Insel-Biogeographie, Australasiatische Copelatinae

Seit Darwin und Wallace sind Biologen fasziniert von Inselbiodiversität und Evolution der Artenvielfalt. Im gegenwärtigen Projekt wollen wir einige Theorien zur Inselbiogeografie an Hand der Schwimmkäfer-Unterfamilie Copelatinae von Australasien testen. Diese Region ist für die Wissenschaft attraktiv nicht nur, weil sie eine der letzten intakten Wildnisgebiete mit hoher Artenvielfalt ist, sondern auch wegen der komplexen Geologie und Besiedlungsgeschichte, und der spärlich vorhandenen Ressourcen zu diesen Themen. Daten über Wasserkäfer waren spärlich bis Wissenschaftler der ZSM und des NHMW im Jahr 1995 eine Studie über Schwimmkäfer (Dytiscidae) initiierten. Copelatinae ist die zweitgrößte Unterfamilie der Dytiscidae und sowohl taxonomisch als phylogenetisch eine der rätselhaftesten. In Australasien ist die Unterfamilie durch die artenreichen Gattungen Copelatus Erichson, 1832 und Exocelina Broun, 1886 vertreten. Während letztere im Rahmen des Vorgängerprojekts ausführlich behandelt wurde, gilt Copelatus nach wie vor als schlecht bearbeitet und stellt als artenreichste Schwimmkäfergattung eine fast unlösbare Herausforderung für Taxonomen dar. Vorrangiges Ziel des Projekts ist die Untersuchung der Evolution der Artenvielfalt der Copelatinae im Lichte des komplexen geologischen und ökologischen Umfelds von Australasien unter Verwendung bereits gewonnener Verwandtschaftserkenntnisse. Unser Vorhaben ist 1) eine taxonomische Untersuchung von Copelatus, 2) die Beschreibung neuer Arten nach morphologischen und molekularen Daten, 3) eine Analyse der Verwandtschaftsverhältnisse an Hand molekularer Daten, 4) die Untersuchung der Merkmalsevolution innerhalb der Gattung und 5) biogeografischer und ökologischer Aspekte, sowie 6) die Fortführung der Forschung an Exocelina: neue Arten, biogeografische Analysen. Das Projekt wird am Naturhistorischen Museum Wien von Dr. H. Shaverdo durchgeführt, mit Dr. M. Balke und Dr. L. Hendrich, Zoologische Staatssammlung München, Deutschland, und Dr. J. Hjek, Nrodn Museum Praha, Tschechien, als internationale Kooperationspartner. Wir sind von der Wichtigkeit dieses Projekts überzeugt, weil es zum Erkenntnisgewinn in zwei Aspekten beiträgt. Einerseits testen die Ergebnisse verschiedene Konzepte zur Inselbiogeografie die zu erklären versuchen wie Inseln besiedelt werden und die Arten sich dort weiterentwickeln, wie neue Arten entstehen und alte Arten verschwinden, warum Inseln so reich an Endemiten sind und wie die Geologie diese Vorgänge beeinflusst. Darüber hinaus werden etwa 80 für die Wissenschaft neue Arten beschrieben. Der zweite Aspekt betrifft die Gruppe selbst: a) zum ersten Mal wird Copelatus an Hand morphologischer und molekularer Daten studiert um die biogeografische Evolution der Gruppe zu rekonstruieren; b) eine vorläufige Klassifikation der Gattung wird vorgestellt; c) eine erste illustrierte Bestimmungstabelle wird erstellt. Die Ergebnisse werden nicht nur Impact für andere biologische Disziplinen haben, sondern sollen dazu beitragen die Popularität von Bereichen wie Naturforschung, Naturschutz und Ausbildung lokaler Entomologen zu steigern.

Die Inselbiogeographie war eines der Themen unseres vorherigen Projekts "Systematik, Phylogenie und Biogeographie der neuguineischen Exocelina". Im gegenwärtigen Projekt haben wir uns weiter darauf konzentriert und einige ihrer Postulate anhand von Schwimmkäfern der Unterfamilie Copelatinae getestet um ihren Artenreichtum auf den Inseln Australasiens zu erklären. Australasien hat eine hochkomplexe geologische Geschichte und außergewöhnlichen biologischen Vielfalt mit vielen einzigartigen Pflanzen und Tieren. Die Region beschränkt sich auf den östlichen Teil des indonesischen Archipels, Neuguinea, mehrere pazifische Inselgruppen, Australien und Neuseeland. Insekten sind in der Region enorm vielfältig und spielen eine wichtige Rolle in Ökosystemen, sind aber noch wenig erforscht, insbesondere Käfer. Schwimmkäfer (Dytiscidae) sind fleischfressende Insekten, die in fast allen aquatischen Lebensräumen vorkommen und 4700 Arten weltweit umfassen. Copelatinae ist mit seinen australasiatischen Gattungen Exocelina und Copelatus die zweitgrößte Unterfamilie der Dytiscidae und gilt als eine der taxonomisch und phylogenetisch rätselhaftesten Schwimmkäfergruppen. In unserem vorherigen Projekt haben wir 80 neue Exocelina-Arten aus Neuguinea beschrieben und dabei festgestellt, dass sowohl in dieser Gattung als auch in der Gattung Copelatus noch eine enorme Artenvielfalt verborgen ist. Daher konzentrierte sich unsere aktuelle Forschung auf diese Insektengruppen. Im Rahmen des vorliegenden Projekts haben wir 41 weitere neue Exocelina-Arten beschrieben und eine Artengruppenstruktur der Gattung erstellt, die 26 Artengruppen umfasst. Wir haben festgestellt, dass die Vertreter der Gattung Copelatus sehr vielfältig sind, und auf der Grundlage unserer morphologischen Studie und molekularen Analysen haben wir die neue Gattung Austrelatus abgegrenzt, für die wir 81 neue Arten aus Neuguinea, den Salomonen und der Orientalischen Region beschrieben haben. Außerdem wurde eine neue Copelatus-Art in Australien und Neuguinea entdeckt und beschrieben. Ein wichtiger Teil unserer Arbeit bestand darin, Identifikationsschlüssel für australasiatische Copelatinae-Gattungen und -Arten zu erstellen und sie mit hochwertigen Abbildungen der morphologischen Merkmale, Verbreitungskarten und Habitatfotos zu versehen. Wir haben die phylogenetischen Beziehungen der Gattungen und Arten, sowie die wichtigen biogeografischen Ereignisse untersucht und einige allgemeine biogeografische Hypothesen getestet. Wir fanden heraus, dass Exocelina und Austrelatus ursprünglich aus Australien stammen und von dort aus Neuguinea, einige pazifische Inseln, den indonesischen Archipel und sogar die Orientalische Reich besiedelten. Einige Kolonisierungen waren sehr erfolgreich und führten beispielsweise zu einer Ausbreitung von mehr als 150 Exocelina-Arten und 80 Austrelatus-Arten in Neuguinea. Wir zeigten auch, dass der Hauptgrund für diese erstaunliche Artenvielfalt die geologische Entwicklung der Inseln ist. Die Ergebnisse unserer Studie beeinflussten die allgemeinen Wissenschaftsbereiche. Sie, insbesondere Identifizierungstabellen und Verbreitungskarten, können in der ökologischen Forschung und für den Naturschutz weithin verwendet werden. Unsere Ergebnisse sind für jede wissenschaftliche Disziplin, die sich mit biologischen Objekten befasst und Artennamen als Bezeichnungen für Organismen verwendet, unerlässlich. Zu diesem Zweck haben wir die Verfügbarkeit unserer Daten erhöht, indem wir sie nicht nur auf herkömmliche Weise in wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht haben, sondern auch über Cyberquellen verbreitet haben.