Morphological and genetic features of crayfish species Austropotamobius torrentium (Schrank, 1803) from Žumberak – Samoborsko gorje Nature Park

Potočni rak (Austropotamobius torrentium) jedna je od četiri autohtone vrste rakova porodice Astacidae na području Hrvatske, a nastanjuje hladnije potoke na višim nadmorskim visinama. Filogenetički odnosi unutar populacija ove vrste još nisu potpuno razjašnjeni. U ovom diplomskom radu ispituju se morfološka obilježja i filogenetički odnosi 61 jedinke (37 mužjaka i 24 ženke) prikupljene na devet lokacija na području Parka prirode Žumberak – Samoborsko gorje. Molekularno filogenetičke analize provedene su na mitohondrijskim genima za 16S rRNA i podjedinicu I citokrom oksidaze (COI). Izračunata je genetička udaljenost među sekvencama, a kako bi se dobili filogrami, izolirane sekvence su Bayesian analizom korelirane međusobno i sa sekvencama potočnog raka iz drugih dijelova Hrvatske i Europe te sekvencama preuzetima iz internetske baze podataka. Izračunato je vrijeme razdvajanja prema mithondrijskom genu za COI. Također, izmjerene su 23 morfometrijske i pet merističkih značajki, koje su zatim grupirane prema rezultatima genetičkih analiza i uspoređene statističkim testovima. Dobiveni rezultati pokazali su vrlo veliku genetičku raznolikost potočnih rakova na području PP Žumberak-Samoborsko gorje. Populacije se mogu odijeliti u četiri genetički distinktivne haplogrupe (Dunav, Gorski Kotar, Zeleni Vir i Žumberak/Plitvice/Bjelolasica), a njihovo naseljavanje ovog dijela Europe nakon Pleistocenskih ledenih doba rekonstruirano je pomoću vremena razdvajanja i genetičkih udaljenosti među populacijama. Statističkom obradom izmjerenih morfoloških vrijednosti uočene su značajne razlike među geografski odijeljenim populacijama, a diskriminantnom analizom izdvojena su obilježja koja su zatim omogućila vrlo visok postotak točne klasifikacije. Kako razlike među jedinkama iz različitih populacija nisu vidljive na prvi pogled nego tek nakon multivarijantne diskriminantne analize, vrlo je vjerojatno da se radi o tzv. kriptičnim vrstama/podvrstama. Velika genetička raznolikost i morfološka varijabilnost populacija potočnih rakova na području Parka prirode Žumberak – Samoborsko gorje zahtijevat će u neposrednoj budućnosti i posebnu brigu u vidu zaštite i održanja ovog jedinstvenog biološkog fenomena na Europskoj razini.The stone crayfish (Austropotamobius torrentium) is one of four native Croatian crayfish species that inhabits mainly cold brooks on higher altitudes. Phylogenetic relationships among different populations of this species are not yet completely resolved. In this research we have studied morphological characteristics and phylogenetic relationships of 61 individuals (37 males and 24 females) that have been collected from nine sites situated in Žumberak - Samoborsko gorje Nature Park. For molecular phylogenetic analyses we used mitochondrial genes for large ribosomal unit (16S rRNA) and for subunit I of citocrom oxidase (COI). Sequence divergences and nucleotide diversity were calculated and Bayesian analysis was applied for constructing filogenetic trees and correlating these sequences with sequences of stone crayfish from other parts of Croatia and Europe and those retrieved from on-line data-bases. Time of divergence was calculated according to the molecular clock for mitochondrial COI gene. In morphological aspect of research we measured 23 morphometrical and five meristic characteristics, which were then grouped in accordance with the results of previous genetic analyses and processed with statistical methods. Obtained results show a large genetic diversity of populations of stone crayfish in the area of Žumberak – Samoborsko gorje Nature Park. Populations can be divided into four distinctive haplogroups (Dunav, Gorski Kotar, Zeleni Vir and Žumberak/Plitvice/Bjelolasica), and the colonization of these part of Europe that followed the Pleistocenic ice ages can be retraced by consulting times of divergence and genetic diversity. Statistical analyses of morphological data shows significant differences for geographically separated populations, and discriminant analysis yielded a very high percent of correct classifications. However, since these differences were apparent only after grouping and statistically analizing the data, it is possible that this is a case of cryptic species/subspecies. Such high genetic diversity and morphological variation in populations of stone crayfish in Žumberak – Samoborsko gorje Nature Park represents an unique phenomenum on the European scale and will demand special care and protection in the near future