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Species diversity and phylogenetic position of Eois (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) on Peperomia (Piperaceae) in a mountain rainforest in the south Ecuadorean Andes

Seifert, Carlo Lutz (2014) Species diversity and phylogenetic position of Eois (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) on Peperomia (Piperaceae) in a mountain rainforest in the south Ecuadorean Andes.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Fiedler, Konrad

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DOI: 10.25365/thesis.32993
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30012.96743.892965-1

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Abstract in English

In the past, Eois larvae (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) were commonly assumed to be predominantly monophagous on various Piper species. Only few feeding records indicated that some species may also exploit other host plants such as Peperomia (Piperaceae). In this study I examined how many species of Eois in one focal area are affiliated with Peperomia and where these are located within the phylogeny of the genus. Furthermore, it was investigated, based on a tangled tree, if specific phylogenetic patterns exist between Eois moths and Peperomia plants. Additionally, for all observed Eois taxa larval stages are described and illustrated for the first time and information about their natural history is given. The study took place in the south Ecuadorian Andes, spanning three elevational bands between 1000 and 3100m a.s.l. Specimens of Eois were collected between 2012 and 2013 by visually scanning plants of the species-rich genus Peperomia. Eois were identified to species level using DNA-barcoding. Trophic relationships to Peperomia spp. were established by the observation of feeding behaviour on their original host plant. Phylogeny hypotheses of Eois and Peperomia were generated by means of DNA sequence data and compared to each other to examine possible co-evolutionary relationships. At least eight (out of 20-25) morphospecies of Peperomia plants were confirmed as host plants used by 10 genetically clearly distinguishable Eois species. Two of these moth species, Eois albosignata (Dognin, 1911) and Eois bolana (Dognin, 1899), are validly described while seven further taxa could merely be matched to undescribed morphospecies known from previous light trapping campaigns in the study area. One new species was encountered for the first time. The scattered placement of observed Eois species within the phylogeny of the moth genus clearly suggests that at least five convergent host switches to Peperomia have occurred. Multiple independent host shifts, probably always away from Piper, to another single plant genus are currently uniquely documented within Eois. Associations of the phylogenies show no evidence for co-speciation processes between Eois and Peperomia. This work reveals that distinctly more Eois moth species feed on Peperomia plants than previously thought, and that Eois is less strictly associated with Piper than former assumptions had suggested.

Schlagwörter in Englisch

Eois / host plant / Lepidoptera / life history / Peperomia / phylogenetic patterns / Piperaceae

Abstract in German

Früher wurde angenommen, dass die Raupen der Nachtfaltergattung Eois (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) überwiegend monophag an Pflanzen der Gattung Piper (Piperaceae) fressen. Einzelnachweise zeigten jedoch auf, dass auch andere Pflanzentaxa wie Peperomia (Piperaceae) genutzt werden. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, wie viele Eois-Arten in einem eng begrenzten Untersuchungsgebiet an der artenreichen Gattung Peperomia fressen und welche Stellung sie innerhalb der Phylogenie dieser Nachtfaltergattung einnehmen. Ob zwischen Eois und Peperomia enge ko-evolutionäre Beziehungen erkennbar sind, wurde anhand einer Gegenüberstellung der Phylogeniehypothesen geprüft. Abschließend wurden für alle nachgewiesenen Eois-Taxa Informationen zur Bionomie gegeben und ihre Raupenstadien erstmalig beschrieben und abgebildet. 2 Die Datenaufnahme erfolgte von 2012 bis 2013 im Andengebiet Süd-Ecuadors zwischen 1000 und 3100m ü.NN. Peperomia-Pflanzen wurden systematisch nach Eois-Raupen abgesucht und die so gesammelten Individuen mit Hilfe von DNA-Barcoding bestimmt bzw. aufgetrennt. Zur Erfassung der Wirtspflanzenbeziehungen wurden nur die im Freiland nachweislich genutzten Peperomia-Arten herangezogen. Mindestens acht Peperomia-Morphospezies (von 20-25 untersuchten) wurden von 10 genetisch klar differenzierbaren Eois-Arten als Nahrungspflanze genutzt. Lediglich zwei dieser Nachtfalterarten, Eois albosignata (Dognin, 1911) und Eois bolana (Dognin, 1899), sind bislang taxonomisch beschrieben. Sieben weitere Arten konnten noch unbeschriebenen Morphospezies zugewiesen werden, welche bereits von früheren Lichtfängen im Untersuchungsgebiet bekannt waren, während eine weitere Art überhaupt erstmalig nachgewiesen wurde. Die Einordnung der gesammelten Eois-Arten in der Phylogenie lässt eindeutig erkennen, dass ein Wirtspflanzenwechsel hin zu Peperomia, vermutlich immer von Piper ausgehend, mindestens fünf mal konvergent geschah. Dieser mehrfach unabhängige Nahrungspflanzenwechsel hin zu einer anderen Pflanzengattung ist damit erstmalig für Eois nachgewiesen. Eine Gegenüberstellung der Phylogenien von Wirtspflanzen und Nachtfaltern wies keine Muster auf, die auf eine Kospeziation zwischen Eois und Peperomia hindeuten. Diese Studie zeigt auf, dass deutlich mehr Eois-Arten an Peperomia leben als erwartet und dass demnach die trophische Bindung dieser Nachtfalter an Piper weniger stark ausgeprägt ist, als es bislang angenommen wurde.

Schlagwörter in Deutsch

Eois / Wirtspflanze / Lepidoptera / Bionomie / Peperomia / phylogenetische Muster / Piperaceae

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Seifert, Carlo Lutz
Title: Species diversity and phylogenetic position of Eois (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) on Peperomia (Piperaceae) in a mountain rainforest in the south Ecuadorean Andes
Umfangsangabe: 34 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2014
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Fiedler, Konrad
Assessor: Fiedler, Konrad
Classification: 42 Biologie > 42.75 Insecta
AC Number: AC11703813
Item ID: 32993
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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