Phylogeography of an invasive amphipod, Dikerogammarus villosus, in Europe

Abstract

The killer shrimp, Dikerogammarus villosus (Crustacea Amphipoda), has been recognised as one of the 100 worst alien species in Europe, representing a major issue for local biodiversity and ecosystem functioning. During the last 20 years, it has ccolonized Central and Western Europe via the central and southern invasion corridors. Its spread was associated mainly with commercial shipping in large waterways but it was also transported overland to several Alpine lakes and even overseas to the British Isles. This thesis is an attempt to track the routes and dynamics of invasion of this one of the most effective freshwater invader. Molecular methods were used to reveal phylogeography of D. villosus in the native and invaded area as well as to tackle conservation issues. Through molecular studies we aimed to understand the dynamics of the species invasion in Europe. Our material consisted of about 606 individuals from its entire European range, sequenced for 16S and COI mitochondrial markers and 1228 individuals sequenced for seven microsatellite loci each. In result, four major populations in Danube, Dnieper, Dniester mouth and also Durngol Liman in Turkey were identified in the species native area. Two of them, from Dnieper and Danube mouth, were donors for independent routes of invasion along central and southern corridor. Microsatellite data allow to indicate Western Europe populations as a origin of latest introduction of Dikerogammarus villosus to UK. Strong bottleneck effects may be seen in the populations from the isolated Alpine Lakes, showing that they come from a very low number of introduced individuals (showing high risk of overland transport). Such complex knowledge on the phylogeography of the killer shrimp may help to decrease risk of its future introductions to other areas, such as the North American Great Lakes and Balkan lakes.

Inwazyjny obunóg Dikerogammarus villosus (Crustacea Amphipoda), został uznany za jednego z 100 najbardziej ekspansywnych obcych gatunków w Europie i stanowi poważne zagrożenie dla lokalnej różnorodności biologicznej i funkcjonowania ekosystemów. W ciągu ostatnich 20 lat, gatunek ten skolonizował znaczny obszar Europy Środkowej i Zachodniej poprzez centralny i południowych korytarz inwazji Ponto-Kaspijskich hydrobiontów. Jego rozprzestrzenianie się jest związane z transportem śródlądowym dużymi drogami wodnymi, ale również został przypadkowo wsiedlony do izolowanych jezior alpejskich, a nawet na Wyspy Brytyjskie. W niniejszej pracy podejmuję próbę prześledzenia trasy i dynamiki inwazji, oraz zidentyfikowania populacji źródłowych, dla tego jednego z najbardziej skutecznych słodkowodnych gatunków inwazyjnych. Metody molekularne zostały wykorzystane do prześledzenia filogeografii D. villosus w rodzimym i nowo skolonizowanym obszarze Europy. Przeanalizowany materiał składał się z 606 osobników z 45 populacji z całej Europy, zsekwencjonowanych dla markerów mitochondrialnych 16S i i COI, oraz 1228 osobników zsekwencjonowanych dla każdego z siedmiu loci mikrosatelitarnych. Udało się ustalić cztery odmiennie genetycznie populacje w rejonie rodzimym w deltach Dunaju, Dniepru, Dniestru, a także w jeziorze Durngol w Turcji. Dwie z nich, w Dunaju i Dnieprze, były źródłami dla niezależnych dróg inwazji wzdłuż centralnego i południowego korytarza. Dane mikrosatelitarne pozwalają wskazać południowy korytarz inwazji w Europie Zachodniej jako źródło wprowadzenia Dikerogammarus villosus do Wielkiej Brytanii. Silne efekty założyciela i zubożenie puli genetycznej są wyraźnie widoczne w populacjach z izolowanym jezior alpejskich, co wskazuje na bardzo nieliczne populacje założycielskie.