J. Ornithol. 226-234 (2005)


Genetic differentiation and hybridization between Greater and Lesser Spotted Eagles (Accipitriformes: Aquila clanga, A. pomarina)
Genetische Differenzierung und Hybridisation zwischen Schelladler (Aquila clanga) und Schreiadler (Aquila pomarina)


Helbig, A.J., Seibold, I., Kocum, A., Liebers, D., Irwin, J., Bergmanis, U.,
Meyburg, B.-U., Scheller, W., Stubbe, M. & S. Bensch



Keywords: Amplified fragment length polymorphism - Haldane´s rule - Hybridization - Hypervariable control region 1 - Mitochondrial introgression

Summary

Genetic differentiation and hybridization between Greater and Lesser Spotted Eagles (Accipitriformes: Aquila clanga, A. pomarina)

Abstract Greater and lesser spotted eagles (Aquila clanga, A. pomarina) are two closely related forest eagles overlapping in breeding range in east-central Europe. In recent years a number of mixed pairs have been observed, some of which fledged hybrid young. Here we use mitochondrial (control region) DNA sequences and AFLP markers to estimate genetic differentiation and possible gene flow between these species. In a sample of 83 individuals (61 pomarina, 20 clanga, 2 F1-hybrids) we found 30 mitochondrial haplotypes which, in a phylogenetic network, formed two distinct clusters differing on average by 3.0% sequence divergence. The two species were significantly differentiated both at the mitochondrial and nuclear (AFLP) genetic level. However, five individuals with pomarina phenotype possessed clanga-type mtDNA, suggesting occasional gene flow. Surprisingly, AFLP markers indicated that these "mismatched" birds (originating from Germany, E Poland and Latvia) were genetically intermediate between the samples of individuals in which mtDNA haplotype and phenotype agreed. This indicates that mismatched birds were either F1 or recent back-cross hybrids. Mitochondrial introgression was asymmetrical (no pomarina haplotype found in clanga so far), which may be due to assortative mating by size. Gene flow of nuclear markers was estimated to be about ten times stronger than for mtDNA, indicating a sex-bias in hybrid fertility in accordance with Haldane´s rule. Hybridization between the two species may be more frequent and may occur much further west than hitherto assumed. This is supported by the recent discovery of a mixed pair producing at least one fledgling in NE Germany.

Zusammenfassung

Genetische Differenzierung und Hybridisation zwischen Schelladler (Aquila clanga) und Schreiadler (Aquila pomarina)

Schell- und Schreiadler sind zwei nah verwandte Adlerarten, deren Brutgebiete sich in Mittel- und Osteuropa großflächig überlappen. Das Vorkommen von Hybriden zwischen beiden wurde lange vermutet, doch erst in den letzten 15 Jahren wurden Bruten von Mischpaaren beschrieben, die in einigen Fällen erfolgreich verliefen. Um die genetische Differenzierung und das Ausmaß möglichen Genflusses zwischen diesen Arten zu bestimmen, untersuchten wir DNA-Sequenzen der mitochondrialen Kontrollregion und nukleare AFLP-Marker bei 83 Individuen (61 pomarina, 20 clanga, 2 F1-Hybriden). Die dabei gefundenen 30 mitochondriale Haplotypen bildeten im phylogenetischen Netzwerk zwei Cluster mit einer mittleren Sequenzdivergenz von 3,0%. Die beiden Arten waren sowohl auf mitochondrialem als auch auf nuklearem (AFLP-) Niveau signifikant differenziert. Jedoch fanden sich fünf Individuen (in Lettland, Ostpolen und Deutschland) mit pomarina-Phänotyp, die einen mitochondrialen clanga-Haplotyp besaßen ("Mismatch"- Vögel), was auf gelegentlichen Genfluss hindeutet. Die AFLP-Marker zeigten, dass diese fünf Vögel auch hinsichtlich ihres nuklearen Genoms intermediär zwischen solchen clanga- und pomarina-Individuen waren, bei denen Phänotyp und mtDNA übereinstimmten. Dies zeigt, dass Mismatch-Vögel entweder F1- oder frühe Rückkreuzungshybriden mit Schreiadlern waren. Die mitochondriale Introgression verläuft offenbar asymmetrisch, denn bei Schelladlern wurden bisher keine pomarina-Haplotypen gefunden. Schätzungen für den nuklearen Genfluss lagen etwa zehnmal höher als für mitochondrialen Genfluss. Dies deutet auf eine geringere Fertilität (oder Vitalität) von weiblichen verglichen mit männlichen Hybriden hin und stimmt mit der Erwartung nach Haldane´s Regel überein. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Hybridisation zwischen den beiden Adlerarten häufiger ist als bisher angenommen und viel weiter nach Westen in das Areal des Schreiadlers hineinreicht, als bisher bekannt. Dies wird durch die Entdeckung eines Schrei- x Schelladler- Mischpaares in Vorpommern bestätigt, das im Jahr 2003 einen Jungvogel erfolgreich aufzog (und 2004 erfolglos brütete).