# name
Macroevolutionary patterns of habitat transitions in aquatic Coleoptera

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] Understanding the evolutionary processes underlying extant biodiversity may help us to comprehend why species richness is not equally distributed between clades. One of the main causes to explain the disparity of species richness is the development of key innovations in particular clades, increasing or decreasing their capabilities to occupy new environments, to exploit novel resources or to cope with competition. The present thesis focuses on explaining the macroevolutionary consequences of two of the most common habitat transitions in aquatic environments: between environments with different degree of salinity, and between running and standing waters. Among inhabitants of aquatic environments aquatic Coleoptera are one of the most diverse, with representatives living in all kind of environments, including both running and standing waters and, not infrequently, saline environments. The most speciose aquatic Coleoptera families living in aquatic habitats are Hydrophilidae, Dytiscidae and Hydraenidae, but only the evolution of the ecological transitions of the former have been previously studied under a phylogenetic perspective. In this thesis, we assessed the evolutionary patterns of selected tribes belonging to the other two families. Despite aquatic Coleoptera being a relatively well-studied fauna, we needed to address several systematic modifications that revealed the true evolutionary history of the studied groups, describing a genus and three subgenera of Hygrotini, plus other modifications of both Hygrotini and Ochthebiini taxonomy (Chapters 1 and 3), setting the basis of this thesis.
Transitions between environments with different degree of saline waters was addressed for Hygrotini (Dytiscidae family, Chapter 2) and Ochthebiini (Hydraenidae family, Chapter 5). We detected multiple origins of tolerance to saline waters, with a gradual acquisition in almost all cases and only direct transitions to hypersaline waters in fairly isolated clades, mostly associated with coastal rockpools. Moreover, tolerance to hypersaline waters was found to be irreversible, but it did not follow an evolutionary dead-end pattern as lineages exhibiting this trait still maintain their diversification capabilities (as seen in Cobalius subgenus, Chapter 5). Additionally, our results seem to link the origin of lineages exhibiting tolerance to saline waters to periods of global aridification, in accordance with previous studies in Hydrophilidae. Transitions between running and standing waters were studied in Hydroporini (Dytiscidae family, Chapter 6). We unveiled that species living in lotic and lentic habitats display similar diversification patterns, but the habitat preference is affecting the body size of the species, with reduced body sizes in specialized environments (i.e. smaller species in running waters). Finally, the field sampling in saline habitats led to the discovery of a new species for science, described as Ochthebius (Micragasma) minoicus (Chapter 4).

# metadata.dc.description.abstract[].value
[spa] Estudiar los procesos evolutivos que ocasionan la biodiversidad actual puede ayudarnos a comprender mejor como la riqueza de especies está distribuida de forma desigual en diferentes clados. Una de las causas principales para explicar este fenómeno es el desarrollo de innovaciones clave que modifican las capacidades de las especies para sobrevivir en nuevos ambientes, acceder a nuevos recursos, o para lidiar la competencia con otras especies. Esta tesis se focaliza en explicar las consecuencias macroevolutivas de dos de las transiciones de hábitat más comunes en ecosistemas acuáticos: aquellas entre ecosistemas con diferente nivel de salinidad, y aquellas entre ecosistemas de aguas corrientes y aguas estancas. Entre los habitantes de ambientes acuáticos, los escarabajos son uno de los grupos más diversos, con especies capaces de vivir en todo tipo de ambientes, incluyendo aguas corrientes y estancas, y en ocasiones, ambientes salinos. Las familias más diversas de escarabajos acuáticos son Hydrophilidae, Dytiscidae e Hydraenidae, aunque solo la primera ha sido estudiada desde una perspectiva evolutiva. En esta tesis, evaluamos los patrones evolutivos de varias tribus pertenecientes a las otras 2 familias.
A pesar de que los escarabajos acuáticos son un grupo bien estudiado en general, ha sido necesario realizar modificaciones en la clasificación de algunos grupos para reflejar su verdadera historia evolutiva, describiendo un nuevo género y tres subgéneros para la tribu Hygrotini. Adicionalmente, se han realizado pequeñas modificaciones tanto en Hygrotini como en Ochthebiini, siendo la base sobre la que se han desarrollado los posteriores estudios filogenéticos de esta tesis.
Las transiciones entre ambientes con diferente nivel de salinidad han sido estudiadas para Hygrotini (familia Dytiscidae, Capítulo 2) y Ochthebiini (familia Hydraenidae, Capítulo 5). Se han detectado múltiples orígenes de la tolerancia a la salinidad, adquiriéndose esta característica de forma gradual en la mayoría de los casos. Los casos en los que se han descubierto transiciones directas de ambientes de agua dulce hacia ambientes hipersalinos, son clados aislados en la filogenia y asociados con ambientes de charcas costeros. Además, la tolerancia de aguas hipersalinas ha demostrado ser una característica irreversible, aunque no por ello se trata de un dead-end evolutivo (callejón sin salida), ya que las especies que viven en estos ambientes conservan su capacidad de diversificación, llegando incluso a ser superior a la de otras especies (por ejemplo, el subgénero Cobalius, Capítulo 5). A si mismo, nuestros resultados relacionan el origen de linajes tolerantes a la salinidad con periodos de aridificación a escala global, un patrón que confirma el encontrado en la familia Hydrophilidae.
En cuanto a las transiciones entre aguas corrientes y estancas estudiada en Hydroporini (familia Dytiscidae, Capítulo 6), hemos encontrado patrones similares en las especies que viven en ambos ambientes, aunque los análisis sugieren la posibilidad de una mayor tasa de diversificación en ambientes de aguas estancadas. Nuestros resultados han destacado una correlación entre la preferencia del hábitat de las especies con su tamaño corporal, de manera que las especies que se encuentran en ambientes más especializados (en aguas corrientes) son aquellas con menor tamaño. Adicionalmente, se ha demostrado que la transición entre ambientes no es per se un factor que afecta al tamaño corporal de las tesis.
Finalmente, gracias a los numerosos trabajos de campo realizados enfocados en los ambientes salinos, se ha podido describir la especie Ochthebius (Micragasma) minoicus (Capítulo 4).

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

# metadata.dc.title[].value
Macroevolutionary patterns of habitat transitions in aquatic Coleoptera