How do biogeographic barriers regulate the distributions of Hynobius salamanders?

Abstract

Understanding biogeographic barriers is vital for comprehending species distribution patterns. These barriers, shaped by factors such as gene flow, climate, and competition, play a crucial role in ecological dynamics. With their limited mobility, Amphibians serve as valuable subjects for investigating these barriers. Employing Ecological Niche Models (ENMs) facilitates the assessment of environmental preferences and barriers encountered by species. The study focuses on seven Hynobius salamander species in South Korea. We developed environmental niche models in MAXENT, utilizing 16 environmental variables to conduct three sets of tests for each species pair. We first ran Niche Requirement Tests, including identity and background similarity tests, to determine whether the species pairs have different niche requirement then conducted Lineage-Breaking Tests to explore whether species' range boundaries aligned with environmental shifts. Finally, we conducted Ribbon Tests to investigate whether unsuitable habitats separated contact zones between species. The models for each species demonstrated high performance (AUC > 0.7) in predicting habitat suitability. The Niche Requirement Tests revealed distinct ecological niches among species pairs, the Lineage-Breaking Test supported the presence of abrupt environmental transitions contributing to diversification and the Ribbon Tests showed the existence of unsuitable habitats separating several species pairs. This study confirmed the presence of biogeographic barriers influencing Hynobius salamanders in South Korea. These barriers impact species dispersal, leading to the development of distinct ecological niches. The identified barriers could be associated with physical obstacles or historical events, underscoring their significance in species conservation and the understanding of speciation mechanisms.;생물지리적 장벽을 이해하는 것은 종의 분포 패턴을 이해하는 데 필수적이다. 흐름, 기후, 경쟁 등 다양한 요인에 의해 형성된 이러한 장벽은 생태계의 역동성에 중요한 역할을 한다. 이동성이 제한된 양서류는 이러한 장벽을 연구하는 데 중요한 대상이 될 수 있다. 생태적 지위 모델(ENM)을 사용하면 종이 직면하는 환경적 선호도와 장벽을 평가할 수 있다. 이 연구는 한국의 7종의 도롱뇽인 Hynobius 종을 대상으로 진행되었다. ENM은 MaxEnt를 사용하여 16개의 환경 변수를 활용했다. Niche requirement test는 Niche identity 및 background equivalency test를 포함하여 종 쌍 간의 환경적 선호도를 비교하는 방법이다. Lineage-breaking test는 종의 분포 경계가 환경 변화와 일치하는지 여부를 조사하는 방법이다. Ribbon test는 종 간의 접촉 지대가 부적합한 서식지로 분리되어 있는지 여부를 조사하는 방법이다. 각 종의 모델은 서식지 적합성을 예측하는 데 높은 신뢰도를 보였다(AUC> 0.7). Niche requirement test 결과, 종 쌍 간에 명확한 niche differentiation이 존재하는 것으로 나타났다. Lineage-breaking test 결과, 일부 종 쌍 간에는 급격한 환경 변화가 존재하여 장벽 역할을 하는 것으로 나타났다. Ribbon test 결과, 일부 종 쌍 간에는 부적합한 서식지가 존재하여 장벽 역할을 하는 것으로 나타났다. 이 연구는 한국의 Hynobiid 종에 영향을 미치는 생물지리적 장벽의 존재를 확인했다. 확인된 장벽은 물리적 장애물이나 역사적 사건과 관련될 수 있으므로 종 보존과 종 분화 메커니즘의 이해에 중요한 의미가 있다.