Exploring the genetic diversity of European ants and butterflies

Abstract

Biodiversity encompasses the great variety of organisms that exist on Earth, as well as their genetic variation and the ecosystems of which they are part. In this thesis, two diverse and ecologically important groups are studied: ants and butterflies. The research is conducted at the European level, with a focus on the Italian peninsula to disentangle the mechanisms that generated the current diversity. The use of DNA barcoding allowed to report numerous native and introduced ant species previously unrecorded in many European countries. Two established populations of highly invasive species the Asian needle ant, Brachyponera chinensis and the red introduced fire ant, Solenopsis invicta are reported. A genetically unique population of Erebia pandrose was rediscovered in Central Italy and its vulnerability to climate change-induced extinction was highlighted. Comprehensive DNA barcoding datasets are an important tool for taxonomy, conservation, metabarcoding and phylogeography, among other fields. Two atlases of intraspecific diversity of European ants and Western Palaearctic butterflies are produced, which can guide future taxonomic and biogeographic studies. The common perception of Italy as a single glacial refugium is challenged and two functionally different endemicity centres are identified for butterflies: the Alps host paleoendemics that postglacially gathered in this area, while the Italian Peninsula and Sicily host neoendemics that were generated in situ through Pleistocene glacial cycles.

La biodiversitat comprèn la gran varietat d’organismes que existeixen a la Terra, així com la seva variació genètica i els ecosistemes dels quals formen part. En aquesta tesi, s’estudien dos grups diversos i ecològicament important: les formigues i les papallones. S’estudien de format general a nivell europeu, però també en particular la península italiana per tal de desxifrar els mecanismes que van generar la diversitat actual. L’ús del codi de barres d’ADN ha permès documentar nombroses espècies de formigues, tant natives com introduïdes, anteriorment no reistrades en molts països europeus. Es reporten dues poblacions establertes d’espècies altament invasores: la formiga asiàtica de l’agulla, Brachyponera chinensis, i la formiga de foc introduïda vermella, Solenopsis invicta. En la tesi també s’inclou el redescobriment d’una població genèticament única de Erebia pandrose al centre d’Itàlia, i se’n destaca la seva vulnerabilitat a l’extinció provocada pel canvi climàtic. Les biblioteques de codis de barres d’ADN són una eina important per a la taxonomia, la conservació, el metabarcoding i la filogeografia, entre d’altres àmbits. Es presenten dos atles de diversitat intraespecífica, per les formigues europees i per less papallones del Paleàrtic occidental, que poden orientar futurs estudis taxonòmics i biogeogràfics. La percepció clàssica d’Itàlia com un únic refugi glacial es posa en dubte i s’identifiquen dos centres d’endemisme funcionalment diferents per a les papallones: els Alps acullen paleoendemismes que es van reunir postglacialment en aquesta àrea, mentre que la península italiana i Sicília acullen neoendemismes que es van generar in situ durant els cicles glacials del Pleistocè.