Отделение по зоология, Стокхолмски университет, Стокхолм, Швеция

връзката

Отделение по зоология, Стокхолмски университет, Стокхолм, Швеция

Фигури

Резюме

Цитат: Slove J, Janz N (2011) Връзката между диетичната широчина и размера на географския обхват в подсемейство пеперуди Nymphalinae - Изследване в глобален мащаб. PLoS ONE 6 (1): e16057. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016057

Редактор: Марк Брифа, Университет на Плимут, Великобритания

Получено: 27 август 2010 г .; Прието: 6 декември 2010 г .; Публикувано: 5 януари 2011 г.

Финансиране: Тази работа беше подкрепена с безвъзмездна помощ от Шведския национален съвет за научни изследвания на NJ. Финансистите не са играли роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Растителноядни насекоми съставляват около една четвърт от всички живи видове [1], а пеперудите съставляват важна част от това разнообразие. По-голямото видово разнообразие на тревопасните групи насекоми, в сравнение с техните сестри-групи, които не се хранят с растения [2], [3], предполага, че използването на гостоприемника може да е от значение за обяснение на разнообразието от насекоми [но вижте 4]. Преди това проучванията се фокусираха главно върху специализацията на растенията гостоприемници. Но специализацията е изтощителен източник на диверсификация и би изчерпала вариации, по които да действа - предотвратявайки по-нататъшната специализация - и след това би попаднала в задънена улица [5]. И все пак специализацията не е задънена улица. Широчината на диетите е динамична черта с доказателства за промени и разширения, както и специализация [6] - [8]. И тези промени в използването на гостоприемника могат да бъдат необходимата инжекция на нова вариация, която улеснява диверсификацията [5], [9].

„Хипотезата за трептенията“ [5], [10] предполага, че увеличеното разнообразие от тревопасни насекоми е до голяма степен резултат от разширяване на диетичната широчина, последвано от специализация, с други думи трептения в диетичната широчина. След това тези трептения се съчетават с корелирани промени в размера на географския обхват, което от своя страна може да доведе до фрагментация на населението.

Предишни проучвания, разглеждащи връзката между диетата и географския обхват, установиха положителна връзка [12] - [15]. Въпреки това, всички проучвания са сравнявали размера на ареала в много ограничена зона, например Германия и Обединеното кралство. Размерите на пеперудите и други видове не следват националните граници и следователно е много вероятно ареалите на някои - ако не и на повечето - видове да се простират доста извън района на изследване. Това означава, че „размерът на ареала“ всъщност не измерва размера на ареала, а по-скоро способността на вида да се запази в рамките на различните видове местообитания, които този конкретен регион предлага. В резултат на това е важно изследването да се извърши на географско ниво, което включва целия географски обхват на всички включени видове. Този проблем ще продължи във всеки географски регион, независимо от неговия размер, и единственият начин да се избегне е да се извърши изследването на глобално ниво. Това е, доколкото ни е известно, първото проучване, което изследва тази връзка между широчината на диетата и размера на географския обхват с глобален обхват. Пеперудите са сред малкото групи, в които са налични изчерпателни данни в този мащаб, много поради дългогодишното и широкото внимание, което групата е получила от аматьори, колекционери и изследователи.

Целта на настоящата статия е да се провери дали има връзка между диетичната широчина и размера на географския обхват в подсемейство пеперуди Nymphalinae в глобален мащаб. Nymphalinae е много подходящ за това проучване, тъй като е много разнообразна група с вариации както в диетата, така и в географския обхват. Освен това, неотдавнашното развитие на добре поддържани филогении позволява да се анализират филогенетично ширината на диетата и географския обхват.

Резултати

Анализите с максимална вероятност доведоха до добре подкрепена филогения (Фигура S1), която до голяма степен съответства на тези, публикувани преди за Nymphalinae [16]. Решението дали да се отчита филогенията се основава на резултатите от теста за филогенетичен сигнал, който тества дали видовете са независими един от друг по отношение на изследваните променливи, в този случай, хранителната ширина и географския обхват. И двете мерки за ширина на диетата получиха междинни оценки на ламбда (0,48 за индекса за диетична широчина и 0,45 за броя на родовете), което показва, че има някакъв ефект от филогенията. Географският обхват, от друга страна, изглежда слабо корелира с филогенията (λ = 0,08). Тъй като географският обхват и диетичната широчина дават толкова различни резултати и тъй като междинната стойност за диетичната широчина беше трудна за тълкуване, ние избрахме да анализираме данните, използвайки както сравняване на различни видове, така и отчитане на филогенията с помощта на GEE.

Сравнението между кръстосаните видове беше извършено с помощта на линейна регресия. Тъй като обаче данните както за хранителната ширина, така и за географския обхват бяха силно изкривени, тоест повечето видове имат много малки хранителни широчини и географски диапазони (Фигура 1) [17], данните трябваше да бъдат трансформирани преди анализ. Трансформациите на Box-Cox дават приблизително нормално разпределение на честотата и за двете черти. Линейната регресия показа, че географският обхват значително корелира с диетичната широчина (Фигура 2, индекс на диетичната широчина: df = 181, r 2 = 0,17, p 2 = 0,15, p Фигура 1. Връзката между размера на географския ареал и броя на растението гостоприемник родове.

Включени са 182 вида Nymphalinae, а отклонението е Vanessa cardui. Данните за размера на ареала и разнообразието на гостоприемниците са силно изкривени, като повечето видове имат малък обхват и/или се хранят с няколко растения гостоприемници. (Поставянето на индекса вместо броя на родовете създава подобна връзка.) За да се коригира този изкривяване, данните бяха трансформирани в box-cox за сравнение между кръстосаните видове (Фигура 2) и анализирани филогенетично, използвайки обобщени уравнения за оценка, което позволява ненормални променливи на отговора.