The echinoderms of northern Tunisia : biodiversity, biology, biogeography, phylogeny and valorisation

Abstract

Túnez ocupa una posición biogeográfica estratégica en el mar Mediterráneo, cerca del estrecho de Sicilia que se considera un límite biogeográfico que separa las cuencas oriental y occidental. A pesar de esta importancia, los estudios sobre la biodiversidad marina en Túnez y, en particular, sobre la fauna de equinodermos son antiguos y escasos. Además, los recursos biológicos marinos están sufriendo en esta área sobreexplotación, contaminación y los efectos del cambio climático, lo que está conduciendo a la degradación del ecosistema y la pérdida de biodiversidad. El presente trabajo ha llevado a cabo un estudio del phylum Echinodermata entre 2012 y 2017 a lo largo de la costa norte de Túnez. Se han explorado la ecología, la biología y la clasificación de los equinodermos presentes en esta área, para actualizar su inventario en Túnez y analizar sus afinidades biogeográficas con las regiones y provincias vecinas. Además, se ha estudiado la diversidad filogenética de las especies de holoturias del género Holothuria con origen atlántico-mediterráneo, introduciendo la técnica del código de barras de ADN como una herramienta para su identificación y el estudio de su divergencia genética. Las espículas de las holoturias también se analizaron para comprobar la similitud morfométrica y molecular y para aclarar su identificación sistemática, ya que el género Holothuria está, en muchos casos, en discusión y actualmente existe cierta confusión en su literatura. Un total de 45 especies de equinodermos fueron inventariados en el norte de Túnez. Pertenecen a las cinco clases vivas de Echinodermata y comprenden 3 lirios de mar (Crinoidea), 15 estrellas de mar (Asteroidea), 10 ofiuras (Ophiuroidea), 8 erizos de mar (Echinoidea) y 9 holoturias (Holothuroidea). De entre todos, cuatro especies fueron los primeros registros de las mismas para Túnez. Dos de ellas son exclusivamente especies mediterráneas, (Asterina pancerii (Gasco, 1876) y Leptopentacta tergestina (M. Sars, 1857)), una es una especie del Atlántico, (Luidia atlantidea (Madsen, 1950)), y la última es una especie cosmopolita, (Ophiactis virens (M. Sars, 1857)). Las relaciones taxonómicas en las holoturias mostraron una cierta consistencia entre los resultados morfométricos de las espículas y los análisis genéticos. Por su parte, la especie objetivo Holothuria (Roweothuria) poli (Delle Chiaje, 1824) mostró una alta diversidad filobiogeográfica en el Mediterráneo, mostrando una gran conectividad genética entre las cuencas central y oriental. Además, se ha demostrado una gran diferenciación genética entre el ecosistema lagunar y el mar abierto. Finalmente, la actualización de la lista de equinodermos a partir de los datos disponibles en la bibliografía arrojó la presencia de 79 especies en Túnez. Además, Los análisis biogeográficos muestran que la riqueza de especies disminuye de norte a sur del país y de oeste a este del mar Mediterráneo con la dominancia de las especies cosmopolitas en todas las regiones. El uso del código de barras de ADN en especies de Echinodermata parece ser un método muy confiable, rápido y eficiente para la identificación de especies, y es muy útil para el conocimiento biológico de las especies objetivo. La falta de información sobre el phylum Echinodermata en Túnez es un vacío de conocimiento para la biodiversidad marina. En consecuencia, ampliar el conocimiento de su diversidad y distribución también permitirá una correcta gestión de su extracción y la valorización de sus productos y, en última instancia, su conservación y sostenibilidad.

Tunisia occupies a strategic biogeographic position in the Mediterranean Sea, between the eastern and western basins and close to the strait of Sicily which has been considered as a biogeographical boundary that separates the Mediterranean Sea in two different ecoregions. Despite its importance, studies on marine biodiversity in Tunisia and, in particular, in Echinodermata fauna are old and scarce. Besides, marine bioresources are suffering from overexploitation, pollution and climate change, leading to the ecosystem degradation and the biodiversity loss. A study of the phylum Echinodermata was carried out between 2012 and 2017 along the northern coast of Tunisia. It explores the ecology, biology and the classification of the echinoderms that occur in this area, in order to update the inventory of Echinodermata in Tunisia and to analyze their biogeographical affinities with neighbor regions and provinces. Furthermore, it studies the phylogenetic diversity of sea cucumber species from genus Holothuria with Atlanto-Mediterranean origin, by introducing the molecular tool “DNA Barcoding” as a molecular technique for sea cucumber and their genetic divergence identification. Sea cucumber spicules were also analyzed in order to test their morphometric and molecular similarity and to clarify their systematic identification since the genus Holothuria is, in many cases, under discussion and its literature is currently in confusion. A total of 45 echinoderm species were inventoried in northern Tunisia. They belong to the five living classes of Echinodermata and comprise 3 Crinoidea, 15 Asteroidea, 10 Ophiuroidea, 8 Echinoidea and 9 Holothuroidea. Amongst all, four species were first records for Tunisia. Two of them are exclusively Mediterranean species (Asterina pancerii (Gasco, 1876) and Leptopentacta tergestina (M. Sars, 1857)), one is an Atlantic species (Luidia atlantidea (Madsen, 1950)) and the last one is a cosmopolitan species (Ophiactis virens (M. Sars, 1857)). Otherwise, the sea cucumber genetic results showed a big similarity between spicule’s morphometric and molecular results. While, the target species Holothuria (Roweothuria) poli (Delle Chiaje, 1824) showed a high phylogegraphic diversity on the Mediterranean Sea, in particular a large genetic connectivity between the central and the eastern Mediterranean basins it revealed a genetic differentiation between lagoon ecosystem and open sea. Eventually, the updated Echinodermata list from the available datasets provided 79 species in Tunisia. Also, the biogeographical patterns showed that species richness decreasing from the north to the south Tunisia and from the western to the eastern Mediterranean Sea with the dominance of cosmopolitan species in all the regions. The use of the DNA barcoding approach on Echinodermata species seems very reliable, fast and efficient method for species identification, and is very useful for biological knowledge of target species. Lack of information of the phylum Echinodermata in Tunisia is a knowledge gap for marine biodiversity. Consequently, amplifying the knowledge of its diversity and distribution will also allow its right fishery management and the valorization of its products, and ultimately its conservation and sustainability