Phylogeny, taxonomy and species delimitation of water mites and velvet mites

This study is part of the Swedish Taxonomy Initiative (STI) one of the most ambitious all taxa biodiversity inventories in the world. One of the pillars in STI is to support taxonomic research on the most neglected taxonomic groups with the aim to lift the level of knowledge of biodiversity in the country. There is still a lot to be discovered, especially in the microscopic world, and this includes mites. Many aspects of mite biology and diversity are poorly known, such as species richness, abundance, distribution, lifestyle and behavior of species. Mites inhabit all sorts of aquatic, terrestrial, arboreal and parasitic habitats, nevertheless even in wellstudied systems mites are often overlooked. Despite being among the smallest of arthropods, they are of medical and economical importance and may be very abundant in the ecosystems they inhabit. This thesis focuses on Parasitengona (Acariformes: Prostigmata), one of the most diverse taxa among the arachnids. It includes the aquatic Hydrachnidia (water mites) and the terrestrial Trombidia (e.g. velvet mites, chiggers). A unifying characteristic of Parasitengona is their complex life cycle of active and inactive stages, parasitic larvae and predatory deutonymphs and adults. They typically parasitize and prey on arthropods, except the chiggers which have vertebrates as hosts. The aim of this thesis is to shed light on the phylogeny and taxonomy of Parasitengona with emphasis on the Swedish fauna. To achieve this, mites were collected from different localities throughout the country between the years 2007-2016. Water mites were sampled with a hand net. Larvae of terrestrial Parasitengona were collected with sweeping nets and sorted out from malaise trap samples from the Swedish Malaise Trap Project. To collect the adults Berlese-Tullgren extractor and pitfall traps were used as well as hand collecting and sifting with litter reducer. The material collected abroad was kindly provided through collaboration. Methods used in the papers included morphometrics, multivariate analyses, experimental rearing, DNA extraction and sequencing, Bayesian phylogenetic analyses and molecular species delimitation. In papers I and II, we combine molecular species delimitation models and morphological data to resolve taxonomical issues. This integrative taxonomic approach of combining data resulted in Piona dispersa Sokolow, 1926 as a valid species and redescriptions, new synonyms and neotypes provided for Erythraeus phalangoides (De Geer, 1778), E. cinereus (Dugès, 1834) and E. regalis (C.L. Koch, 1837). Based on the new inventories we produce an updated and annotated checklist of 105 terrestrial Parasitengona species for Fennoscandia in paper III, and use metadata to increase the knowledge on distribution, habitat preferences, life stages and abundance. Out of these, 20 species are new findings for the region and five are potential new species for science. In paper IV, we provide a molecular phylogeny of Parasitengona based on the genes 18S, 28S and COI for 80 taxa with a sampling focus on the terrestrial lineages. Based on the results we offer a revised higher-level classification of the group. In particular the analyses supported Tanaupodoidea Thor, 1935 as a separate superfamily, but Trombiculoidea Ewing, 1929 was not monophyletic and was synonymized, along with Chyzerioidea Womersley, 1954, with Trombidioidea Leach, 1815. In Swedish: Studien ingår i ett av de mest ambitiösa projekten i världen för att kartlägga all biologisk mångfald inom ett områdeSvenska artprojektet (STI). En av hörnstenarna i STI är att stödja taxonomisk forskning på dåligt kända organismgrupper med syftet att lyfta kunskapsnivån om biologisk mångfald i landet. Kvalster är en av dessa organismgrupper. De lever i de flesta akvatiska ochterrestra habitat, samt som parasiter, men de förbises ofta även i väl studerade ekosystem. Ett flertal arter är av medicinskt och ekonomiskt intresse och kan utgöra en viktig beståndsdel i de ekosystem de lever. Denna avhandling fokuserar på Parasitengona (Acariformes: Prostigmata) som inkluderar vattenkvalster (Hydrachnidia), sammetskvalster och löpkvalster (Trombidia). Jämförelsevis med övriga kvalster är dessa större i storlek och färgstarka. Därför kallas de ibland för "jättarna" eller "fjärilarna i kvalstervärlden". Parasitengona karakteriseras av deras komplicerade livscykel med alternerande aktiva och inaktiva stadier. Larver är ofta parasitiska medan aktiva nymfer och adulter är glupska rovdjur. De lever på leddjur, förutom "chiggers" som har ryggradsdjur som värd. Målet med avhandlingen var att utforska Parasitengonas fylogeni och taxonomi, med fokus på den svenska faunan. För att uppnå detta insamlades kvalster på olika orter runtom i landet mellan åren 2007-2016. Vattenkvalster insamlades med håv. Larver av terrestra Parasitengona fångades in med slaghåv och sorterades ut från Svenska Malaisefälleprojektets material. De vuxna djuren plockades vid förnasortering eller direkt för hand, men även med hjälp av Berlese-Tullgren trattar och fallfällor. Utländskt material kunde inkluderas tack vare internationellt samarbete. Morfometri, multivariata analyser, uppfödning, sekvensering, släktskapsanalyser och molekylära artavgränsningsmodeller var metoder som användes. I första och andra artikeln, fokuserar vi särskilt på nyttan av att kombinera molekylära artavgränsningsmodeller och morfologiska metoder för att lösa taxonomiska frågor. Denna integrerade metod resulterade i Piona dispersa Sokolow, 1926 som giltig art och ombeskrivningar, nya synonymer och neotyper för Erythraeus. phalangoides (De Geer, 1778), E. cinereus (Dugès, 1834) och E. regalis (C.L. Koch, 1837). I tredje artikeln sammanställer vi en checklista över 105 terrestra Parasitengona arter i Fennoskandien och använder metadata från insamlingsplatser för att öka kunskapen om arters utbredning, habitatpreferenser, livsstadier och förekomst. Av dessa är tjugo arter nya för regionen och fem är potentiellt nya arter för vetenskapen. I fjärde artikeln presenterar vi en molekylär fylogeni över terrestra Parasitengona baserat på generna 18S, 28S och COI för 80 taxa. Baserat på resultatet ger vi en reviderad klassificering för gruppen. Resultaten stödjer Tanaupodoidea Thor, 1935 som överfamilj, men Trombiculoidea Ewing, 1929 var inte monofyletisk och synomiseras, liksom Chyzerioidea Womersley, 1954, med Trombidioidea Leach, 1815.