Содержание к диссертации
Введение
1. Введение 4
1.1. Актуальность исследования 4
1.2. Таксономическая изученность рода Agrodiaetus, цель и задачи исследования 9
1.3. Научная новизна 11
1.4. Теоретическая и практическая значимость 12
1.5. Апробация результатов исследования и публикации 13
1.6. Благодарности 13
2. Положение рода в системе трибы polyommatini и история его изучения (обзор литературы) 15
2.1. Взгляды на положение рода в системе трибы Polyommatini и его внутреннюю структуру 15
2.2. Деление рода на политипические виды 18
2.3. Современный этап изучения рода (1970-2002) 23
3. Методология исследования 26
3.1. Использование концепции биологического вида 26
3.2. Анализ молекулярных данных 27
3.3. Анализ признаков кариотипа 28
3.4. Анализ сопряженности эволюции видов рода Agrodiaetus с эволюцией кормовых растений 30
4. Материал и методы 32
4.1. Сбор материала и полевые исследования 32
4.2. Методы получения и анализа молекулярных данных 36
4.3. Методы получения и анализа данных по кариотипам 39
4.4. Музейная работа 41
5. Филогенетический и таксономический и анализ изменчивости митохондриальных молекулярных маркеров .43
5.1. Анализ полученных нуклеотидных последовательностей СОІи COIL.A3
5.2.Монофилия рода Agrodiaetus 52
5.3.Таксономия Agrodiaetus на уровне групп видов 63
6. Анализ кариотипов 71
7. Систематика и номенклатура голубянок рода agrodiaetus с учетом молекулярных и кариологических данных, сведений по экологии видов и анализа типовых экземпляров таксонов 100
7.1. Изучение типового материала (музейная работа) 100
7.2. Фенология видов, биотопическая приуроченность бабочек и кормовые растения гусениц 107
7.3. Обнаружение и анализ видов-двойников на территории Европейской части России {A. damone и A. damocles) 121
7.4. Таксономический анализ других видов рода . 129
8. Выводы 142
9. Список групп видов, видов, подвидов и синонимов рода agrodiaetus мировой фауны 144
10. Литература 163
- Таксономическая изученность рода Agrodiaetus, цель и задачи исследования
- Взгляды на положение рода в системе трибы Polyommatini и его внутреннюю структуру
- Анализ сопряженности эволюции видов рода Agrodiaetus с эволюцией кормовых растений
- Фенология видов, биотопическая приуроченность бабочек и кормовые растения гусениц
Введение к работе
Актуальность темы. Род Agrodiaetus - это исключительно сложная в таксономическом отношении группа дневных чешуекрылых, насчитывающая по нашим данным 128 видов, обитающих в Западной Палеарктике. Виды рода чрезвычайно сходны между собой по внешним и анатомическим признакам, что наряду с достаточно сильной внутривидовой географической и индивидуальной изменчивостью затрудняет их идентификацию. Эта группа привлекает к себе внимание многочисленных энтомологов. Несмотря на это, она до сих пор остается наименее изученной в семействе Lycaenidae. Это делает невозможным разработку системы и филогении палеарктических голубянок в целом и подготовку региональных определителей чешуекрылых Передней и Средней Азии и Кавказа. Род Agrodiaetus является модельным объектом для изучения общих проблем эволюции (Dantchenko, Lukhtanov, 1993; Lukhtanov, Dantchenko, 2002a, 20026; Lukhtanov et al, 2005, 2007). Это обстоятельство также диктует необходимость более тщательного изучения группы в таксономическом отношении. Многие виды рода локальны и представлены малочисленными популяциями. Три вида рода (A. dama, А. galloi, A. humedasae) занесены в международную Красную книгу (IUCN). Поэтому изучение систематики и биологии видов Agrodiaetus представляет существенный практический интерес, так как оно необходимо для разработки рекомендаций по их охране.
Цель и задачи исследования. Причиной слабой таксономической изученности рода Agrodiaetus являются следующие факторы: 1) надежная идентификация таксонов в большинстве случаев возможна лишь на основании изучения хромосомных наборов (de Lesse, 1961; Lukhtanov, Dantchenko, 2002a). В то же время, до начала наших исследований кариотипы Agrodiaetus были описаны лишь для небольшой части видов, а таксоны, обитающие на территории бывшего СССР, вообще не были затронуты кариологическими исследованиями; 2) решение многих таксономических проблем в роде невозможно без анализа молекулярных маркеров и изучения
биологии видов в природе; 3) ревизия рода невозможна без изучения типовых экземпляров описанных таксонов, которые рассредоточены в разных музеях Европы. Эти обстоятельства определили проведение данного многолетнего исследования, целью которого являлась разработка систематики и филогении рода Agrodiaetus.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1) проанализировать всю имеющуюся литературу по изучаемой группе и изучить типовые экземпляры описанных таксонов; 2) получить и проанализировать данные по полиморфизму митохондриальных молекулярных маркеров COI и СОИ; 3) изучить кариотипы таксонов, обитающих на территории России, Кавказа и Закавказья и сопредельных районов Ирана и Турции, уделяя особое внимание исследованию топотиповых популяций и использовать полученные данные для выявления видовых границ и диагностики таксонов; 4) исследовать фенологию видов, кормовые растения гусениц и биотопическую приуроченность бабочек, 5) на основании анализа молекулярных маркеров и с привлечением данных по кариотипам сделать филогенетическую реконструкцию группы и решить вопросы о монофилии как самого рода Agrodiaetus, так и входящих в него групп видов и политипических видов; 6) составить полный аннотированный список видов и подвидов голубянок рода Agrodiaetus.
Научная новизна. Новизна работы заключается в том, что для разработки системы сложной в таксономическом отношении группы чешуекрылых был применен комплексный подход, включающий анализ молекулярных данных, кариотипов и исследование экологии видов и учитывающий известные данные по морфологии. Впервые получена информация по нуклеотидным последовательностям генов COI и СОИ для 110 видов рода. Изучены кариотипы 84 видов, при этом 44 вида кариотипически изучены впервые. Изучены пищевая специализация и жизненные циклы 73 видов. Анализ кариотипических особенностей позволил обосновать видовую самостоятельность 16 таксонов. Описано 15 новых для
науки видов и 17 новых для науки подвидов. Обоснована монофилия рода и деление рода на естественные монофилетические группы видов. Предложена новая классификация таксонов видового ранга.
Теоретическая и практическая значимость. Основные положения, выносимые на защиту. Впервые разработана научно обоснованная и тестируемая таксономическая гипотеза о структуре рода Agrodiaetus в целом и о структуре отдельных видов внутри рода. Эта таксономическая гипотеза выносится на защиту. Дано теоретическое обоснование возможности использования признаков кариотипа для видовой диагностики, в том числе для разделения видов-двойников в роде Agrodiaetus. Показано, что род Agrodiaetus можно использовать в качестве модельной группы для изучения таких важных общебиологических проблем как соотношение в эволюции аллопатрического и симпатрического формообразования (Lukhtanov et al., 2005), роль в видообразовании хромосомных перестроек (Lukhtanov, Dantchenko, 2002а, b) и эволюция фитофагов, сопряженная с эволюцией кормовых растений (Dantchenko, 1995, 1997). Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные данные могут быть использованы для организации мер по охране популяций и видов рода.
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации были доложены автором на чтениях памяти А.С. Данилевского (СПб, 1995, 1999), на 50-м Чтении памяти Н.А. Холодковского (СПб, 1997), на Четвертом международном симпозиуме по экологии и эволюции чешуекрылых (Leiden, Netherlands, 2002) и на Четвертой международной конференции по кариосистематике беспозвоночных животных (СПб, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано одна коллективная монография и 24 работы в реферируемых научных журналах и сборниках.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 188 страницах и состоит из введения, шести глав, выводов, списка таксонов Agrodiaetus и списка цитируемой литературы, включающего 229 работ, в том числе 202 на иностранных языках. Работа содержит 6 таблиц и 28 рисунков.
Благодарности. Автор благодарен Ф. Акери, Е. М. Антоновой, Ж. Бернарди, П. Богданову, У. Буксбауму, А. Гаусману, И.М.Кержнеру, А. Л. Львовскому, В. Маю, М. Пьеру, А.В. Свиридову, СЮ. Синеву, А. Стюнингу, У. Эйчбергеру за поддержку во время работы с коллекционным материалом; М. Вимерсу, Н. Пирс и Н. Кандулу за помощь при проведении молекулярных исследований; К. Агабабяну, Ж. Бернарди, Ж. Бори, 3. Вагенеру, СИ. Головачу, А. Жданко, М. Калашяну, Ф. Карбонелю, К. Науману К. Розе, Д. Тархнишвили, К. Шуриану В. Эквайлеру и С. Чуркину за помощь при проведении таксономических исследований; И. Аревшатян, А. Сытину и И. Шанцеру за помощь в определении собранного гербария. Особенно признателен автор всем друзьям и коллегам по экспедициям: С. Андрееву, М. Данилевскому, Л. Джанояну, К. Ераняну, Л. Николаевскому и Р. Мамедову. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 06-04-49362а и 09-04-01234а.
Таксономическая изученность рода Agrodiaetus, цель и задачи исследования
Естественно, что изучение проблем эволюции возможно лишь с использованием модельных групп, которые хорошо изучены в таксономическом отношении.
В последнее время чрезвычайно актуальной становится охрана голубянок. Многие виды рода локальны и представлены малочисленными популяциями, занимающими в некоторых случаях площадь всего в несколько гектаров (Tolman, 1995). Европейские популяции находятся в условиях сильного антропогенного воздействия, а некоторые из них уже вымерли. Три вида рода (A. dama, A. galloi, А. humedasae) занесены в международную Красную книгу (The Red List of Threatened Species by the World Conservation Union) (IUCN). Поэтому изучение систематики и биологии видов Agrodiaetus представляет существенный практический интерес, так как оно необходимо для разработки рекомендаций по их охране.
Наличие большого числа видов в роде является твердо установленным фактом. Наилучшим доказательством этому служит совместное обитание большого числа видов в одном месте, хорошо различающихся морфологически. Тем не менее, традиционные подходы к систематике Agrodiaetus сталкиваются с большими трудностями. Гениталии самцов и самок - стандартный признак в систематике большинства чешуекрылых — хотя и не абсолютно идентичны у разных видов (Coutsis, 1985; 1986), но очень сходны не только у представителей рода Agrodiaetus, но и у других представителей секции Polyommatus sensu Элиот (Eliot, 1971; Жданко, 2004). В настоящее время они не дают надежных качественных критериев для различения видов. Иногда близкие виды различаются числом члеников антенн (Carbonell, 1997, 1998, 2000), но это скорее исключение, чем правило. В этой ситуации систематики вынуждены для различения и описания видов, наличие которых они интуитивно чувствуют, использовать крайне непостоянные детали окраски и рисунка крыльев (Lukhtanov, Dantchenko, 2002а). Дифференциальные диагнозы состоят из выражений: "цвет крыльев, как правйло,"более голубой - цвет крыльев, как правило, более фиолетовый", "пятна мелкие - пятна более крупные" и т.д (см. например, Forster, 1956-1961). Кроме того, что такие количественные признаки не всегда стабильны, они плохо поддаются словесному описанию. Ситуация, в которой признание наличия тех или иных видов базируется не на объективных параметрах, а на мнении экспертов, превращает таксономию этой группы из науки в искусство (Lukhtanov,, Dantchenko, 2002а).
Помимо этого,причиной слабой изученности являются следующие факторы: 1) надежная идентификация таксонов в большинстве случаев возможна лишь на основании изучения хромосомных наборов (de Lesse, 1961; Lukhtanov, Dantchenko, 2002a). В то же время, методика изготовления и анализ хромосомных препаратов чешуекрылых сложны и трудоемки. До начала наших исследований, кариотипы Agrodiaetus были описаны лишь для части видов, преимущественно с территории Западной Европы, Турции и Ирана, а многочисленные таксоны, обитающие на территории России и других стран бывшего СССР, практически не были затронуты кариологическими исследованиями (de Lesse, 1961); 2) решение многих таксономических проблем в роде невозможно без анализа молекулярных маркеров и изучения биологии видов в природе; 3) ревизия рода невозможна без изучения больших коллекционных серий по каждому таксону и без знакомства с типовыми экземплярами описанных таксонов, которые рассредоточены в разных музеях Европы (большая часть типов находится в Париже, Лондоне, Мюнхене, Берлине и Санкт-Петербурге). Перечисленные выше обстоятельства определили проведение данного многолетнего исследования, целью которого являлась разработка систематики и филогении рода Agrodiaetus. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1) проанализировать всю имеющуюся первичную литературу по изучаемой группе и изучить типовые экземпляры описанных таксонов; 2) получить и проанализировать данные по полиморфизму митохондриальных молекулярных маркеров COI и СОИ; 3) изучить кариотипы таксонов, обитающих на территории России, Кавказа и Закавказья и сопредельных районов Ирана и Турции, уделяя особое внимание исследованию топотиповых популяций, использовать полученные данные для выявления видовых границ и диагностики таксонов; 4) исследовать в природе фенологию видов, кормовые растения гусениц и биотопическую приуроченность бабочек, 5) на основании анализа молекулярных маркеров и с привлечением данных по кариотипам сделать филогенетическую реконструкцию группы и решить вопросы о монофилии как самого рода Agrodiaetus, так и входящих в него групп видов и политипических видов; 6) составить полный аннотированный список видов и подвидов голубянок рода Agrodiaetus. Новизна работы заключается в том, что для разработки системы сложной в таксономическом отношении группы чешуекрылых был применен комплексный подход, включающий анализ молекулярных данных, кариотипов и исследование экологии видов и учитывающий известные данные по морфологии. Впервые получены молекулярные данные (гены COI и СОИ) для 110 видов рода. Были изучены кариотипы 84 видов с территории России и сопредельных стран, при этом 44 вида были кариотипически изучены впервые. При проведении экологических исследований впервые были изучены пищевая специализация и жизненные циклы 73 видов. Анализ кариотипических особенностей позволил обосновать видовую самостоятельность 16 таксонов. Описано 15 новых для науки видов и 17 новых для науки подвидов. Обоснована монофилия рода и деление рода на естественные монофилетические группы видов. Предложена новая классификация таксонов видового ранга.
Взгляды на положение рода в системе трибы Polyommatini и его внутреннюю структуру
Род Agrodiaetus, был формально описан Гюбнером в 1822 году (Hiibner, 1822). Однако это родовое название долго не использовалось, так как было не вполне понятно, к каким таксонам видового ранга оно относится. В 1875 году Скаддер (Scudder, 1875) обозначил Papilio damon [Denis & Schiffermtiller, 1775] в качестве типового вида рода. Скаддер предполагал, что название Agrodiaetus было введено Гюбнером в его более поздней работе (Hiibner in Franck, 1825). На этом основании в 1934 году Гемминг, посчитав, что обозначение Скаддера невалидно, еще раз зафиксировал Papilio damon [Denis & Schiffermtiller, 1775] в качестве типового вида рода (Hemming, 1934, 1967). Тем не менее, задолго до номенклатурной работы Гемминга виды, ныне относимые к Agrodiaetus, были распознаны в качестве предположительно естественной группы и были известны в лепидоптерологической литературе под названием Hirsutina Tutt, 1909 (типовой вид - Papilio damon [Denis & Schiffermtiller, 1775] или под названием "виды группы damon" (Staudinger, 1899). После фиксации Papilio damon [Denis & Schiffermtiller, 1775] в качестве типового вида рода Agrodiaetus (Hemming, 1934) название Hirsutina Tutt, 1909 превратилось в младший объективный синоним и в современной литературе не используется.
В подавляющем большинстве специальных таксономических работ род Agrodiaetus рассматривается в качестве естественной группы (рода или подрода) в пределах секции Polyommatus (sensu Eliot, 1973) трибы Polyommatini Swainson, 1827(Forster, 1936, 1938, 1956-1961; Eliot, 1973;Kocak, 1980, 1981-1983; HesselbartK et al., 1995). Однако эта точка зрения не бесспорна, и в работе Балинта и Джонсона (Balint, Johnson, 1997) Agrodiaetus рассматривается в качестве сборного таксона. При этом виды, обычно относимые к Agrodiaetus, разбросаны Балинтом и Джонсоном по нескольким группам, частично вперемешку с видами, традиционно относимым к роду Polyommatus.
В ходе изучения Agrodiaetus предпринималось несколько попыток структурировать этот род и разделить его на несколько групп видов. В наиболее ранних системах предлагалось разделить род на две группы видов: на группу так называемых "голубых" видов, в которой самцы имеют синюю окраску крыльев (или варианты синей окраски), а самки - коричневую окраску, и на группу так называемых "коричневых" видов, где как самцы, так и самки имеют коричневую окраску крыльев (Forster, 1956-1961, 1961; de Lesse, 1961).
Розе и Шуриан выделили часть видов, обитающих на северо-востоке Ирана и в Средней Азии, в подрод Par agrodiaetus (Rose, Schurian, 1977) (типовой вид: Lycaena glaucias Lederer, 1870). В более поздних системах были предприняты попытки более дробного деления рода на группы (Hesselbarth et ah, 1995; Eckweiler, Hauser, 1997; Balint, Johnson, 1997), причем системы, предложенные разными авторами, существенно различаются. Наиболее радикальный подход был предложен Кочаком, который в соавторстве с Севеном и Кемалем (Kocak, Seven, 1998; Kocak, Kemal, 2001) использовал разделение рода на секции и дал каждой из секций научное латинское название, сопровождаемое формальным диагнозом и фиксацией типового вида. Названия этих секций приводятся ниже вместе с названиями типовых видов: Actisia Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:8 TS: Lycaena actis Herrich-Schaffer, [1851] Admetusia Kocak & Seven, 1998 Misc. papers 49:4 TS: Papilio admetus Esper, [1783] Antidolus Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:9 TS: Lycaena antidolus Rebel, 1901 Dagmara Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:9 TS: Lycaena dagmara Grum-Grshimailo, 1888 Damaia Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:9 TS: Lycaena dama Staudinger/1892 Juldus Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:9 TS: Lycaena kindermanni var. juldusa Staudinger, 1886 Musa Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:10 TS: Polyommatus (Agrodiaetus) гагшг Kocak & Hosseinpour, 1998 Peileia Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:10TS: Polyommatus peilei Bethune-Baker, 1921 Phyllisia Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:10 TS: Lycaena damon var. phyllis Christoph, 1877 Transcaspius Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:11 TS: Lycaena kindermanni var. transcaspica Heyne, [1895] Xerxesia Kocak & Kemal, 2001 Misc. papers 78/79:11 TS: Lycaena damone var. serxes Staudinger, 1889 Работы Кочака с соавторами не были основаны на изучении каких-либо признаков, скорее это были попытки зарезервировать приоритет на научные названия групп, которые могли бы быть выявлены в будущем. Тем не менее, согласно кодексу Зоологической номенклатуры, данные Кочаком названия являются пригодными для таксонов родового ранга. В целом, следует признать, что все предложенные системы, основываются преимущественно на интуиции, они не имеют научного обоснования, и их ценность весьма относительна. Род Agrodiaetus - сложная в таксономическом отношении группа чешуекрылых, состоящая из большого числа морфологически слабо дифференцированных и, соответственно, трудно диагностируемых таксонов. Трудности изучения усугубляются сильным внутрипопуляционным полимофизмом. Это приводит к тому, что в ряде случаев относительно легко выделить и описать в качестве подвидов отдельные локальные формы и гораздо труднее разобраться в их взаимоотношениях и разнести их по разным видам. Изучать и описывать такие комплексы было проще таксономистам прошлого века, которые придерживались типологической концепции вида. Тогда было достаточно выделить в качестве базовых несколько основных "видов", а все остальное многообразие в изучаемой группе описать как "вариации", не различая при этом друг от друга близкие виды, географические расы, сезонные формы, а в некоторых случаях и индивидуальные аберрации.
Первая попытка группировки была предпринята Ледерером (Lederer, 1852), который обозначил в группе 12 видов (таблица 1). Очень симптоматично, что эта работа появилась сразу после экспедиций Альберта Киндермана в Закавказье и Турцию, когда в научное обращение попадает сразу несколько очень близких морфологически бабочек, похожих яа Lycaena damon (Lederer, 1860, Keferstein, 1861). После смерти Ледерера его коллекция, в которой к тому времени собрано, вероятно, наибольшее число близких форм, попадает к Штаудингеру, самому талантливому систематику того времени. Первый список Штаудингера (Staudiriger, 1861) фактически воспроизводил структуру группы по Ледереру (таблица 1), но когда поставленная коллекция Ледерера переходит в его руки, Штаудингер делает попытку структурировать группу в терминах вид-вариация, сведя к вариациям от Lycaena damon, 8 таксонов, рассматривающихся ранее как виды, и не включив в группу описанного Ледерером Lycaena glaucins (Staudinger, 1871). Новый материал, поступивший в обращение от Габергауера (Lederer, 1869) и Христофа из Закавказья и Ирана (Christoph, 1973, 1976-1877) оставался необработанным. В 1875 году Штаудингер сам собирает в Турции, выбирая в качестве значимых локалитеты, в которых собирал Киндерман. Очевидно, что эта экспедиция не только приносит новые таксоны, но меняет его точку зрения на всю группу (Staudinger, 1878).
Анализ сопряженности эволюции видов рода Agrodiaetus с эволюцией кормовых растений
Методологической основой неразработанности системы рода Agrodiaetus является, на наш взгляд, типологический подход к изучению видов, основанный в первую очередь на анализе признаков. Как известно, таксономисты, которые в подавляющем большинстве являются музейными работниками, даже если они в принципе не придерживаются типологической концепции вида, в своей повседневной работе вынуждены работать как типологи. При этом суть типологического подхода не меняется от того, какие признаки анализируются: морфологические, кариологические или экологические. Несомненно, что типологический подход, основанный на изучении признаков у музейных экземпляров, очень продуктивен. Он позволяет относительно просто и, вероятно, в большинстве случаев правильно выделять виды. Но поскольку "виды определяются не различиями, а обособленностью" (Майр, 1968), то типологический подход не универсален и в некоторых случаях, например, для разделения морфологически очень сходных видов вообще не применим.
В значительной степени это относится и к видам рода Agrodiaetus. Бабочки рода Agrodiaetus далеко не лучшие объекты для систематика-типолога. Гениталии у разных видов очень сходны (Forster, 1956-1961, Coutsis, 1986), различия по рисунку и ркраске также невелики и к тому же нередко заметны лишь на идеально свежих экземплярах. Отсутствие достаточно четких "признаковых" хиатусов между многими видами рода заставляет нас для решения этой задачи напрямую обращаться к концепции биологического вида, то есть к установлению наличия или отсутствия реальной репродуктивной изоляции между симпатрично обитающими таксонами. Достаточно часто это можно сделать при изучении биотопов, фенологии, экологии и поведения видов в природе. При этом может оказаться, что многие "биологические" (то есть не чисто морфологические) признаки, таксономический вес которых для типологов ничтожен в силу их необычайной пластичности, на самом деле важны, поскольку именно они обуславливают репродуктивную изоляцию и возможность обитания в симпатрии.
Таким образом, для изучения видового разнообразия Agrodiaetus следует изучать биологию видов в природе, но не с целью нахождения каких-то дополнительных признаков, а с целью выявления репродуктивных барьеров, приводящих к генетической изоляции. Такой подход особенно эффективен при работе с симпатрическими популяциями, и особенно, если он дополняется анализом молекулярных и/или хромосомных маркеров (Lukhtanov, Dantchenko, 2002; Lukhtanov et al., 2008).
Криптические виды могут составлять существенную часть биологического разнообразия, поэтому их поиск и описание является актуальной задачей биологии. Несмотря на это, выявление таких видов до настоящего времени в значительной степени остается делом случая, побочным продуктом биохимических, цитогенетических, этологических, физиологических и других исследований (см. обзор: Боркин и др., 2004). Более общим подходом к выявлению криптического разнообразия является метод кластеризации особей потенциальных видов-двойников на основании анализа молекулярно-генетических маркеров. При этом в качестве маркеров в современных исследованиях чаще всего используются различные участки митохондриальной
Сложность интерпретации генотипических кластеров, выявляемых в ходе филогенетических реконструкций, связана с тем, что факт обнаружения дискретных кластеров в симпатрии сам по себе не говорит о наличии разных видов. Кластеризация генотипов может быть следствием внутрипуляционного генетического полиморфизма, а не межвидовых различий. Проблема различения внутри- и межвидой изменчивости может быть решена с применением методов популяционно-генетического анализа молекулярных маркеров (Lukhtanov et al., 2008). Поток генов между представителями разных биологических видов отсутствует или ослаблен. Это приводит к тому, что если две группы особей относятся к разным видам, то в зоне их контакта мы должны ожидать, во-первых, отсутствие или дефицит гетерозигот по генетическим маркерам, характеризующим группы, а во-вторых, неслучайную ассоциацию (linkage disequilibrium) двух и более несцепленных аллелей, характеризующих каждую из групп. И наоборот, если две группы особей представляют варианты внутривидового полиморфизма, то в зоне их контакта мы можем ожидать наличие гетерозигот по генетическим маркерам, а сами маркеры, если они не относятся к одной группе сцепления, должны комбинироваться случайным образом. Анализ этих предсказаний для поиска видов-двойников затрудняет тот факт, что дефицит гетерозигот и неравновесие по сцеплению генов еще не означают наличие репродуктивной изоляции, так как они могут быть результатом отбора, действующего в пределах популяции. Однако полное отсутствие гетерозигот и полную сопряженность генов, находящихся на разных хромосомах, трудно интерпретировать иначе как следствие репродуктивной изоляции. Признаки кариотипа можно с успехом использовать в рамках типологической концепции вида наряду с морфологическими признаками для выявления различий между таксонами. Изучение кариотипических признаков в роде Agrodiaetus очень важно, поскольку наиболее четкие константные и контрастные известные различия между видами лежат в хромосомных числах. Однако изучение признаков кариотипа важно и с позиций концепции билогического вида, поскольку информация о кариотипах (например, наличие/отсутствие хромосомных гетерозигот), анализируемая с позиций популяционной генетики, может нести сведения о наличии/отсутствии генетических обменов между популяциями в контакте и, соответственно, о наличии/отсутствии репродуктивной изоляции (Lukhtanov et al., 2008). Известно, что хромосомные перестройки сами по себе могут быть причиной гибридной стерильности, т.е. являться механизмом репродуктивной изоляции (King, 1993). Однако это не всегда так, и в некоторых случаях гетерозиготность по хромосомным перестройкам не приводит к гибридной стерильности. Нет общего правила, которое бы однозначно определяло, какие типы хромосомных перестроек ведут к нарушениям мейоза, и соответственно, к снижению фертильности. В каждом конкретном случае, для каждого вида и каждой перестройки, необходимы специальные исследования, чтобы выявить это. Такие исследования для видов рода Agrodiaetus нам не известны. Несмотря на это, даже при отсутствии информации о роли хромосомных перестроек в постзиготической репродуктивной изоляции, кариотип может быть мощным таксономическим инструментом, так как 1) совместное или парапатрическое обитание двух дискретных хромосомных форм является доказательством того, что они принадлежат к разным репродуктивным сообществам, т.е. к разным биологическим видам; 2) анализ литературы показывает, что у подавляющего большинства хорошо изученных видов (см. обзор.: King, 1993), в том числе у Agrodiaetus внутривидовая изменчивость отсутствует или ограничена очень узкими рамками. В частности, для Agrodiaetus известно крайнє немного видов, в пределах которых число хромосом основного набора варьирует более чем на 4 единицы (Лухтанов, 1991). Немногочисленные случаи большей изменчивости хромосомных чисел обусловлены варьирование числа дополнительных В-хромосом (Прокофьева-Бельговская, 1986) или межвидовой гибридизацией (Fregda, Narain, 2000).
Фенология видов, биотопическая приуроченность бабочек и кормовые растения гусениц
Наше исследование показало, что в целом для рода Agrodiaetus характерен моновольтизм (т.е. развитие одной генерации в течение года), со сроками лёта имаго во второй половине лета (июль-август) и с зимовкой гусениц на ранних стадиях ее развития.
Анализ данных по срокам лета, включающий как изучение музейного материала, так и собственные полевые исследования, показал, что только 5 видов рода можно отнести к поливольтинным: Agrodiaetus baltazardi, Agrodiaetus cyaneus xerxes, Agrodiaetus phyllides, Agrodiaetus damone и Agrodiaetus glaucias. Отметим, что наши полевые наблюдения охватывают не весь летний период и, вероятно, количество таксонов с небольшой дополнительной второй генерацией может быть несколько большим. Этот вывод сделан на основе многолетних сборов Agrodiaetus cyaneus cyaneus в Айоцдзорском хребте (Армения), для которого из более чем нескольких десятков экземпляров, с обычным сроком лета с конца июня по июль, три особи собранны в августе (1998 год). Пойманные экземпляры можно отнести ко второй генерации. Это наблюдение не кажется неожиданным для группы, где встречаются поливольтинные виды: {Agrodiaetus baltazardi и Agrodiaetus xerxes), оба вида населяют сходные биотопы, песчаные или глинистые полупустыни, а гусеницы развиваются на сходных видах рода Onobrychis из секции Heliobrychis. Было также установлено, что моновольтизм может сменяться поливольтизмом в пределах подвидов одного вида. Это было подробно рассмотрено в нашей работе по биологии широкоареального Agrodiaetus damone, европейские популяции которого поливольтинны (Dantchenko, 1997).
Мы считаем, что лабораторное разведение в лабораторных условиях (Agrodiaetus lukhtanovi, Agrodiaetus ninae, Agrodiaetus peilei), во время которого удавалось разбить зимнюю диапаузу гусениц, не может служить строгим указанием на вероятную поливольтинность этих видов (Dantchenko, 1995, Schurian et al., 2005). В природе эти поздние фенологически виды не дают второй генерации. Таким образом, виды рода в основном моновольтинны. Данные о биотопической приуроченности и кормовым растениям, за исключением некоторых европейских видов (Agrodiaetus rippartii, Agrodiaetus damon, Agrodiaetus iphigenia) до нашего исследования были крайне скудны и касались незначительной части видов, в основном с территории Турции (Hesselbarth et al., 1995. О биотопах и кормовых растениях Agrodiaetus с территории бывшего СССР к началу нашего исследования вообще ничего не было известно (Dantchenko et all., 1996). В значительной степени это объясняется трудностью поиска самого характерного биотопа, локализовать который можно по присутствию самок или по наблюдению специфического поведения самцов, патрулирующих территорию. Для некоторых видов, например, Agrodiaetus mitridates и Agrodiaetus hopferi, была отмечена очень сильная стенотопность, так, что и самцы, и самки не вылетают за пределы характерного биотопа, скапливаясь около кормового растения. Было установлено, что большинство видов рода заселяет трагакантники (например, Agrodiaetus elbursicus, A. ninae, A. zaratustra) и сухие каменистые степи (Agrodiaetus damone, surakovi) и лишь небольшое число связано с относительно мезофильными лугами (Agrodiaetus turcicus, A. altivagans, A. damon). Выявлено несколько относительно пластичных видов, трофически связанных с Onobrychis cornuta, (Agrodiaetus vanensis, Agrodiaetus pseudactis) или с Onobrychis atropatana (Agrodiaetus cyaneus), которые могут заселять в пределах одного хребта на разных высотах, как глинистые полупустыни, так и каменистые степи. Всего за время исследования было выявлены и определены кормовые растения для 72 таксонов. Эти данные сведены в таблицу 6. Представители различных групп кормовых растений показаны на оригинальных фотографиях (рис. 17-22). Исследование кормовых растений показало, что для рода Agrodiaetus характерна облигатная монофагия видов рода на растениях из семейства Fabaceae. При этом анализ полученных данных по кормовым растениям позволили выявить три основные закономерности. 1. Все виды рода являются строгими монофагами, гусеницы каждого вида встречаются только на одном кормовом растении, хотя это не исключает того, что на одном растении могут быть найдены представители разных видов и даже разных групп видов -рода. Agrodiaetus. Монофагия эта настолько жесткая, что может указывать на необходимость пересмотра таксономического статуса растения при обнаружении сильно дифференцированной популяции вида Agrodiaetus трофически связанной с ним и наоборот. 2. В тех случаях, когда было возможно по литературным данным и собственным сборам проследить распространение кормовых растений, мы неизменно наблюдали картину, что ареал бабочки соответствует ареалу кормового растения, но, обычно, несколько уже. Эта закономерность хорошо видна при сравнении ареалов Onobrychis cornuta с голубянками из группы A. phyllis (рис. 15). и находится в хорошем соответствии с обнаруженной при изучении гусениц монофагии. 3. Четкие корреляции между бабочками и кормовыми растениями обнаруживаются и на филогенетическеом уровне: определенные группы филогенетически родственных таксонов Agrodiaetus связаны с определенными видами и секциями бобовых растений из родов Onobrychis, Hedysarum, Astragalus и Oxytropis.
