition holarctique. Nos résultats suggèrent un modèle phylogéographique commun à toutes les espèces à l'exception de S. sahlbergi. Premièrement, nous constatons que les populations nord-américaines et européennes sont génétiquement distinctes et ont peut-être été séparées depuis plus de 400 000 ans. Deuxièmement, nos données suggèrent que, sur la base de la génétique, les populations de la Grande Béringie (Béringie, Japon et Chine) ont des haplotypes qui se regroupent avec l'Amérique du Nord ou l'Europe en fonction de l'espèce plutôt que d'avoir une affinité géographique partagée. C'est peut-être le résultat de la fluctuation du niveau de la mer et de la couverture de la calotte glaciaire au cours de la période quaternaire qui a influencé les routes de dispersion et les refuges. En effet, la Béringie glaciaire a peut-être été autant une zone de transit qu'un refuge pour les libellules. Somatochlora sahlbergi ne montre aucune variation génétique dans son aire de répartition et ne partage donc pas les modèles géographiques trouvés chez les autres libellules circumboréennes étudiées ici. Enfin, nous discutons du statut taxonomique de Sympetrum danae, dont nos résultats indiquent qu'il s'agit d'un complexe d'espèces comprenant deux espèces, l'une trouvée en Eurasie à travers la Béringie, et l'autre en Amérique du Nord à l'est et au sud de la Béringie. À travers cette étude, nous présentons une histoire partagée entre différentes espèces de différentes familles de libellules, qui sont influencées par les fluctuations climatiques du passé.

Translated Description (Spanish)

Aquí, investigamos la historia evolutiva de cinco especies de libélulas del norte para evaluar qué papel puede haber jugado el último período de glaciación en sus distribuciones actuales. Observamos la estructura de la población y estimamos los tiempos de divergencia para las poblaciones de las siguientes especies: Aeshna juncea (Linnaeus), Aeshna subarctica Walker, Sympetrum danae (Sulzer), Libellula quadrimaculata Linnaeus y Somatochlora sahlbergi Trybom en su área de distribución holártica. Nuestros resultados sugieren un patrón filogeográfico común en todas las especies excepto en S. sahlbergi. En primer lugar, encontramos que las poblaciones de América del Norte y Europa son genéticamente distintas y tal vez han estado separadas durante más de 400.000 años. En segundo lugar, nuestros datos sugieren que, en base a la genética, las poblaciones de la región del Gran Beringia (Beringia, Japón y China) tienen haplotipos que se agrupan con América del Norte o Europa dependiendo de la especie en lugar de tener una afinidad geográfica compartida. Esto es quizás el resultado de la fluctuación del nivel del mar y la cobertura de la capa de hielo durante el período cuaternario que influyó en las rutas de dispersión y los refugios. De hecho, la Beringia glacial puede haber sido tanto una zona de tránsito como un refugio para las libélulas. Somatochlora sahlbergi no muestra variación genética en su área de distribución y, por lo tanto, no comparte los patrones geográficos que se encuentran en las otras libélulas circumbóreas estudiadas aquí. Por último, discutimos el estado taxonómico de Sympetrum danae, que nuestros resultados indican que es un complejo de especies que comprende dos especies, una que se encuentra en Eurasia a través de Beringia y la otra en América del Norte al este y al sur de Beringia. A través de este estudio presentamos una historia compartida entre diferentes especies de diferentes familias de libélulas, que están influenciadas por las fluctuaciones climáticas del pasado.

Files

FULLTEXT01.pdf

Files (284 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1ebbdc46256203da72e4ba3d71f287c0
284 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الجغرافيا النباتية المقارنة تكشف الماضي التطوري ليعسوب هولاركتيكا
Translated title (French)
La phylogéographie comparative révèle le passé évolutif des libellules holarctiques
Translated title (Spanish)
La filogeografía comparativa descubre el pasado evolutivo de las libélulas holárticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3173524020
DOI
10.7717/peerj.11338

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Colombia

References

  • https://openalex.org/W1536142406
  • https://openalex.org/W1540190065
  • https://openalex.org/W1574257311
  • https://openalex.org/W1793793548
  • https://openalex.org/W1904418942
  • https://openalex.org/W1946252112
  • https://openalex.org/W1949715986
  • https://openalex.org/W1972829409
  • https://openalex.org/W1975371442
  • https://openalex.org/W1981974907
  • https://openalex.org/W1982969917
  • https://openalex.org/W1995653591
  • https://openalex.org/W2002198462
  • https://openalex.org/W2016603972
  • https://openalex.org/W2017576121
  • https://openalex.org/W2018619894
  • https://openalex.org/W2021101376
  • https://openalex.org/W2021978304
  • https://openalex.org/W2026062398
  • https://openalex.org/W2028013764
  • https://openalex.org/W2034155256
  • https://openalex.org/W2036628186
  • https://openalex.org/W2042421101
  • https://openalex.org/W2055616986
  • https://openalex.org/W2058532318
  • https://openalex.org/W2069291267
  • https://openalex.org/W2092911655
  • https://openalex.org/W2096420865
  • https://openalex.org/W2116585889
  • https://openalex.org/W2119799171
  • https://openalex.org/W2133501143
  • https://openalex.org/W2137015675
  • https://openalex.org/W2138691699
  • https://openalex.org/W2139485957
  • https://openalex.org/W2139771752
  • https://openalex.org/W2141791919
  • https://openalex.org/W2144828603
  • https://openalex.org/W2146290595
  • https://openalex.org/W2147500141
  • https://openalex.org/W2148850736
  • https://openalex.org/W2149246924
  • https://openalex.org/W2162080720
  • https://openalex.org/W2165945699
  • https://openalex.org/W2173255646
  • https://openalex.org/W2279939233
  • https://openalex.org/W2291998598
  • https://openalex.org/W2327143297
  • https://openalex.org/W2562591214
  • https://openalex.org/W2625270305
  • https://openalex.org/W2893502001
  • https://openalex.org/W2895499968
  • https://openalex.org/W2922901740
  • https://openalex.org/W3047349708
  • https://openalex.org/W4239149238
  • https://openalex.org/W96965429