Restricted geographic distribution and low genetic diversity of the brooding sea urchin Abatus agassizii (Spatangoidea: Schizasteridae) in the South Shetland Islands: A bridgehead population before the spread to the northern Antarctic Peninsula?

• ANGIE DÍAZ ^[1] ; CLAUDIO ALEJANDRO GONZÁLEZ-WEVAR ^[1] ; CLAUDIA S MATURANA ^[1] ; ALVARO T PALMA ^[2] ; ELIE POULIN ^[1] ; KARIN GERARD ^[1]
  1. [1] Universidad de Chile

     Universidad de Chile

     Santiago, Chile

     
  2. [2] Pontificia Universidad Católica de Chile

     Pontificia Universidad Católica de Chile

     Santiago, Chile

     
• Localización: Revista chilena de historia natural, ISSN-e 0717-6317, ISSN 0716-078X, Vol. 85, Nº. 4, 2012, págs. 457-468
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Distribución geográfica restringida y baja diversidad genética en el erizo incubante Abatus agassizii (Spatangoidea: Schizasteridae) en las Islas Shetland del Sur: ¿Una población de avanzada antes de su expansión hacia el norte de la Península antártica?
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    Los periodos glaciales del Pleistoceno han promovido los principales cambios climáticos del océano Austral. Han generado el interés científico sobre las estrategias desarrolladas por la fauna bentónica para tolerar y superar la extensión y contracción de la capa de hielo sobre la plataforma continental. Un estudio reciente acerca de la zonación batimétrica y distribución de macro-invertebrados en una zona submareal somera de la Bahía Fildes (Isla Rey Jorge, islas Shetlands del Sur), resalta la presencia de una importante agregación del erizo incubante Abatus agassizii, cuya distribución geográfica es conocida solo para localidades al sur de la convergencia antártica (Península Antártica, islas Shetland del Sur e Isla Georgias del Sur en el Arco de Escocia). Sin embargo, su presencia es atípica dado a que, primero, sus poblaciones someras debieron haber sido extintas desde la vecindad de la Península Antártica por los avances y retrocesos de la capa de hielo y segundo, la ausencia de estadios larvales asociado a la estrategia de incubación como modo de desarrollo debería limitar una recolonización desde áreas subantárticas más al norte. El objetivo de este estudio fue evaluar si A. agassizii puede haber sobrevivido a las glaciaciones en su estrecho rango batimétrico en las islas Shetland del Sur o ha recolonizado recientemente el área, a pesar de su baja capacidad de dispersión. A pesar de un intensivo esfuerzo de muestreo, la baja ocurrencia de A. agassizii indica que su distribución es muy escasa a lo largo de las islas Shetland del Sur y la Península Antártica y parece estar limitada a densas poblaciones someras en áreas protegidas y libres del hielo en la Bahía Fildes en la Isla Rey Jorge. Además, estas poblaciones presentan una muy baja diversidad genética asociada a una señal de una expansión demográfica reciente. Finalmente, la reconstrucción de las relaciones filogenéticas entre las especies de Abatus, con secuencias mitocondriales del gen COI, establecieron la afinidad de la especie antártica A. agassizii con especies subantárticas. De acuerdo a los resultados obtenidos, consideramos que la presencia de esta especie en las islas Shetlands del Sur probablemente corresponde a una reciente recolonización desde las islas antárticas situadas más al norte.

  • English

    The glacial cycles of the Pleistocene have promoted the principal climatic changes of the Southern Ocean, and motivated scientific interest regarding the strategies developed by marine benthic invertebrates to tolerate and overcome the extension and contraction of the ice sheet on the Antarctic continental platform. A recent study of the bathymetric zonation and distribution of macro-invertebrates in a shallow subtidal area of Fildes Bay (King George Island, South Shetlands Islands, Antarctica) highlighted the presence of a large aggregation of the brooding sea urchin Abatus agassizii, whose geographic distribution is known only for localities south of the Antarctic convergence (Antarctic Peninsula and South Shetland and South Georgia Islands in the Scotia Arc). Its presence is atypical, given that these shallow populations should have been erased from the vicinity of the Antarctic Peninsula by the advances and retreats of the ice sheet, and the absence of a larval stage associated with brooding should limit re-colonization from northern Subantarctic areas. The aim of the study was to evaluate whether A. agassizii may have survived the glaciations in its narrow bathymetric range in the South Shetland Islands, or whether this population corresponds to a newcomer that re-colonized the area despite its low dispersal capacities. For this, we combined multidisciplinary approaches based on the geographical distribution of A. agassizii, its genetic diversity and its phylogenetic relationships with other species of the genus. In spite of an intensive sampling effort, the low occurrence of A. agassizii indicated that its distribution is very scarce along the Shetlands Islands and the Antarctic Peninsula, and seems to be restricted to protected and ice-free areas of Fildes Bay in King George Island. Moreover, this population presented very low genetic diversity associated with the signal of a recent demographic expansion. Finally, the reconstruction of the phylogenetic relationships among species of Abatus using mitochondrial COI sequences established the affinity of the Antarctic A. agassizii with Subantarctic species. Based on these results we consider that the presence of this species in the Shetland Islands more likely corresponds to a recent re-colonization from Antarctic Islands located further north.