Studies on marine community dynamics and population structures are limited by the lack of exhaustive knowledge on the larval dispersal component of connectivity. Genetic data represents a powerful tool in understanding such processes in the marine realm. When dealing with dispersion and connectivity in marine ecosystems, many evidences show patterns of genetic structure that cannot be explained by any clear geographic trend and may show temporal instability. This scenario is usually referred to as chaotic genetic patchiness, whose driving mechanisms are recognized to be selection, temporal shifts in local population dynamics, sweepstakes reproductive success and collective dispersal. In this study we focused on the marbled crab Pachygrapsus marmoratus that inhabits the rocky shores of the Mediterranean Sea, Black Sea and East Atlantic Ocean, and disperses through planktonic larvae for about 1 month. P. marmoratus exhibits unexpectedly low connectivity levels at local scale, although well-defined phylogeographic patterns across the species’ distribution range were described. This has been explained as an effect of subtle geographic barriers or due to sweepstake reproductive success. In order to verify a chaotic genetic patchiness scenario, and to explore mechanisms underlying it, we planned our investigation within the Ligurian Sea, an isolated basin of the western Mediterranean Sea, and we genotyped 321 individuals at 11 microsatellite loci. We recorded genetic heterogeneity among our Ligurian Sea samples with the occurrence of genetic clusters not matching the original populations and a slight inter-population divergence, with the geographically most distant populations being the genetically most similar ones. Moreover, individuals from each site were assigned to all the genetic clusters. We also recorded evidences of self-recruitment and a higher than expected within-site kinship. Overall, our results suggest that the chaotic genetic patchiness we found in P. marmoratus Ligurian Sea populations is the result of a combination of differences in reproductive success, en masse larval dispersion and local larval retention. This study defines P. marmoratus as an example of marine spawner whose genetic pool is not homogenous at population level, but rather split in a chaotic mosaic of slightly differentiated genetic patches derived from complex and dynamic ecological processes.

中文翻译：

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对横跨利古里亚海的潮间带大理石的蟹Pachygrapsus marmoratus（Brachyura：Grapsidae）的混沌遗传斑块机制的研究。

由于缺乏关于连通性的幼体扩散成分的详尽知识，对海洋群落动态和种群结构的研究受到限制。遗传数据是了解海洋领域此类过程的有力工具。当处理海洋生态系统中的分散性和连通性时，许多证据表明遗传结构的模式无法用任何明确的地理趋势来解释，并且可能显示出时间上的不稳定性。这种情况通常被称为混沌遗传斑块，其驱动机制被认为是选择，局部人口动态的时间变化，抽奖繁殖成功和集体扩散。在这项研究中，我们重点研究了居住在地中海，黑海和东大西洋多岩石海岸的大理石蟹Pachygrapsus marmoratus，并通过浮游幼虫扩散约1个月。尽管描述了该物种分布范围内明确的系统地理学模式，但斑节对虾在地方尺度上却表现出出乎意料的低连通性水平。这被解释为是微妙的地理障碍的影响或由于抽奖生殖成功所致。为了验证混乱的遗传零散情况并探索其背后的机制，我们计划在利古里亚海（地中海西部一个孤立的盆地）内进行调查，并对11个微卫星基因座的321个人进行了基因分型。我们记录了利古里亚海样本之间的遗传异质性，其中出现了与原始种群不匹配的遗传簇，并且种群间存在细微的差异，地理上最遥远的人群是遗传上最相似的人群。而且，每个地点的个体都被分配到所有的基因簇。我们还记录了自我招募和现场亲属关系高于预期的证据。总的来说，我们的结果表明，我们在利古里亚海对虾中发现的混乱的遗传斑块是生殖成功，大量幼虫散布和局部幼虫滞留的综合结果。这项研究将斑节对虾（P. marmoratus）定义为海洋产卵者的一个例子，该种群的基因库在种群水平上不是同质的，而是分裂成由复杂而动态的生态过程衍生的略微分化的遗传斑块的混乱镶嵌。来自每个位点的个体被分配到所有遗传簇。我们还记录了自我招募和现场亲属关系高于预期的证据。总的来说，我们的结果表明，我们在利古里亚海对虾中发现的混乱的遗传斑块是生殖成功，大量幼虫散布和局部幼虫滞留的综合结果。这项研究将斑节对虾（P. marmoratus）定义为海洋产卵者的一个例子，该种群的基因库在种群水平上不是同质的，而是在由复杂而动态的生态过程衍生的略微分化的遗传斑块的混乱马赛克中分裂而成。来自每个位点的个体被分配到所有遗传簇。我们还记录了自我招募和现场亲属关系高于预期的证据。总体而言，我们的结果表明，我们在利古里亚海对虾中发现的混乱的遗传斑块是生殖成功，大量幼虫散布和局部幼虫滞留的综合结果。这项研究将斑节对虾（P. marmoratus）定义为海洋产卵者的一个例子，该种群的基因库在种群水平上不是同质的，而是分裂成由复杂而动态的生态过程衍生的略微分化的遗传斑块的混乱镶嵌。marmoratus利古里亚海种群是生殖成功，大量幼体分散和局部幼体滞留的综合结果。这项研究将斑节对虾（P. marmoratus）定义为海洋产卵者的一个例子，该种群的基因库在种群水平上不是同质的，而是分裂成由复杂而动态的生态过程衍生的略微分化的遗传斑块的混乱镶嵌。marmoratus利古里亚海种群是生殖成功，大量幼体分散和局部幼体滞留的综合结果。这项研究将斑节对虾（P. marmoratus）定义为海洋产卵者的一个例子，该种群的基因库在种群水平上不是同质的，而是分裂成由复杂而动态的生态过程衍生的略微分化的遗传斑块的混乱镶嵌。