Филогеография и таксономический статус видового комплекса Formica picea (Hymenoptera: Formicidae)

Комплекс Formica picea, или черный болотный муравей, широко распространен по всему северу Евразии, от Испании и Ирландии до побережья Тихого океана и Тибета, примерно между 35 и 66.5° северной широты. Ранее считалось, что он состоит из одного или двух видов (F. picea и F. candida). Однако молекулярный анализ показал, что в него входят три криптических вида. Один из них – F. picea из Европы, другой – F. candida, известный исключительно из Киргизии, а третий, временно обозначенный как Formica sp., обитает на востоке Евразии: от Китая до Камчатки. До сих пор было неизвестно, каково распределение F. picea и Formica sp. в Сибири, пересекаются ли их ареалы. Мы изучили образцы этого комплекса из Сибири с использованием митохондриальной ДНК и обнаружили, что их ареалы перекрываются. Ареал Formica sp. охватывает юг Западной Сибири, включая Алтай, на восток – до Тихоокеанского побережья. Филогеографической структуры не обнаружено, что указывает на недавнее расселение из одного источника. Мы нашли мало образцов F. picea в Сибири, это свидетельствует, что здесь этот вид встречается редко. Самая восточная находка вида была сделана в Забайкальском крае. F. Picea обитает на торфяных болотах в пределах равнин и травяных сообществах выше линии леса в европейских горах; на Алтае – в горных степях, а в Забайкалье – на влажных участках у речных берегов. Formica sp. Предпочитает сухие степи и низкие берега рек, но избегает болот. Таким образом, оказалось, что F. picea и Formica sp. Отличаются генетически, имеют разные ареалы и биотопические предпочтения по местообитаниям. Это свидетельствует в пользу того, что Formica sp. можно считать отдельным видом.

1. Antonov I.A., Pleshanov A.S. Landscape ecological complexes of ants in Baikalian Siberia. Sibirskij Ekologicheskij Zhurnal (Siberian Journal of Ecology). 2008;15(1):53-57 (in Russian)

2. Antonov I.A., Bukin Y.S. Molecular phylogenetic analysis of the ant genus Formica L. (Hymenoptera: Formicidae) from Palearctic region. Russ J Genet. 2016;52(8):810-820. doi 10.1134/S1022795416080020

3. Berman D.I., Alfimov A.V., Zhigulskaya Z.A., Leirikh A.N. Wintering and Cold Hardiness of Ants in the North-East of Asia. Moscow, 2007 (in Russian)

4. Bolton B. A New General Catalogue of the Ants of the World. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1995

5. Bönner W. Die Überwinterung von Formica picea und andere biologische Beobachtungen. Biol Zent Bl. 1915;35:65-77 (in German)

6. Chen Y., Zhou S. Phylogenetic relationships based on DNA barcoding among 16 species of the ant genus Formica (Hymenoptera: Formicidae) from China. J Insect Sci. 2017;17(6):117. doi 10.1093/jisesa/iex092

7. Chesnokova S.V., Omelchenko L.V. Ants of Central Altai: Spatial-typological structure and classification of communities. Entomol Rev. 2011;91(2):253-263. doi 10.1134/S0013873811020138

8. Dlussky G.M. Ants of the Genus Formica (Hymenoptera: Formicidae g. Formica). Moscow, 1967 (in Russian)

9. Dlussky G.M. Seasonal dynamics of Formica candida colonies in an isolated bog population. In: Ants and Protection of the Forest. Proceedings of the XI All-Russian Myrmecological Symposium. Perm, 2001;69-71 (in Russian)

10. Dmitrienko V.K., Petrenko E.S. Ants of Taiga Biocenoses of Siberia. Novosibirsk, 1976 (in Russian)

11. Folmer O., Black M., Hoeh W., Lutz R., Vrijenhoek R. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates. Mol Mar Biol Biotechnol. 1994; 3(5):294-299

12. Goropashnaya A. Phylogeographic Structure and Genetic Variation in Formica Ants. Upsala, 2003

13. Goropashnaya A.V., Fedorov V.B., Seifert B., Pamilo P. Phylogenetic relationships of palaearctic Formica species (Hymenoptera, Formicidae) based on mitochondrial cytochrome b sequences. PLoS One. 2012;7(7):e41697. doi 10.1371/journal.pone.0041697

14. Gridina T.I. Ants of the Urals and their geographical distribution. Uspekhi Sovremennoi Biologii = Advances in Current Biology. 2003; 123(3):289-298 (in Russian)

15. Kupyanskaya A.N. Ants (Hymenoptera, Formicidae) of the Far East. Vladivostok, 1990 (in Russian)

16. Leigh J.W., Bryant D. POPART: full-feature software for haplotype network construction. Methods Ecol Evol. 2015;6(9):1110-1116. doi 10.1111/2041-210X.12410

17. Omelchenko L.V., Zhigulskaya Z.A. Ecological-faunistic analysis of ants in the southern taiga of western and central Siberia. Uspekhi Sovremennoi Biologii = Advances in Current Biology. 1998;118(3): 299-305 (in Russian)

18. Pleshanov A.S. Family Formicidae (Ants). In: Pests of Siberian Larch. Moscow, 1966;194-302 (in Russian)

19. Radchenko A.G. Ants (Hymenoptera, Formicidae) of Ukraine. Kiev, 2016 (in Russian)

20. Ruzsky M.D. Ants of Russia. Part 1. Trudy Obshchestva Yestestvoispytatelej pri Imperatorskom Kazanskom Universitete = Proceedings of the Naturalist Society through the Kazan Imperial University. 1905; 38(5-7):3-798 (in Russian)

21. Schär S., Talavera G., Espadaler X., Rana J.D., Andersen A.A., Cover S.P., Vila R. Do Holarctic ant species exist? Trans-Beringian dispersal and homoplasy in the Formicidae. J Biogeogr. 2018;45(8): 1917-1928. doi 10.1111/jbi.13380

22. Shekhovtsov S.V., Derzhinsky Y.A., Poluboyarova T.V., Golovanova E.V., Peltek S.E. Phylogeography and genetic lineages of Aporrectodea rosea (Lumbricidae, Annelida). Eur J Soil Biol. 2020;99: 103191. doi 10.1016/j.ejsobi.2020.103191

23. Seifert B. The “Black Bog Ant” Formica picea Nylander, 1846 – a species different from Formica candida Smith, 1878 (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecologische Nachrichten. 2004;6:29-38

24. Seifert B. The Ants of Central and North Europe. Lutra Verlags – und Vertriebsgesellschaft. Tauer, Germany, 2018

25. Skwarra E. Formica fusca-picea Nyl. als Moorameise Biologische. Anzeiger. 1929;82:46-55 (in German)

26. Stitz H. Hautflügler oder Hymenoptera: Ameisen oder Formicidae. In: Die Tierwelt Deutschlands. Jena, 1939 (in German)

27. Zakharov A.A. Ants of Forest Communities, their Life and Role in the Forest. Moscow, 2015 (in Russian)

28. Zakharov A.A., Dlussky G.M., Goryunov D.N., Gilyov A.V., Zryanin V.A., Fedoseeva E.B., Gorokhovskaya E.A., Radchenko A.G. Monitoring of the Formica Ants. Moscow, 2019 (in Russian)

29. Zhigulskaya Z.A. Ant (Formicidae) population of steppe Tuva landscapes. In: Animal Population of Soils in Treeless Biogeocenoses of the Altai-Sayan Mountain System. Novosibirsk, 1968;115-139 (in Russian)

30. Zhigulskaya Z.A. The ants of the Chuya depression and the Yustyd River basin in Southeastern Altai. Contemp Probl Ecol. 2009;2(3): 210-215. doi 10.1134/S1995425509030084

31. Zhigulskaya Z.A. Ants (Hymenoptera, Formicidae) of the Kuraiskaya depression of the Southeastern Altai. Tomsk State University Journal. 2011;350:189-195 (in Russian)

32. Zhigulskaya Z.A., Shekhovtsov S.V., Poluboyarova T.V., Berman D.I. Formica picea and F. candida (Hymenoptera: Formicidae): synonyms or two species? Diversity. 2022;14(8):613. doi 10.3390/d14080613