Abstract Aim Morphologically cryptic species are an important part of global biodiversity, yet it remains unclear how these species contribute to and integrate into communities at different geographic scales. It is especially unclear at which scales they co-occur, and if and how their ranges overlap. To adequately protect biodiversity, an accurate understanding of the underlying processes and adequate level of protection is needed, in particularly for often overlooked cryptic species. Question We analyzed patterns of syntopies (local co-occurrences) and sympatries (range overlap) to test how the evolutionary origin of cryptic species shapes biodiversity patterns at different geographic scales. We hypothesized i) that syntopies are more common among phylogenetically deeply divergent cryptic species than among close relatives, and ii) that sympatries are an outcome of phylogenetic relatedness and dispersal, with range size as a proxy of dispersal ability. Location Western Europe. Taxon Subterranean amphipod crustaceans of the polyphyletic Niphargus rhenorhodanensis species complex. Methods Unilocus species delimitations (PTP, ASAP), calibrated multilocus phylogenetic analyses, co-occurrence analyses using a probabilistic model, generalized linear models (GLM). Results The studied species complex comprises 37–48 molecular operational taxonomic units (MOTUs) from nine different clades. Syntopies are random or less frequent than expected, implying an insufficient between-MOTU differentiation allowing stable coexistence. GLM suggested that age of divergence does not predict species sympatries, although they emerge more frequently among MOTUs from different clades. By contrast, sympatries emerge when at least one MOTU disperses over a large geographic range. Biodiversity rich regions were found at the foothills of the Alps, the Jura and the Central Massif, regardless the inference method. Main conclusions Biodiversity patterns of the herein studied species complex are driven mainly by dispersal and reflect geographic circumstances of speciation. While species richness on a local scale may be the outcome of competition and dispersal, regional biodiversity patterns emerged through biogeographic history on a clade-level.

The ecological radiation of amphipods is striking among crustaceans. Despite high diversity, global distribution and key roles in all aquatic environments, little is known about their ecological transitions, evolutionary timescale and phylogenetic relationships. It has been proposed that the amphipod ecological diversification began in the Late Palaeozoic. By contrast, due to their affinity for cold/oxygenated water and absence of pre-Cenozoic fossils, we hypothesized that the ecological divergence of amphipods arose throughout the cool Late Mesozoic/Cenozoic. We tested our hypothesis by inferring a large-scale, time-calibrated, multilocus phylogeny, and reconstructed evolutionary patterns for major ecological traits. Although our results reveal a Late Palaeozoic amphipod origin, diversification and ecological divergence ensued only in the Late Mesozoic, overcoming a protracted stasis in marine littoral habitats. Multiple independent post-Jurassic radiations took place in deep-sea, freshwater, terrestrial, pelagic and symbiotic environments, usually postdating deep-sea faunal extinctions, and corresponding with significant climatic cooling, tectonic reconfiguration, continental flooding, and increased oceanic oxygenation. We conclude that the profound Late Mesozoic global changes triggered a tipping point in amphipod evolution by unlocking ecological opportunities that promoted radiation into many new niches. Our study also provides a solid, time-calibrated, evolutionary framework to accelerate research on this overlooked, yet globally important taxon.

Quaternary climate fluctuations can affect biodiversity assembly through speciation in two non-mutually-exclusive ways: a glacial species pump, where isolation in glacial refugia accelerates allopatric speciation, and adaptive radiation during ice-free periods. Here we detected biogeographic and genetic signatures associated with both mechanisms in the generation of the European Alps biodiversity. Age distributions of endemic and widespread species within aquatic and terrestrial taxa (amphipods, fishes, amphibians, butterflies and flowering plants) revealed that endemic fish evolved only in lakes, are highly sympatric and mainly of Holocene age, consistent with adaptive radiation. Endemic amphipods are ancient, suggesting preglacial radiation with limited range expansion and local Pleistocene survival, perhaps facilitated by a groundwater-dwelling lifestyle. Terrestrial endemics are mostly of Pleistocene age, and are thus more consistent with the glacial species pump. The lack of evidence for Holocene adaptive radiation in the terrestrial biome may be attributable to a faster range expansion of these taxa after glacial retreats, though fewer stable environments may also have contributed to differences between terrestrial areas and lakes. The high proportion of young, endemic species make the Alps vulnerable to climate change, but the mechanisms and consequences of species loss will likely differ between biomes because of their distinct histories.