Lepidoptera, which represent among most species-rich taxa, are extremely important ecosystem components. Their taxonomic and ecological studies however, are still limited in Afrotropics, and in Ethiopia in particular. Moreover, most recent studies have indicated that frequent anthropogenic disturbances in tropical countries are primary drivers of reduction in community diversity and local extinction of many insect groups, including Lepidoptera. The aim of my thesis was to investigate the diversity of Ethiopian Lepidoptera from different points of view, going from a more general revision of the current knowledge of Lepidoptera order in the country to a detailed taxonomic study of a single genus at the continental level. Thus, after a general introduction (Chapter 1), the dissertation has been divided into three sections: In the first part (Chapter 2), I presented an updated comprehensive overview of Lepidoptera record in Ethiopia, composed of 2,438 taxa in 48 families, of which 662 are endemic. Records were compiled from various literature sources and website databases. Though still being far from completeness, this review provides important baseline data for understanding zoogeographic patterns and thus for undertaking effective conservation action. In the second part (Chapter 3), I assessed the impact of anthropogenic disturbances on lepidopteran assemblages across five different land use types, in Choke Mountain, Ethiopia. Four light traps were used to survey Lepidoptera species for 12 months in forest fragments, crop fields, bush land, mosaic environment and undisturbed natural forest. Fourteen families were considered in the analysis and specimens identified at species level. Overall, 4,461 moth individuals belonging to 344 species were sampled. The highest species diversity was captured from the natural forest, followed by forest fragment, bush land, crop fields and mosaic environment. The monthly trend of biodiversity indices showed strong variations among the various land categories during the year. Floristic and faunistic abundance were clearly related, both considering the observed and estimated Lepidoptera species richness. Results in Choke Mountains showed that a significant proportion of Lepidoptera diversity is hosted also in habitat where human modifications are more relevant, pointing out the importance of forest fragments, but also more degraded habitats, as suitable refugee for many species. In the third part (Chapter 4), a taxomonic study of the genus Orbamia Herbulot, 1966 (family Geometridae) was carried out, examining the material collected in the last hundred years from all over Africa, stored at the Bavarian State Collection of Zoology (Munich, Germany). The integrative taxonomical analysis was based on both morphological and genetic COI data. A model of accelerated taxonomy was applied, where genetic data, images and metadata are directly stored into the Barcode of Life Data (BOLD) Systems. As a result of the revision, two new genera were described: Rabomia Hausmann & Tujuba (type species: Ectropis? subaurata (Warren, 1899), comb. n.) and Morabia Hausmann & Tujuba (type species: Morabia politzari Hausmann & Tujuba, sp. n.). Ten new species and two new subspecies were also described.

I Lepidotteri, tra i gruppi animali più ricchi di specie, sono componenti molto importanti dell'ecosistema. Nelle regioni Afrotropicali, tra cui l’Etiopia, il loro studio tassonomico ed ecologico risulta carente. Studi recenti hanno indicato che il forte impatto antropico che si sta verificando nei paesi tropicali è il principale responsabile della riduzione della diversità e dell'estinzione locale di molte specie di insetti, inclusi i Lepidotteri. Scopo della mia tesi è stato quello di indagare la diversità dei Lepidotteri in Etiopia sotto diversi punti di vista, passando da una revisione generale delle attuali conoscenze nel paese africano, ad uno studio tassonomico dettagliato di un singolo genere a livello continentale. Dopo un'introduzione generale (Capitolo 1), la tesi è stata divisa in tre sezioni: Nella prima parte (Capitolo 2) ho presentato una revisione aggiornata dei Lepidotteri noti per l’Etiopia, la cui fauna risulta al momento composta da 2.438 taxa (a livello di specie o sottospecie), di cui 662 endemici, appartenenti a 48 famiglie. La lista è stata ottenuta a partire da varie fonti bibliografiche, oltre che da database specialistici disponibili online. Pur essendo ancora incompleta, questa rassegna fornisce importanti dati di base per la comprensione dei modelli zoogeografici necessari per intraprendere un'efficace azione di conservazione. Nella seconda parte (Capitolo 3) ho valutato l'impatto delle azioni antropiche sulle comunità di Lepidotteri, utilizzando nel corso di 12 mesi quattro trappole luminose in cinque ambienti con diversi tipi di utilizzo del suolo, nelle Choke Mountains (Etiopia): frammenti di foresta, terreni coltivati, cespuglieto, ambiente a mosaico e foresta naturale. Quattordici famiglie sono state prese in considerazione per l'analisi della biodiversità e i relativi esemplari identificati a livello di specie. In totale sono stati campionati 4.461 individui appartenenti a 344 specie. La maggiore diversità è stata osservata nella foresta naturale, seguita da frammenti di foresta e quindi dalle altre tipologie. L'andamento mensile degli indici di biodiversità ha mostrato forti variazioni tra le varie tipologie di ambienti nel corso dell'anno. La ricchezza di specie floristica e faunistica sono risultate fortemente correlate, sia quella osservata che quella stimata delle specie di Lepidotteri. I risultati nelle Choke Mountains hanno mostrato che una parte significativa della biodiversità dei Lepidotteri è ospitata in habitat dove l’impatto antropico è più rilevante, sottolineando l'importanza rivestita da tutti gli habitat indagati, e in particolare dai frammenti di foresta, come rifugio per molte specie. Nella terza parte (Capitolo 4) è stato effettuato uno studio tassonomico del genere Orbamia Herbulot, 1966 (famiglia Geometridae), in cui si è esaminato il materiale raccolto in tutta l'Africa, conservato presso la Bavarian State Collection of Zoology (Monaco di Baviera, Germania). L'analisi tassonomica si è basata sull’analisi morfologica e del gene mitocondriale COI. È stato inoltre applicato un modello di tassonomia accelerata, in cui i dati genetici, le immagini e i metadati sono stati memorizzati nei sistemi di codici a barre del sistema BOLD. Come risultato della revisione, sono stati descritti due nuovi generi: Rabomia (specie tipo: Ectropis? subaurata (Warren, 1899) comb. n.) e Morabia (specie tipo: Morabia politzari Hausmann & Tujuba, sp. n.), oltre a dieci nuove specie e due nuove sottospecie.

Ecological and taxonomic studies on Lepidoptera from Ethiopia: assessing Lepidopteran biodiversity among various land use types in Choke Mountain, Ethiopia. Revision of the genus Orbamia (family Geometridae) in Africa

TUJUBA, Tesfu Fekensa
2020-06-03

Abstract

Lepidoptera, which represent among most species-rich taxa, are extremely important ecosystem components. Their taxonomic and ecological studies however, are still limited in Afrotropics, and in Ethiopia in particular. Moreover, most recent studies have indicated that frequent anthropogenic disturbances in tropical countries are primary drivers of reduction in community diversity and local extinction of many insect groups, including Lepidoptera. The aim of my thesis was to investigate the diversity of Ethiopian Lepidoptera from different points of view, going from a more general revision of the current knowledge of Lepidoptera order in the country to a detailed taxonomic study of a single genus at the continental level. Thus, after a general introduction (Chapter 1), the dissertation has been divided into three sections: In the first part (Chapter 2), I presented an updated comprehensive overview of Lepidoptera record in Ethiopia, composed of 2,438 taxa in 48 families, of which 662 are endemic. Records were compiled from various literature sources and website databases. Though still being far from completeness, this review provides important baseline data for understanding zoogeographic patterns and thus for undertaking effective conservation action. In the second part (Chapter 3), I assessed the impact of anthropogenic disturbances on lepidopteran assemblages across five different land use types, in Choke Mountain, Ethiopia. Four light traps were used to survey Lepidoptera species for 12 months in forest fragments, crop fields, bush land, mosaic environment and undisturbed natural forest. Fourteen families were considered in the analysis and specimens identified at species level. Overall, 4,461 moth individuals belonging to 344 species were sampled. The highest species diversity was captured from the natural forest, followed by forest fragment, bush land, crop fields and mosaic environment. The monthly trend of biodiversity indices showed strong variations among the various land categories during the year. Floristic and faunistic abundance were clearly related, both considering the observed and estimated Lepidoptera species richness. Results in Choke Mountains showed that a significant proportion of Lepidoptera diversity is hosted also in habitat where human modifications are more relevant, pointing out the importance of forest fragments, but also more degraded habitats, as suitable refugee for many species. In the third part (Chapter 4), a taxomonic study of the genus Orbamia Herbulot, 1966 (family Geometridae) was carried out, examining the material collected in the last hundred years from all over Africa, stored at the Bavarian State Collection of Zoology (Munich, Germany). The integrative taxonomical analysis was based on both morphological and genetic COI data. A model of accelerated taxonomy was applied, where genetic data, images and metadata are directly stored into the Barcode of Life Data (BOLD) Systems. As a result of the revision, two new genera were described: Rabomia Hausmann & Tujuba (type species: Ectropis? subaurata (Warren, 1899), comb. n.) and Morabia Hausmann & Tujuba (type species: Morabia politzari Hausmann & Tujuba, sp. n.). Ten new species and two new subspecies were also described.
3-giu-2020
I Lepidotteri, tra i gruppi animali più ricchi di specie, sono componenti molto importanti dell'ecosistema. Nelle regioni Afrotropicali, tra cui l’Etiopia, il loro studio tassonomico ed ecologico risulta carente. Studi recenti hanno indicato che il forte impatto antropico che si sta verificando nei paesi tropicali è il principale responsabile della riduzione della diversità e dell'estinzione locale di molte specie di insetti, inclusi i Lepidotteri. Scopo della mia tesi è stato quello di indagare la diversità dei Lepidotteri in Etiopia sotto diversi punti di vista, passando da una revisione generale delle attuali conoscenze nel paese africano, ad uno studio tassonomico dettagliato di un singolo genere a livello continentale. Dopo un'introduzione generale (Capitolo 1), la tesi è stata divisa in tre sezioni: Nella prima parte (Capitolo 2) ho presentato una revisione aggiornata dei Lepidotteri noti per l’Etiopia, la cui fauna risulta al momento composta da 2.438 taxa (a livello di specie o sottospecie), di cui 662 endemici, appartenenti a 48 famiglie. La lista è stata ottenuta a partire da varie fonti bibliografiche, oltre che da database specialistici disponibili online. Pur essendo ancora incompleta, questa rassegna fornisce importanti dati di base per la comprensione dei modelli zoogeografici necessari per intraprendere un'efficace azione di conservazione. Nella seconda parte (Capitolo 3) ho valutato l'impatto delle azioni antropiche sulle comunità di Lepidotteri, utilizzando nel corso di 12 mesi quattro trappole luminose in cinque ambienti con diversi tipi di utilizzo del suolo, nelle Choke Mountains (Etiopia): frammenti di foresta, terreni coltivati, cespuglieto, ambiente a mosaico e foresta naturale. Quattordici famiglie sono state prese in considerazione per l'analisi della biodiversità e i relativi esemplari identificati a livello di specie. In totale sono stati campionati 4.461 individui appartenenti a 344 specie. La maggiore diversità è stata osservata nella foresta naturale, seguita da frammenti di foresta e quindi dalle altre tipologie. L'andamento mensile degli indici di biodiversità ha mostrato forti variazioni tra le varie tipologie di ambienti nel corso dell'anno. La ricchezza di specie floristica e faunistica sono risultate fortemente correlate, sia quella osservata che quella stimata delle specie di Lepidotteri. I risultati nelle Choke Mountains hanno mostrato che una parte significativa della biodiversità dei Lepidotteri è ospitata in habitat dove l’impatto antropico è più rilevante, sottolineando l'importanza rivestita da tutti gli habitat indagati, e in particolare dai frammenti di foresta, come rifugio per molte specie. Nella terza parte (Capitolo 4) è stato effettuato uno studio tassonomico del genere Orbamia Herbulot, 1966 (famiglia Geometridae), in cui si è esaminato il materiale raccolto in tutta l'Africa, conservato presso la Bavarian State Collection of Zoology (Monaco di Baviera, Germania). L'analisi tassonomica si è basata sull’analisi morfologica e del gene mitocondriale COI. È stato inoltre applicato un modello di tassonomia accelerata, in cui i dati genetici, le immagini e i metadati sono stati memorizzati nei sistemi di codici a barre del sistema BOLD. Come risultato della revisione, sono stati descritti due nuovi generi: Rabomia (specie tipo: Ectropis? subaurata (Warren, 1899) comb. n.) e Morabia (specie tipo: Morabia politzari Hausmann & Tujuba, sp. n.), oltre a dieci nuove specie e due nuove sottospecie.
Africa; Insects; Moths; Biodiversity; Ecology
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