Phylogeny and evolution of habitat preferences of the subfamilies Rygmodinae and Sphaeridiinae (Coleoptera: Hydrophilidae)

Abstract

Podčeledi Rygmodinae a Sphaeridiinae společně tvoří přibližně jednu třetinu současné druhové diverzity čeledi Hydrophilidae (Coleopetera: Polyphaga). Zástupci obou čeledí obývají rozličné typy vodních a terestrických prostředí zahrnující rovněž specializované habitaty jako fytotelmy, mršiny a termitiště. Doposud byly habitatové přesuny v těchto podčeledích studovány pouze s omezeným množstvím taxonů v analýzách zaměřených na celou čeleď Hydrophilidae. V této práci byly, s využitím rozsáhlejšího samplingu a bayesovských i likelihoodových metod, provedeny molekulární fylogenetická analýza a datování divergence na rodové úrovni. Dataset obsahoval 96 taxonů se sekvencemi dvou mitochondriálních a dvou jaderných genů reprezentujících všechny hlavní linie obou podčeledí. Analýza odhalila jediný přesun do terestrického prostředí ve střední juře. Původní habitat obou podčeledí a všech tribů byl tudíž rozkládající se rostlinný materiál či lesní hrabanka. Sekundární návraty do vody byly navrženy pro dvě linie Rygmodinae a několik linií tribů Coelostomatini a Megasternini. K jedinému přesunu na květy došlo v podčeledi Rygmodinae. Nezávisle na sobě došlo rovněž k jednotlivým přesunům k inkvílínímu životnímu stylu v tribech Omicrini a Megasternini. Naproti tomu k přesunu na mršiny či exkrementy došlo...

Subfamilies Rygmodinae and Sphaeridiinae together form approximately one third of the extant diversity within the family Hydrophilidae (Coleoptera: Polyphaga). Members of both these subfamilies inhabit wide spectrum of aquatic and terrestrial environments including specialized habitats such as phytotelmata, carrion or termite nests. So far, habitat shifts within these subfamilies have been only tested with a limited amount of taxa at the family level. Using a broader sampling and Bayesian and maximum likelihood methods, genus-level molecular phylogenetic analysis and divergence dating were performed. The dataset included 96 taxa, representing all major clades (genus groups) in both subfamilies, sequenced for two mitochondrial and two nuclear genes. A single shift from the aquatic to terrestrial environment in the Middle Jurassic was suggested, thus revealing both subfamilies and all tribes as ancestrally inhabiting decaying plant material and leaf litter. Secondary returns to aquatic habitats were suggested for two lineages of the Rygmodinae and several lineages belonging to tribes Coelostomatini and Megasternini. A single shift to flowers was revealed in the subfamily Rygmodinae. Similarly, single independent shifts to the inquiline lifestyle in tribes Omicrini and Megasternini were revealed. In...