Variación interespecífica de ensambles de polinizadores en Nierembergia (Solanaceae) en relación con la localización geográfica y la variación fenotípica de las flores

Autores/as

  • Constanza C. Maubecin Laboratorio de Ecología Evolutiva y Biología Floral, Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal, Universidad Nacional de Córdoba, CONICET, FCEFyN. Córdoba, Argentina.
  • María N. Augusto Laboratorio de Ecología Evolutiva y Biología Floral, Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal, Universidad Nacional de Córdoba, CONICET, FCEFyN. Córdoba, Argentina.
  • Alicia N. Sérsic Laboratorio de Ecología Evolutiva y Biología Floral, Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal, Universidad Nacional de Córdoba, CONICET, FCEFyN. Córdoba, Argentina.

DOI:

https://doi.org/10.25260/EA.22.32.3.0.1977

Palabras clave:

interacción planta-polinizador, abejas recolectoras de aceite, macroecología evolutiva, fenotipo floral, relaciones filogenéticas, variación geográfica

Resumen

Comprender cómo varían las interacciones de especies emparentadas de plantas con polinizadores a escala espacial permite establecer vínculos entre patrones macroevolutivos y procesos microevolutivos, y aproximarse a los mecanismos que subyacen a la diversificación en plantas. En este trabajo exploramos la variación en la composición de los ensambles de polinizadores de 15 especies y variedades de Nierembergia (Solanaceae) en relación con la variación del fenotipo floral y la localización geográfica, en el rango de distribución del género en la Argentina. Mediante observaciones de campo, mediciones morfométricas de flores y métodos comparativos filogenéticos se caracterizaron y compararon ensambles de polinizadores y flores de los taxa de Nierembergia, y luego se evaluó la asociación entre la composición de ensambles de polinizadores, localización geográfica, morfología floral y relaciones filogenéticas. Se registraron 13 especies de abejas recolectoras de aceite como polinizadores. La composición de los ensambles estuvo muy asociada a la localización geográfica, indicando que taxa de Nierembergia en áreas próximas presentaron mayor similitud en sus ensambles de polinizadores que taxa alejados geográficamente. Este patrón no se asoció con relaciones de parentesco entre taxa, excepto un grupo de especies de alta montaña en el noroeste de la Argentina. Por otro lado, se encontró variación interespecífica en el fenotipo floral, principalmente en el tamaño de la glándula productora de aceite y la corola. Sin embargo, los taxa de Nierembergia con fenotipo floral similar no compartieron la composición del ensamble de polinizadores, como se esperaba. En conclusión, encontramos un patrón macroevolutivo mixto en el que algunos taxa de Nierembergia filogenéticamente alejados convergen en el espacio en la composición del ensamble de polinizadores, mientras que este atributo se conserva en un clado filogenético. Esto sugiere que el rol de los polinizadores en la diversificación en Nierembergia es más complejo de lo pensado.

Citas

Acosta, M. C., E. A. Moscone, and A. A. Cocucci. 2015. Using chromosomal data in the phylogenetic and molecular dating framework: karyotype evolution and diversification in Nierembergia (Solanaceae) influenced by historical changes in sea level. Plant Biology 18(3):514-526. https://doi.org/10.1111/plb.12430.

Aguiar, A. J. C., and G. A. R. Melo. 2009. Notes on oil sources for the bee genus Caenonomada (Hymenoptera, Apidae, Tapinotaspidini). Revista Brasileira de Entomologia 53:154-156. https://doi.org/10.1590/S0085-56262009000100033.

Aliscioni, S. S., N. E. Gomiz, J. I. Agüero, and J. P. Torretta. 2021. Structural diversity of elaiophores in Argentine species of Malpighiaceae: morphology, anatomy, and interaction with pollinators. Protoplasma 1-19. https://doi.org/10.1007/s00709-021-01699-x.

Alves-dos-Santos, I., I. C. Machado, and M. C. Gaglianone. 2007. História natural das abelhas coletoras de óleo. Oecologia Brasiliensis 11(4):554-557. https://doi.org/10.4257/oeco.2007.1104.06.

Anacker, B. L., and S. Y. Strauss. 2014. The geography and ecology of plant speciation: range overlap and niche divergence in sister species. Proceedings of the Royal Society B‐Biological Sciences 281:20132980. http://doi.org/10.1098/rspb.2013.2980.

Arbuckle, K., and M. P. Speed. 2016. Analysing Convergent Evolution: A Practical Guide to Methods. Pp. 23-36 in P. Pontarotti (eds.). Evolutionary Biology. Springer, Cham, Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-319-41324-2.

Baranzelli, M. C., L. A. Johnson, A. Cosacov, and A. N. Sérsic. 2014. Historical and ecological divergence among populations of Monttea chilensis (Plantaginaceae), an endemic endangered shrub bordering the Atacama Desert, Chile. Evolutionary Ecology 28(4):751-774. https://doi.org/10.1007/s10682-014-9694-y.

Buchmann, S. L. 1987. The ecology of oil flowers and their bees. Annual Review of Ecology and Systematics 18:343-369. https://doi.org/10.1146/annurev.es.18.110187.002015.

Cocucci, A. A. 1991. Pollination biology of Nierembergia (Solanaceae). Plant Systematics and Evolution 174:17-35. https://doi.org/10.1007/BF00937691.

Cocucci, A. A., and A. T. Hunziker. 1995. Estudios sobre Solanaceae. XLI. Nierembergia linariaefolia y N. pulchella: sus sinónimos y variedades. Darwiniana 33(1-4):35-42.

Cocucci, A. A., A. Sérsic, and A. Roig-Alsina. 2000. Oil-collecting structures in Tapinotaspidini: their diversity, function and probable origin. Mitteilungen der Münchner Entomologischen Gesellschaft 90:51-74.

Cosacov, A., J. Nattero, and A. A. Cocucci. 2008. Variation of pollinator assemblages and pollen limitation in a locally specialized system: the oil-producing Nierembergia linariifolia (Solanaceae). Annals of Botany 102:723-734. https://doi.org/10.1093/aob/mcn154.

Cosacov, A., A. A. Cocucci, and A. N. Sérsic. 2014. Geographical differentiation in floral traits across the distribution range of the Patagonian oil-secreting Calceolaria polyrhiza: do pollinators matter? Annals of Botany 113(2):251-266. https://doi.org/10.1093/aob/mct239.

Dodd, M. E., J. Silvertown, and M. W. Chase. 1999. Phylogenetic analysis of trait evolution and species diversity variation among angiosperm families. Evolution 53(3):732-744. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1999.tb05367.x.

Faegri, K., and L. Van der Pijl. 1979. The principles of pollination ecology. Oxford: Pergamon. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-023160-0.50020-7.

Fenster, C. B., W. S. Armbruster, P. Wilson, M. R. Dudash, and J. D. Thomson. 2004. Pollination syndromes and floral specialization. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 35: 375-403. https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.34.011802.132347.

Ferreiro, G., M. C. Baranzelli, A. N. Sérsic, A. N., and A. A. Cocucci. 2015. Clinal variability of oil and nectar rewards in Monttea aphylla (Plantaginaceae): relationships with pollinators and climatic factors in the Monte Desert. Botanical Journal of the Linnean Society 178(2):314-328. https://doi.org/10.1111/boj.12280.

Herrera, C. M., M. C. Castellanos, and M. Medrano. 2006. Geographical context of floral evolution: towards an improved research programme in floral diversification. Pp. 278-294 en L. D. Harder and S. C. H. Barret (eds.). Ecology and Evolution of flowers. Oxford University Press, New York.

Hunziker, A. T., A. A. Cocucci, and R. Subils. 1995. Subtribu VIIb. Nierembergiinae Hunz. et Cocucci. Flora fanerogamica Argentina: Solanaceae, Córdoba. Profora 15:3-17.

Johnson, S. D., and K. E. Steiner. 2000. Generalization versus specialization in plant pollination systems. Trends in Ecology and Evolution 15:140-143. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(99)01811-X.

Losos, J. B. 2009. Lizards in an evolutionary tree: ecology and adaptive radiation of anoles. University of California Press, Berkeley, CA. https://doi.org/10.1525/california/9780520255913.001.0001.

Martins, A. C., A. J. Aguiar, and I. Alves-dos-Santos. 2013. Interaction between oil-collecting bees and seven species of Plantaginaceae. Flora-Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants 208(7):401-411. https://doi.org/10.1016/j.flora.2013.07.001.

Martins, A. C., G. A. Melo, and S. S. Renner. 2015. Gain and loss of specialization in two oil-bee lineages, Centris and Epicharis (Apidae). Evolution 69:1835-1844. https://doi.org/10.1111/evo.12689.

Maubecin, C. C. 2019. El rol de los polinizadores y la historia filogenética sobre la divergencia, integración y modularidad del fenotipo floral de Nierembergia (Solanaceae). Ph Thesis, Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina.

Maubecin, C. C., L. Boero, and A. N. Sérsic. 2020. Specialisation in pollen collection, pollination interactions and phenotypic variation of the oil-collecting bee Chalepogenus cocuccii. Apidologie 51(5):710-723. https://doi.org/10.1007/s13592-020-00755-4.

Maubecin, C. C., N. Rocamundi, N. Palombo, L. A. Aguirre, A. A. Cocucci, and A. N. Sérsic. 2021. Teasing out the functional groups of oil-collecting bees in the light of the pollination of Nierembergia flowers. Arthropod-Plant Interactions 15(5):809-819. https://doi.org/10.1007/s11829-021-09864-y.

Michener, C. D. 2007. The bees of the world. Johns Hopkins University Press, Baltimore.

Moeller, D. A. 2005. Pollinator community structure and sources of spatial variation in plant-pollinator interactions in Clarkia xantiana ssp. xantiana. Oecologia 142(1):28-37. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1693-1.

Nattero, J., A. A. Cocucci, and R. Medel. 2010. Pollinator-mediated selection in a specialized pollination system: matches and mismatches across populations. Journal of Evolutionary Biology 23:1957-1968. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2010.02060.x.

Nattero, J., R. Malerba, R. Medel, and A. Cocucci. 2011. Factors affecting pollinator movement and plant fitness in a specialized pollination system. Plant Systematics and Evolution 296(1):77-85. https://doi.org/10.1007/s00606-011-0477-4.

Neff, J. L., and B. B. Simpson. 2005. Rewards in flowers. other rewards: oils, resins, and gums. Pp. 314-328 en A. Dafni, P. G. Kevan and B. C. Husband (eds.). Practical pollination biology. Enviroquest, Cambridge, UK.

Oksanen, J., F. G. Blanchet, R. Kindt, P. Legendre, P. R. Minchin, R. B. O’hara, et al. 2020. Package ‘vegan.’ Community Ecology. R package version 2.5-7. URL: CRAN.R-project.org/package=vegan.

Ordano, M., J. Fornoni, K. Boege, and C. A. Domínguez. 2008. The adaptive value of phenotypic floral integration. New Phytologist 179(4):1183-1192. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2008.02523.x.

Paradis, E., J. Claude, and K. Strimmer. 2004. APE: analyses of phylogenetics and evolution in R language. Bioinformatics 20:289-290. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg412.

Phillips, R. D., B. Bohman, J. M. Anthony, S. L. Krauss, K. W. Dixon, and R. Peakall. 2015. Mismatch in the distribution of floral ecotypes and pollinators: insights into the evolution of sexually deceptive orchids. Journal of Evolutionary Biology 28(3):601-612. https://doi.org/10.1111/jeb.12593.

Poblete Palacios, J. A., F. Soteras, and A. A. Cocucci. 2019. Mechanical fit between flower and pollinators in relation to realized precision and accuracy in the hummingbird-pollinated Dolichandra cynanchoides. Biological Journal of the Linnean Society 126(4):655-665. https://doi.org/10.1093/biolinnean/bly219.

R Core Team. 2021. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL: R-project.org.

Rasmussen, C., and J. M. Olesen. 2000. Oil flowers and oil-collecting bees. Det Norske Videnskaps-Akademi. I. Matematisk Naturvidenskapelige Klasse Skrifter 39:23-31.

Reginato, M., and F. A. Michelangeli. 2016. Untangling the phylogeny of Leandra s. str. (Melastomataceae, Miconieae). Molecular phylogenetics and evolution 96:17-32. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2015.11.015.

Renner, S. S., and H. Schaefer. 2010. The evolution and loss of oil-offering flowers: new insights from dated phylogenies for angiosperms and bees. Philosophical Transactions of the Royal Society B 365:423-435. https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0229.

Revell, L. J. 2012. phytools: an R package for phylogenetic comparative biology (and other things). Methods in ecology and evolution 3:217-223. https://doi.org/10.1111/j.2041-210X.2011.00169.x.

Roig Alsina, A. 1999. Revisión de las abejas colectoras de aceites del género Chalepogenus Holmberg (Hymenoptera, Apidae, Tapinotaspidini). Revista del Museo Argentino de Ciencias Naturales 1:67-101. https://doi.org/10.22179/REVMACN.1.143.

Roig Alsina, A. 2000. Claves para las especies argentinas de Centris (Hymenoptera, Apidae), con descripción de nuevas especies y notas sobre distribución. Revista del Museo Argentino de Ciencias Naturales 2:171-193. https://doi.org/10.22179/REVMACN.2.154.

Rosas‐Guerrero, V., R. Aguilar, S. Martén‐Rodríguez, L. Ashworth, M. Lopezaraiza‐Mikel, J. M. Bastida, and M. Quesada. 2014. A quantitative review of pollination syndromes: do floral traits predict effective pollinators? Ecology Letters 17(3):388-400. https://doi.org/10.1111/ele.12224.

Schlindwein, C. 1998. Frequent oligolecty characterizing a diverse bee-plant community in a xerophytic bushland of Subtropical Brazil. Studies in Neotropical Fauna and Environment 33:46-59. https://doi.org/10.1076/snfe.33.1.46.2168.

Sérsic, A. N. 2004. Pollination biology in the genus Calceolaria. Stapfia 82:1-121.

Simpson, B. B., and Neff, J. L. 1981. Floral rewards: alternatives to pollen and nectar. Annals of the Missouri Botanical Garden 68:301-322. https://doi.org/10.2307/2398800.

Smith, S. D. 2010. Using phylogenetics to detect pollinator‐mediated floral evolution. New Phytologist 188(2):354-363. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03292.x.

Smith, S. D., and R. Kriebel. 2018. Convergent evolution of floral shape tied to pollinator shifts in Iochrominae (Solanaceae). Evolution 72(3):688-697. https://doi.org/10.1111/evo.13416.

Smouse, P. E., J. C. Long, and R. R. Sokal. 1986. Multiple regression and correlation extensions of the Mantel test of matrix correspondence. Systematic Zoology 35:627-632. https://doi.org/10.2307/2413122.

Sosa-Pivatto, M., G. A. Camps, M. C. Baranzelli, A. Espíndola, A. N. Sérsic, and A. Cosacov. 2020. Connection, isolation and reconnection: Quaternary climatic oscillations and the Andes shaped the phylogeographical patterns of the Patagonian bee Centris cineraria (Apidae). Biological Journal of the Linnean Society 131(2):396-416. https://doi.org/10.1093/biolinnean/blaa116.

Spalink, D., B. T. Drew, M. C. Pace, J. G. Zaborsky, P. Li, K. M. Cameron, T. J. Givnish, and K. J. Sytsma. 2016. Evolution of geographical place and niche space: Patterns of diversification in the North American sedge (Cyperaceae) flora. Molecular Phylogenetics and Evolution 95:183-195. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2015.09.028.

Stebbins, G. L. 1970. Adaptive radiation of reproductive characteristics in angiosperms. 1. Pollination mechanisms. Annual Review of Ecology and Systematics 1:307-326. https://doi.org/10.1146/annurev.es.01.110170.001515.

Tate, J. A., M. C. Acosta, J. McDill, E. A. Moscone, B. B. Simpson, and A. A. Cocucci. 2009. Phylogeny and character evolution in Nierembergia (Solanaceae): Molecular, morphological, and cytogenetic evidence. Systematic Botany 34(1):198-206. https://doi.org/10.1600/036364409787602249.

Torretta, J. P., A. S. Aliscioni, A. González-Arzac, and A. A. Avalos. 2017. Is the variation of floral elaiophore size in two species of Stigmaphyllon (Malpighiaceae) dependent on interaction with pollinators? Plant Ecology and Diversity 10(5-6):403-418. https://doi.org/10.1080/17550874.2018.1434567.

van der Niet, T., R. Peakall, and S. D. Johnson. 2014. Pollinator-driven ecological speciation in plants: new evidence and future perspectives. Annals of Botany 113:199-211. https://doi.org/10.1093/aob/mct290.

Villalobos, F., T. F. Rangel, and J. A. F. Diniz-Filho. 2013. Phylogenetic fields of species: cross-species patterns of phylogenetic structure and geographical coexistence. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 280(1756):20122570. https://doi.org/10.1098/rspb.2012.2570.

Vogel, S. 1971. Ölproduzierende Blumen, die durch ölsammelnde Bienen bestäubt werden. Naturwissenschaften 58:58. https://doi.org/10.1007/BF00620817.

Vogel, S. 1974. Ölblumen und Ölsammelnde Bienen. Akad Wiss u Lit Abh Math Naturwiss Kl 7:285-547.

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Publicado

2022-10-07

Cómo citar

Maubecin, C. C., Augusto, M. N., & Sérsic, A. N. (2022). Variación interespecífica de ensambles de polinizadores en Nierembergia (Solanaceae) en relación con la localización geográfica y la variación fenotípica de las flores. Ecología Austral, 930–944. https://doi.org/10.25260/EA.22.32.3.0.1977

Número

Sección

Artículos