 |
Taxonomy, Phylogeny and Biogeography of the Subtribe Poliina (Lepidoptera, Noctuidae)
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
116694 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Varga, Zoltán Sándor |
| Title in Hungarian |
A Poliina subtribus (Lepidoptera, Noctuidae) taxonómiája, filogenetikája és biogeográfiája |
| Title in English |
Taxonomy, Phylogeny and Biogeography of the Subtribe Poliina (Lepidoptera, Noctuidae) |
| Keywords in Hungarian |
holarktikus, monofiletikus fajcsoportok, vikariáns fajok, fajképződés, zár-kulcs mechanizmusok, aszimmetria evolúciója, barcoding, terjedési útvonalak szűrők, Transzberingia |
| Keywords in English |
Holarctic, monophyletic species groups, vicariant species, speciation, lock-and-key mechanisms, evolution of asymmetry, barcoding, corridors and filters of expansion, Transberingia |
| Discipline |
| Phylogenetics, systematics, taxonomy, comparative biology, ecophysiology (Council of Complex Environmental Sciences) | 60 % | | Animal behaviour, behavioural ecology (Council of Complex Environmental Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Entomology | | Biodiversity, conservation biology and genetics, invasion biology (Council of Complex Environmental Sciences) | 10 % |
|
| Panel |
Ecology and evolution 1 |
| Department or equivalent |
Department of Evolutionary Zoology and Human Biology (University of Debrecen) |
| Participants |
Bereczki, Judit
Kiss, Ádám
Nagy, Jenő
Ronkay, László
Tóth, János Pál
|
| Starting date |
2016-02-01 |
| Closing date |
2020-01-31 |
| Funding (in million HUF) |
26.431 |
| FTE (full time equivalent) |
4.78 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A bagolylepke-szerűek (Noctuoidea) filogenetikus rendszere a molekuláris markerek és a finomabb morfológiai-anatómiai jellegek használata révén jelentősen átalakult. Egyik csoportjuk a molekuláris elemző közlemények egyikében a „pest clade” elnevezést kapta, mivel a legtöbb gazdaságilag jelentős faj ebbe a filogenetikai ágazatba sorolható. Ide tartozik vizsgálatunk célcsoportja is, amely – nagyszámú fajuknak az újabb időkben történt leírása miatt – megérett a részletes filogenetikai és biogeográfiai elemzésre, majd monografikus feldolgozására. A pályázók 1987-ben kezdődött szoros együttműködése során több mint félszáz referált folyóiratban megjelent közlemény és 4 megjelent könyv jött létre. A pályázatban megjelölt alcsaládban (Hadeninae) eddig 3 új genust és 26 új fajt írtunk le. Ezen munkák során és a 2010-ben lezárult pályázatunk teljesítése eredményeként rájuk vonatkozóan átfogó taxonómiai adatbázist, habitusképek és digitalizált mikroszkópi felvételek több-tízezres gyűjteményét állítottuk össze, amely alapján most újabb összegző, szintézis jellegű feladatra vállalkozunk. A célcsoportként megjelölt Poliina subtribus több szempontból is ideálisnak tűnik. Taxonómiailag fontos jellegeik szünapomorfiáik alapján filogenetikai szempontból jól jellemezhetők, emellett trend-jellegű változások is felismerhetők, amelyek földrajzi grádiensek mentén rendeződnek. Holarktikus elterjedésű csoport, jelentős délkelet-ázsiai fajgazdagsági gócterülettel, míg egyrészt Európát, másrészt Észak-Amerikát csak a nagy zonális áreájú fajok érik el.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az alábbi főbb összefüggéseket feltételezzük. (i) A maximális faj-sokféleség területe egybeesik a filogenetikailag bazális csoportok elterjedésével. (ii) Ezek a genitális függelékek bilaterálisan szimmetrikus felépítését mutatják. (iii) Két fő, divergens változási tendencia van: (α) a külső genitális függelékek komplexitása másodlagos aszimmetrikussá válással, kombinálódva a belső struktúrák relatív egyszerűségével; (β) a külső genitális függelékek egyszerűsödése, kombinálódva a belső genitális struktúrák bonyolultabbá válásával; mindkét esetben csereviszony feltételezhető a külső és belső struktúrák komplexitása között. (iv) Ezt a trade off-t a két legfajgazdagabb genus mutatja (Polia vs. Ctenoceratoda), előbbi a holarktikus arboreális zonobiómokban, utóbbi Közép-Ázsia arid hegyvidékein és sivatagi területein. (v) A fajkeletkezés allopatrikus típusú, ebben döntő fontosságú bizonyos barrierek áthágása. Ezért a leginkább leszármaztatott alakok a genusok elterjedésének perifériáin helyezkednek el.
Az előbbiekhez kapcsolódó megvizsgálandó főbb kérdéseki:
Melyek a Poliina genusokban a pleziomorfnak ill. apomorfnak minősülő jellegek?
Melyek a külső genitáliák morfológiai változásainak fő filogenetikai trendjei?
Melyek a Polia és Ctenoceratoda genusokon belül a monofiletikus fajcsoportok/fajpárok?
Melyek a holarktikus és/vagy transzpalearktikus elterjedésű fajpárok?
Melyek a vikariáns testvércsoportok a holarktikus fajcsoportokon belül?
Melyek azoknak a Poliina genusoknak a fajgazdagsági gócai, amelyek megőrizték a pleziomorf jellegeket?
Vannak-e összefüggések a fajdiverzitás, a jellegek evolúciós trendjei és a földrajzi terjedőképesség között?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Kutatásainknak mind módszertanukban, mind pedig a várható eredmények tekintetében vannak nemzetközi viszonylatban is újdonságai. Ilyen mindenekelőtt, hogy a taxonómiában újabban szinte megszokottá váló mtDNS vizsgálatok és a morfológiai jellegek filogenetikus szisztematikai értékelése mellé felsorakoztatjuk a pásztázó elektronmikroszkópia eszköztárát is; abból az elgondolásból kiindulva, hogy a fajok közti reproduktív izolációnak a genetikai és morfológiai oldalán kívül vizsgáljunk olyan struktúrát, a csápot is, amely a szexuális jelzések felfogásának eszköze. A fajképződéssel kapcsolatban pedig munkahipotézisünknek az a magva, hogy a külső és belső ivarszervek változásának kell, hogy legyen valamiféle evolúciós „takarékossága” is, ez pedig a külső genitális függelékek és a belső struktúrák változásának „csereviszonya” (trade-off). Előbbiek bonyolultabbá válása szimmetriatöréssel valósulhat meg, ennek következménye lehet a funkciók megosztása és a kombinációs lehetőségek számának növekedésével a faj-sokféleség növekedése. A fajképződési folyamatok modern eszközökkel történő vizsgálata segít megérteni a biológiai sokféleség földrajzi megoszlásában tapasztalható szabályszerűségeket.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A kutatót jó esetben azok a kérdések érdeklik, amelyek megválaszolásából általánosabb összefüggések is kiderülnek . Esetünkben arra keresünk választ, hogy a faji sokféleség kialakulásában szerepet játszó változásokban van-e valamiféle „gazdaságosság”. Ha valami bonyolultabbá válik, annak van-e valami „ára”, valami másnak a leegyszerűsödése? Ha egy struktúra eredetileg szimmetrikus volt, milyen előnyökkel járhat az aszimmetria és a munka-megosztás létrejötte? Az is érdekel bennünket, hogy egy adott élőlénycsoport valóban ott-e a legsokfélébb, ahol kialakult, illetve ha onnan szélesebb körben elterjedt, akkor eközben milyen további változások mennek végbe. Úgy gondoljuk ezekre a kérdésekre adott válaszok a biológiai sokféleség megőrzésében is hasznosulhatnak.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The phylogenetic system of the superfamily Noctuoidea has been significantly changed by the use of molecular markers and finer morphological-anatomical characters. One of its most diverse groups was called as „pest clade” as the most economically significant species belong to this phylogenetic branch. Our target group also belongs to this main clade. Since numerous species of this group were described quite recently, it is timely to provide a detailed phylogenetic and biogeographical analysis, and summarise the results in a monographic work. The close cooperation of the applicant and the senior researcher has been started in 1987. Since then, about half-hundred peer-reviewed communications and 4 monographic books were published on the taxonomy and biogeography of Noctuidae, including the descriptions of 3 new genera and 26 new species of the subfamily Hadeninae. During this activity, and also as a result of our project finished in 2010, a comprehensive taxonomical database and a collection of tens of thousands of digitalised photographs of specimens and microscopic slides were gathered. Our target group, the subtribe Poliina appears to be ideal for this synthetic work. The phylogenetic evaluation of taxonomically important characters (synapomorphies) is fairly clarified and, furthermore, certain major trends and geographical gradients of changes can be outlined. The group is exclusively Holarctic with core area of diversity in Southeastern Asia, while in Europe and North America widely distributed species occur only.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The hypothesised regularities: (i) Core areas of the species diversity overlap with the ranges of the phylogenetically basal groups. (ii) These have the bilaterally symmetrical form of the male genital capsule. (iii) Main divergent trends of change: (α) complexity of external genitalia connected with secondary asymmetrisation combined with less complex structures of internal genitalia; (β) simplification of genital capsule combined with complex structures of internal genitalia: i.e. in both cases the presence of trade off in complexity of external vs. internal genitalia. (iv) The two most diverse and widely distributed genera (Polia vs. Ctenoceratoda) show these trade-offs, the first in the Holarctic arboreal zonobiomes, the latter in the Central Asiatic orobiomes + eremic habitats. (v) The speciation proceeded by allopatric segregation, by crossing certain barriers. Thus, the derived stages of the diverse genera should occur at the peripheries of the distributions.
These hypotheses require answering the following questions:
Which characters can be qualified as plesiomorphic vs. apomorphic in Poliina?
Which are the phylogenetic trends of morphological change in external genitalia?
Which are the monophyletic species groups or pairs within Polia and Ctenoceratoda?
Which species groups of Polia have a Holarctic or Trans-Palaearctic distribution?
Which are the vicariant sister species within the Holarctic species groups of Polia?
Which are the core areas of species diversity of Poliina genera which share the plesiomorphic characters?
Can we discover some connections between character evolution, expansivity and species diversity?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The proposed research includes some innovations both in methodology and in the expected results. The most important novelty is perhaps the combination the already established morphology- and DNA-based taxonomical survey with the application of the scanning electron micrography. We think that we need to study the finer structures of antennae which are responsible for perception of some sexual signals. On the matter of speciation we have the working hypothesis that there must be some parsimony in the changes of external appendages vs. inner genital structures, it means that we expect some trade-off in the changes of external and internal structures. The enhanced complexity of external structures often proceed by the break of the original bilateral symmetry which leads to partitioning of functions and to increase of the species diversity due to the encreasing number of possible combinations. The survey of speciation processes with modern tools leads to better understanding of the regularities in the geographical repartition of species diversity.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The researcher is mostly interested in such question which can result in some generalisations. This basic question is in our case the possible „economy” in changes leading to speciation. We suppose that the growing compexity has not only some evolutionary advantages (e.g. more complex external genitalia), but also some costs which leads to simplifications in other structures (inner genitalia). We also interested in the possible advantages of the emerging secondary asymmetry combined with partitioning of functions. A further question is the co-incidence of the maximum diversity area of a certain group with the core area of its origin, and also the problem of the further geographical differentiation during expansion. We think that the answers on these questions may be useful in biodiversity conservation.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Varga, Z., Ronkay, L. & Ronkay, G.: Revised taxonomic check list of the Eurasiatic species of the subtribe Poliina (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini)., Deutsche Entomologische Zeitschrift 64 (2), 133–160, 2017 | | Varga, Z., Ronkay, G., Gyulai, P., Kiss, Á. & Ronkay, L.: Noctuinae III. – Poliina. A Taxonomic Atlas of the Eurasian and North African Noctuoidea. Volume 11., Heterocera Press, Budapest. 342 pp. ISBN 978–615–5279–09–6 ISBN 978-615-5279-09-6, 2020 | | Varga, Z., Ronkay, G. & Ronkay, L.: Taxonomic survey of the Polia (Polia) nebulosa species complex (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini) with the description of two new subspecies, Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 65(2): 107–122., 2019 | | Z. Varga, P. Gyulai, G. Ronkay, L. Ronkay: Review of the species groups of the genus Ctenoceratoda Varga, 1992 with description of three new species, Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 64(1): 51–74, 2018 | | Zoltán Varga, Gábor Ronkay, László Ronkay: Metallopolia, a new subgenus of Polia (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini), with the description of two new species and a new subspecies, Journal of Asia-Pacific Entomology 21: 217-232, 2018 | | Varga, Z., Ronkay, G., Hagy, J. & Ronkay, L.: Contribution to the taxonomy and phylogeny of the genus Polia Ochsenheimer, 1816 (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini): species groups and pairs in the Holarctic subgenus Polia s.str., Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 66(1): 35-67, 2020 | | Zoltán Varga, Gábor Ronkay, László Ronkay:: Taxonomic survey of the Polia (Polia) nebulosa species complex (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini) with the description of two new subspecies, Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 65(2): 107–122. DOI: 10.17109/AZH.65.2.107.2019, 2019 | | Varga, Z., Ronkay, G., Nagy, J. & Ronkay, L.: Contribution to the taxonomy and phylogeny of the genus Polia Ochsenheimer, 1816 (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini): species groups and pairs in the Holarctic subgenus Poli, Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 66(1): 1-33. 2020 DOI: 10.17109/AZH.66.1.???.2020, 2020 | | Varga, Z., Ronkay, L. & Ronkay, G.: Revised taxonomic check list of the Eurasiatic species of the subtribe Poliina (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini)., Deutsche Entomologische Zeitschrift 64 (2), 133–160, 2017 | | Z. Varga, P. Gyulai, G. Ronkay, L. Ronkay: Review of the species groups of the genus Ctenoceratoda Varga, 1992 with description of three new species, manuscript will be submitted, 2017 | | Varga Z., Ronkay G., Ronkay L.: Annotated taxonomic check list of the Eurasiatic species of the subtribe Poliina (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini), Manuscript, will be submitted, 2017 | | Zoltán Varga, Gábor Ronkay, László Ronkay: Metallopolia, a new subgenus of Polia (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini), with the description of two new species and a new subspecies, Asia-Pacific Entomology, 2017 | | Zoltán Varga, Gábor Ronkay, László Ronkay: Revised taxonomic check list of the Eurasiatic species of the subtribe Poliina (Noctuidae, Noctuinae, Hadenini), Deutsche Entomologische Zeitschrift, 2017 | | Zoltán Varga, Péter Gyulai, Gábor Ronkay and László Ronkay: Review of the species groups of the genus Ctenoceratoda Varga, 1992 with description of four new species and a new subspecies (Lepidoptera, Noctuidae), Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae, 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
