Diversity, distribution and conservation status of the Iranian Lepidoptera

Abstract

Globally, insect populations are experiencing a significant decline primarily due to human activities. However, our understanding of the scope and severity of this decline is largely biased toward countries where biodiversity has been extensively studied. This thesis delves into the distribution patterns and conservation status of Lepidopteran species in Iran, a country at the intersection of three zoogeographical realms in southwest Asia. Within its borders lie two of the world's biodiversity hotspots. An extensive literature review was conducted on earlier studies to summarize the knowledge of zoogeographic patterns in Iran. By compiling the most comprehensive dataset of species occurrences of Lepidoptera, we delineated the species' ranges across the country. The species ranges were defined using ecosystem masking as an environmental proxy, and subsequently species distribution models (SDM). As a result, the bioregions for Lepidoptera of Iran were identified using distance-based (DM) and network-based (NM) methods. Despite some differences between the two methods, they converged on five major bioregions for the taxa across the country. These findings underscore the crucial role of the country as a potential macro-scale transitional zone, facilitating faunal exchange in southwest Asia. In line with previous studies on the fauna and flora, hotspots analysis showed that the most species-diverse regions for Lepidoptera are located across main mountain ranges in the west and center (Zagros) and north (Alborz) of the country, largely coinciding with two global biodiversity hotspots, particularly, the Irano-Anatolian hotspot. A gap analysis revealed that 75 % of the areas we defined as higher priority for Lepidoptera conservation are not protected by any IUCN categories of the existing protected areas in the country. Ultimately, by forecasting the species distribution of the Zygaenidae under different future climate scenarios, we investigated the destructive impacts of climate change on the distribution of species at the end of the current century. Our findings revealed that endemic species with narrow distributions are likely to suffer the most from these changes. Conversely, species with broader distributions may have the ability to migrate towards higher latitudes. In conclusion, the findings of the present thesis indicate Iran as an area with high diversity and endemism. The results of this thesis demonstrate that the distribution pattern of Lepidoptera in the country is not uniform, and exhibits greater complexity in southern regions, potentially serving as contact zones between zoogeographical regions. However, in line with independent studies on the impact of climate change in the Middle East, we observed that southern areas of Iran are disproportionately affected compared to northern parts of the country. Furthermore, these biodiversity-rich regions are not adequately safeguarded, due to the significant misalignment with the current network of protected areas. The information generated in this study will be useful for establishing new protected areas and upgrading the current network of protected areas within regions with higher irreplaceability and vulnerability not only for Lepidoptera but also for other groups of organisms living in the country.

Weltweit erleben Insektenpopulationen einen signifikanten Rückgang, hauptsächlich aufgrund menschlicher Aktivitäten. Allerdings ist unser Verständnis für das Ausmaß und die Schwere dieses Rückgangs weitgehend auf Länder beschränkt, in denen ihre Biodiversität umfassend untersucht wurden. Diese Arbeit beschäftigt mit den Verbreitungsmustern und dem Erhaltungszustand der Lepidoptera-Arten im Iran, einem Land an der Schnittstelle von drei zoogeographischen Regionen in Südwestasien. Innerhalb seiner Grenzen liegen zwei der globalen Biodiversitätshotspots. Eine umfassende Literaturübersicht fasst zusammen, was über die lokalen Biodiversitätsmuster bereits bekannt ist. Durch Zusammenstellung des umfangreichsten Datensatzes zu Artenvorkommen von Schmetterlingen haben wir die Verbreitungsgebiete der Arten im ganzen Land abgegrenzt. Die Verbreitungsgebiete der Arten wurden unter Verwendung von Ökosystemmaskierung als Umweltproxy definiert und anschließend mit Species Distribution Models (SDM) und Ensemble Small Models (ESMs) bestimmt. Als Ergebnis wurden die Bioregionen für Lepidoptera im Iran mithilfe von distanzbasierten (DM) und netzwerkbasierten (NM) Methoden identifiziert. Trotz einiger Unterschiede zwischen den beiden Methoden stimmen sie in fünf hauptsächlichen Bioregionen für die Taxa im ganzen Land überein.Diese Ergebnisse unterstreichen die entscheidende Rolle des Landes als Übergangszone für den Faunenaustausch in Südwestasien. Entsprechend früheren Studien zur Fauna und Flora zeigte die Hotspot-Analyse, dass die artenreichsten Regionen für Lepidoptera entlang der westlichen Gebirgsketten im Westen, im Zentrum (Zagros) und im Norden (Alborz) des Landes liegen, die weitgehend mit zwei globalen Hotspots der Biodiversität übereinstimmen, insbesondere mit dem Irano-Anatolischen Hotspot. Eine Lückenanalyse ergab, dass 75 % der von uns als prioritär für den Schutz von Schmeterlingen identifizierten Gebiete nicht durch Kategorien der IUCN geschützt sind. Schließlich untersuchten wir durch die Vorhersage der Artenverteilung der Widderchen (Zygaenidae) unter verschiedenen zukünftigen Klimaszenarien die zerstörerischen Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung von Arten bis zum Ende dieses Jahrhunderts. Unsere Ergebnisse zeigten, dass endemische Arten mit kleinen Verbreitungsgebieten am stärksten unter diesen Veränderungen leiden werden. Dagegen könnten Arten mit größeren Verbreitungsgebieten die Fähigkeit zur Migration in Richtung höherer Breitengrade haben. Zusammenfassend stellen die Ergebnisse dieser Arbeit den Iran als ein Gebiet mit hoher Diversität und Endemismus dar. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Verbreitungsmuster der Schmetterlinge im Land nicht einheitlich ist und in südlichen Regionen eine größere Komplexität aufweist, die möglicherweise als Kontaktzonen zwischen zoogeografischen Regionen dienen. Allerdings beobachteten wir im Einklang mit unabhängigen Studien zu den Auswirkungen des Klimawandels im Nahen Osten, dass diese südlichen Gebiete im Vergleich zu den nördlichen Regionen unverhältnismäßig stark betroffen sind. Darüber hinaus sind diese biodiversitätsreichen Regionen aufgrund der erheblichen Diskrepanz zu den Schutzgebieten im Land nicht angemessen geschützt. Die in dieser Studie generierten Informationen werden nützlich sein für die Einrichtung neuer Schutzgebiete und die Verbesserung des aktuellen Netzwerks von Schutzgebieten in Regionen besonderer Bedeutung, nicht nur für Schmetterlinge, sondern auch für andere Organismengruppen, die im Land leben.