Genetička struktura populacija sredozemnog potkovičara Rhinolophus euryale Blasius, 1853 u Srbiji i filogeografija ove vrste na Balkanskom poluostrvu

Abstract

The population genetic structure of a species is a result of past events such as bottlenecks, population expansion and secondary contact, as well as recent events and phenomena like migrations, philopatry, sociality etc. Climatic oscillations during the Pleistocene shaped the present distribution of genetic diversity of temperate biota in Europe. The Balkan peninsula has been recognized as a glacial refugium for many temperate species, including many bat species. The Mediterranean horseshoe bat Rhinolophus euryale is distributed in the Mediterranean area. It is predominantly cave-dwelling species and its distribution greatly overlaps with karstic regions. During summer females form nursery colonies where they give birth and rear pups, while in autumn both sexes gather together into hibernation roosts. Roost fidelity has been found in both sexes. R. euryale is considered to be a sedentary species, since the distance between summer and winter roosts is rarely greater than 50 km. Distribution of this species in Serbia overlaps with karstic areas in western and eastern Serbia. The aims of this thesis were to gather all available data about species’ distribution and to evaluate population trends in Serbia; testing ISSR-PCR method for reliable distinguishing this species from morphologically similar R. blasii. D-loop mitochondrial sequences were used for analyses of genetic diversity, demographic history and phylogeography of the Mediterranean horseshoe bat in the Balkan peninsula. Genetic variability of 12 populations in the central Balkans was analysed using nuclear microsatellites. Genetic differentiation and gene flow among populations from different geographic regions were estimated, and relatedness within different colony types was assessed. In the period from 2012 to 2017, R. euryale was found at 26 localities in Serbia (11 localities for the first time), and now the number of localities counts 73. Several new nursery and hibernation colonies of this species were found, as well as one male summer colony. Only one roost was found in a building, while the rest were in underground sites. No significant threats were identified, and the population trend of this species in Serbia is estimated to be stable. ISSR-PCR represents fast and reliable method for unambiguously distinguishing morphologically similar medium-sized horseshoe species R. euryale and R. blasii. This study represents first population genetic analysis of the Mediterranean horseshoe bat in the central Balkans. High haplotype diversity of mitochondrial D-loop sequences was found, and all samples from Europe, Anatolia and Northern Africa clustered within one phylogenetic clade. Obtained results support the scenario of a sudden demographic expansion, and it is estimated that this started in the late Pleistocene. The Balkan peninsula was probably one of the glacial refugia of this species in Europe. High genetic diversity was also found using nuclear microsatellites. Moderate genetic substructuring among geographic regions and significant isolation by distance were observed. Genetic differentiation among populations from western and eastern Serbia was small but significant, which can be explained by roost fidelity and non-migratory behaviour of the species. The population from Montenegro was genetically similar to ones from eastern Serbia, which implicates the potential existence of colonies between the analysed regions. Kinship is probably not a major factor driving grouping of females into nursery colonies, but, more likely, benefits from group thermoregulation and information transfer about suitable roosts and foraging areas. Information transfer is likely underlying the formation of male summer colonies. High genetic diversity was found among Mediterranean horseshoe bat populations in the central parts of the Balkan peninsula, both for nuclear and mitochondrial markers. These populations harbour significant portion of species’ genetic diversity, and they have been recognized as the most numerous and the most stable across the distribution of R. euryale. Therefore, protecting Balkan populations might play a vital role in conservation of Mediterranean horseshoe bat.

Genetička struktura populacija predstavlja rezultat efekta prošlih događaja kao što su prolazak populacija kroz usko grlo, postglacijalna ekspanzija, sekundarni kontakt, ali i recentnih događaja i fenomena koji obuhvataju migracije, filopatriju, socijalnost itd. Pleistocenske klimatske oscilacije uticale su na današnju distribuciju genetičkog diverziteta mnogih vrsta koje naseljavaju Evropu. Balkansko poluostrvo je prepoznato kao glacijalni refugijum za veliki broj vrsta umerenih područja, uključujući i određene vrste slepih miševa. Sredozemni potkovičar Rhinolophus euryale je rasprostranjen na širem području oko Sredozemnog mora. Najčešće koristi podzemna skloništa kao što su pećine, i zbog toga je njegova distribucija vezana za krečnjačke predele. Tokom leta se ženke grupišu u porodiljske kolonije gde se odvija koćenje i podizanje mladih, a jedinke oba pola se u jesen okupljaju u hibernacijske kolonije. Filopatrija je zabeležena kod jedinki oba pola. R. euryale se smatra sedentarnom vrstom jer između letnjih i zimskih skloništa retko prelazi udaljenosti veće od 50 km. U Srbiji se distribucija ove vrste poklapa sa krečnjačkim područjima u zapadnoj i istočnoj Srbiji. Ciljevi ove doktorske disertacije bili su sistematizacija svih podataka o rasprostranjenosti ove vrste i evaluacija populacionih trendova u Srbiji; testiranje ISSR-PCR metode za brzo i pouzdano razlikovanje ove vrste i morfološki slične vrste R. blasii. Sekvence mitohondrijske D-petlje su korišćene za analizu genetičke varijabilnosti, demografske istorije i filogeografije ove vrste na Balkanskom poluostrvu. Pomoću mikrosatelitskih markera analizirana je genetička varijabilnost ove vrste u 12 populacija na području centralnog Balkana, testirana je genetička diferenciranost i procenjen protok gena između geografskih regiona. Pored toga, analiziran je stepen srodstva između jedinki unutar različitih tipova kolonija. U periodu od 2012 do 2017. godine, sredozemni potkovičar je zabeležen na ukupno 26 lokaliteta u Srbiji (na 11 je zabeležen prvi put). Ovime je broj lokaliteta u Srbiji sa dokazanim prisustvom istraživane vrste porastao na 73. Pronađeno je nekoliko novih porodiljskih i hibernacijskih kolonija, kao i jedna letnja kolonija mužjaka. Zabeleženo je samo jedno sklonište u građevini, dok su sva ostala bila u podzemnim objektima. Nisu identifikovani značajni faktori ugrožavanja, i procenjeno je da ova vrsta u Srbiji ima stabilan populacioni trend. Upotrebom ISSR-PCR markera je moguće brzo i sa velikom pouzdanošću razlikovati morfološki slične vrste srednjih potkovičara R. euryale i R. blasii. Ova studija predstavlja prvu populaciono-genetičku analizu sredozemnog potkovičara na području centralnog Balkana. Zabeležen je veliki diverzitet haplotipova D-petlje mitohondrijske DNK, i svi uzorci sa područja Evrope, Anadolije i Severne Afrike su se grupisali u jednu filogenetsku kladu. Dobijeni rezultati podržavaju scenario brze demografske ekspanzije, a procenjeno je da je ekspanzija počela krajem Pleistocena. Balkansko poluostrvo je najverovatnije predstavljalo jedan od refugijuma ove vrste u Evropi. Upotrebom mikrosatelitskih markera je takođe zabeležen veliki genetički diverzitet. Na analiziranom području postoji umereni nivo diferencijacije između geografskih regiona, i značajna izolacija putem distance. Genetička diferenciranost između populacija u zapadnoj i istočnoj Srbiji je bila mala ali značajna, što se može objasniti sedentarnošću i filopatrijom vrste. Populacija iz Crne Gore je genetički slična populacijama iz istočne Srbije, što ukazuje na potencijalno postojanje kolonija između tih regiona. Pokazano je da je stepen srodstva između jedinki unutar različitih tipova kolonija sličan. Mehanizmi koji leže u osnovi formiranja porodiljskih kolonija su najverovatnije korist od grupne termoregulacije i prenos informacija o adekvatnim skloništima i lovnim teritorijama. Razmena informacija je takođe verovatno jedan od razloga grupisanja mužjaka u letnje kolonije. U Balkanskim populacijama sredozemnog potkovičara zabeležen je veliki genetički diverzitet, kako na nuklearnom, tako i na mitohondrijskom nivou. Ove populacije sadrže značajni deo genetičkog diverziteta vrste, i prepoznate su kao najbrojnije i najstabilnije na celom arealu R. euryale. Očuvanje i zaštita balkanskih populacija sredozemnog potkovičara mogu imati krucijalni značaj u opstanku ove vrste.