Genetic diversity and ecological modelling of the invasive gall wasp Ophelimus maskelli (Hymenoptera: Eulophidae) across native and invaded ranges

Abstract

Biological invasions represent an increasing threat to biodiversity, forest production, and the stability of managed ecosystems. This thesis investigates the invasion risk, evolutionary history, and phylogeographic structure associated with Ophelimus maskelli, an Australian gall-inducing wasp related to damage in Eucalyptus species. The study combines potential distribution modelling, molecular, phylogenetic, and phylogeographic analyses to understand the processes that favor the dispersal, establishment, and identification of invasive lineages. Ecological modelling, based on MaxEnt and CLIMEX, evaluated the climatic suitability of O. maskelli under current and future conditions, with emphasis on the risk to Eucalyptus plantations in Brazil. The results indicate climatically favorable areas for the species and highlight differences between correlative models and climate-matching approaches, allowing a broader assessment of its establishment potential. The integration of climatic distribution, Eucalyptus cultivation areas, and possible dispersal routes contributes to the identification of priority regions for phytosanitary monitoring. Subsequently, sequences of the mitochondrial COI gene were used to reconstruct evolutionary relationships and validate diagnostic regions with potential application in molecular identification. The molecular analyses showed that the Ophelimus complex includes genetically distinct lineages, some of which may have been previously misidentified as O. maskelli, reinforcing the importance of molecular approaches to reduce taxonomic identification errors in occurrence records. This thesis demonstrates that the combination of ecological modelling, phylogeography, and DNA barcoding provides a robust framework for understanding biological invasions in insects associated with planted forests, while also supporting strategies for surveillance, management, and prevention of new introductions. Keywords: Ophelimus maskelli; Biological invasion; Ecological modelling; Eucalyptus; Phylogeography; DNA barcoding.

As invasões biológicas representam uma ameaça crescente à biodiversidade, à produção florestal e à estabilidade de ecossistemas manejados. Esta tese investiga o risco de invasão, a história evolutiva e a estrutura filogeográfica associada à espécie Ophelimus maskelli, uma vespa galhadora de origem australiana relacionada a danos em espécies de Eucalyptus. O estudo combina modelagem de distribuição potencial, análises moleculares, filogenéticas e filogeográficas para compreender os processos que favorecem a dispersão, o estabelecimento e a identificação de linhagens invasoras. A modelagem ecológica, baseada em MaxEnt e CLIMEX, avaliou a adequabilidade climática de O. maskelli sob condições atuais e futuras, com ênfase no risco para plantações de Eucalyptus no Brasil. Os resultados indicam áreas climaticamente favoráveis à espécie e destacam diferenças entre modelos correlativos e de correspondência climática, permitindo uma avaliação mais ampla do potencial de estabelecimento. A integração entre distribuição climática, áreas de cultivo de Eucalyptus e possíveis rotas de dispersão contribui para a identificação de regiões prioritárias para monitoramento fitossanitário. Em seguida, sequências do gene mitocondrial COI foram utilizadas para reconstruir relações evolutivas e validar regiões diagnósticas com potencial aplicação em identificação molecular. As análises moleculares mostraram que o complexo Ophelimus inclui linhagens geneticamente distintas, algumas das quais podem ter sido erroneamente identificadas como O. maskelli, reforçando a importância de abordagens moleculares para reduzir erros de identificação taxonômica em registros de ocorrência. Esta tese propõe que a combinação de modelagem ecológica, filogeografia e DNA barcoding fornece uma estrutura robusta para compreender invasões biológicas em insetos associados a florestas plantadas, além de apoiar estratégias de vigilância, manejo e prevenção de novas introduções. Palavras-chave: Ophelimus maskelli; Invasão biológica; Modelagem ecológica; Eucalyptus; Filogeografia; DNA barcoding.