Generalization versus specialization in plant pollination systems

Johnson, Steven D.; Steiner, Kim E.

doi:10.1016/s0169-5347(99)01811-x

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“…A progressiva especialização dos sistemas de polinização pode se dar através de dois mecanismos gerais: a evolução de características florais que tornam as flores mais adequadas aos seus polinizadores principais (maior eficiência na polinização -sensu Stebbins 1970) e através de caracteres que impossibilitem ou dificultem que outros visitantes florais (pilhadores ou polinizadores pouco eficientes) tenham acesso a seus recursos (Wilson & Thomson 1996, Johnson & Steiner 2000, Aigner 2004. A fenologia e as características morfológicas e do néctar das flores de C. cylindrica discutidas acima parecem promover maior eficiência de abelhas Euglossini na polinização, uma vez que favorecem o transporte de pólen Tabela 2.…”

Section: Discussionunclassified

“…Autor para correspondência: leandro@jbrj.gov.br intenso sobre a prevalência de sistemas generalistas ou especialistas (Johnson & Steiner 2000, 2003, Gómez 2002. Atualmente existe vasta literatura indicando que os sistemas de polinização das angiospermas se distribuem em um contínuo entre os extremos de generalização e especialização (Fenster et al 2004, Ramírez 2004, Freitas & Sazima 2006, Waser & Ollerton 2006 e uma das questões que emerge desse cenário é o entendimento dos fatores que estão ligados ao surgimento e manutenção de sistemas de polinização com alto grau de especialização (Westerkamp 1997, Aigner 2001, Fenster et al 2004, Cane & Sipes 2006.…”

unclassified

“…Inversamente, a generalização é favorecida quando a disponibilidade uniforme de um polinizador eficaz é imprevisível ano após ano (Waser et al 1996). Assim, como modelo geral, a especialização do sistema de polinização é vantajosa para a planta quando acarreta em maior eficiência na polinização e promove fidelidade dos polinizadores, com conseqüente aumento no fluxo de pólen (Johnson & Steiner 2000). A eficiência na polinização depende de diversos fatores, tais como morfologia floral que favoreça a transferência de pólen entre as flores e por outro lado, desestimule ou impeça o acesso aos recursos florais por outros animais que não os agentes de polinização mais eficientes (Wilson & Thomson 1996, Aigner 2004, sendo que características relacionadas à eficiência não promovem necessariamente fidelidade dos polinizadores e vice-versa.…”

unclassified

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Atributos florais em um sistema de polinização especializado: Calathea cylindrica (Roscoe) K. Schum. (Marantaceae) e abelhas Euglossini

Barreto¹,

Freitas²

2007

Rev. bras. Bot.

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-(Floral traits in a specialized pollination system: Calathea cylindrica (Roscoe) K. Schum. (Marantaceae) and Euglossini bees). Pollination specialization is promoted by floral features that favor pollinator fidelity and hinder the access to resources by other visitors. We investigated the pollination mechanism of one understory herb in southeastern Brazil. Calathea cylindrica flowers year-round and its flowers are peculiar because of the fusion and modification of some elements, asymmetry, secondary pollen presentation, hidden nectar, and a long and narrow tube, which is closed before pollinator visit. Pollination occurs by means of an explosive mechanism, and once it is triggered, the floral parts do not return to their initial position. Thus, there is only a single possibility for pollen transference. Pollinators are female Euglossini bees and all flowers have already been visited by mid-morning. Specific movements with enough force are necessary for the visitors to access the nectar. Bagged flowers secreted around 13 µL of nectar with 32% of sugar concentration. Nectar secretion continues after removals, but in small volumes. Continual flowering, high production of nectar and secretion after pollination may promote pollinator fidelity. The complex floral structure, the secretion in which the flower base (nectar chamber) is dipped, and the narrow tube with inner hairs make the access to nectar difficult and may work as barriers for other visitors. Altogether, these factors seem to regulate the highly specialized pollination system of Calathea cylindrica.Key words -bee, Euglossini, floral specialization, nectar, pollination RESUMO -(Atributos florais em um sistema de polinização especializado: Calathea cylindrica (Roscoe) K. Schum. (Marantaceae) e abelhas Euglossini). Sistemas de polinização especializados estão ligados a características que incentivam as visitas por polinizadores e desestimulam visitas por outros animais. O mecanismo de polinização de uma espécie de Marantaceae foi estudado com ênfase nessa questão. Calathea cylindrica é uma erva com flores disponíveis o ano todo. As flores são peculiares pela fusão e modificação dos elementos, assimetria, apresentação secundária de pólen, néctar pouco acessível e tubo longo, estreito e fechado até a visita do polinizador. A polinização consiste em um mecanismo explosivo, sendo que uma vez disparado, as estruturas florais não retornam à posição inicial. Assim, há uma única possibilidade para transferência de pólen. Os polinizadores são fêmeas de abelhas Euglossini (Apidae) e no meio da manhã todas as flores já haviam sido visitadas. O acesso ao néctar em flores intactas requer a realização de movimentos específicos e com força apropriada, o que exclui outros insetos. A quantidade de néctar produzido em flores ensacadas foi em torno de 13 µL com 32% de concentração de açúcares. O néctar continua sendo secretado em quantidades pequenas depois do disparo do mecanismo. A floração contínua, a quantidade alta de néctar produzido e a continuidade de secreçã...

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Section: Discussionunclassified

unclassified

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Atributos florais em um sistema de polinização especializado: Calathea cylindrica (Roscoe) K. Schum. (Marantaceae) e abelhas Euglossini

Barreto¹,

Freitas²

2007

Rev. bras. Bot.

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“…However, in terms of system stability, the absence of one of the species involved may result in reproductive failure. This caveat is exacerbated in heavily altered areas (Johnson and Steiner, 2000), like the Cerrado in Southeastern Goiás, Brazil, where large agricultural areas render the environment degraded and fragmented. This issue may directly affect the distribution of certain species, because in the absence of a connection between natural areas and consistent gene flow, populations become locally threatened and big gaps in distribution may be observed later.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Reproductive biology of endemic Solanum melissarum Bohs (Solanaceae) and updating of its current geographic distribution as the basis for its conservation in the Brazilian Cerrado

et al. 2017

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The genus Solanum (family Solanaceae) includes more than 1400 species and has buzz-pollinated flowers with poricidal anthers. The present study aimed to describe the distribution, breeding system and pollination mechanism of Solanum melissarum, a species endemic to Brazil. The study of breeding system was conducted in an urban forest fragment in Jataí, GO. Distribution data were gathered from floristic surveys and digital plant databases. The floral morphology and the pollination mechanism were studied on through field observations and preserved flowers. The breeding system was determined through hand pollination treatments. The species has a distribution only in the Brazilian Atlantic forest coastal, and this study provides the first records of S. melissarum for the state of Goiás. The pendulous flowers have poricidal anthers close to the stigma, with membranous thecae joined by a connective bearing osmophores that attract males of Euglossa cordata bees. As they collect fragrances, the bees press the thecae and pollen is released through a bellows mechanism. Based on the hand-pollination treatments, this species is self-incompatible. Isolated forest fragments may not include enough pollinators to ensure the pollination of plants with specialized systems. However, they are essential for the conservation of species with interesting phytogeographic patterns, such as the vicariance observed in S. melissarum, and for the conservation of regional diversity.Keywords: bellows mechanism, Euglossa cordata, osmophores, self-incompatibility, fragrance collection.Biologia reprodutiva da endêmica Solanum melissarum Bohs (Solanaceae) e atualização da distribuição geográfica atual, como base para a sua conservação no Cerrado Brasileiro Resumo O gênero Solanum (família Solanaceae) inclui mais de 1400 espécies e apresenta polinização vibrátil e flores com anteras poricidas. O estudo tem o objetivo de descrever a distribuição, sistema reprodutivo e o mecanismo de polinização de Solanum melissarum, uma espécie endêmica do Brasil. O estudo da biologia reprodutiva foi conduzido em um fragmento florestal urbano em Jataí, GO. As informações de distribuição foram obtidas através de trabalhos florísticos e de banco de dados digitais de plantas. A morfologia floral e o mecanismo de polinização foram estudados através de observações diretas em campo e em flores preservadas. O sistema reprodutivo foi determinado a partir de tratamentos de polinização manual. A espécie apresentava distribuição somente na Mata Atlântica litorânea brasileira, e este estudo demonstrou o primeiro registro de S. melissarum para o estado de Goiás. As flores são pendentes e com anteras poricidas próximas ao estigma, com tecas membranosas envoltas por um conectivo giboso com osmóforos que atraem machos da abelha Euglossa cordata. Na coleta de fragrâncias, as abelhas pressionam as tecas e o polén é liberado por um mecanismo de fole. Baseado nos tratamentos de polinização manual, a espécie é autoincompatível. Fragmentos florestais isolados podem não incluir p...

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“…We may hypothesize, for 549 instance, that a mimicry system (Dafni 1984;Johnson & Steiner 2000) established in these populations, 550 through which P. bifolia individuals tend to acquire P. chlorantha-like floral characteristics, is taking 551 place in sympatry. This system, where the phenotype of a group remains unchanged, while selection 552 seems to act only on the phenotype of the second group and bringing about a resemblance to the first 553 group, may be described as a typical scenario of advergent evolution (Johnson et al 2003).…”

mentioning

confidence: 99%

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Supplemental Information 1: Morphological Data From Allopatric Populations (Summarized in Table 2)

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Platanthera bifolia and P. chlorantha are terrestrial and rewarding orchids with a wide Eurasian distribution. Although genetically closely related, they exhibit significant morphological, phenological and ecological differences that maintain reproductive isolation between the species. However, where both species co-occur, individuals with intermediate These results are corroborated also by floral scent analyses, which confirmed a strong similarity in floral scent composition between intermediate morphotypes and P. bifolia. Therefore, this study provided a much more detailed picture of the genetic structure of a sympatric zone between two closely allied species and supports the hypothesis that intermediate morphotypes in sympatry could reflect an adaptive evolution in response to local pollinator-mediated selection. (Nilsson 1983;1985). These two closely related species exhibit not only 67 morphological differences, but also distinct ecological preferences (P. chlorantha favouring dry, 68 calcareous grasslands, while P. bifolia will be typically found in fresh to wet meadows on acidic soil). 80 Recently, a study on some Western-European Platanthera populations composed almost exclusively of 81 intermediate looking individuals, based on morphology and molecular markers, concluded that such 82 individuals were not hybrids, but constitute an independent lineage, distinct from both widespread species 83 (Durka et al. 2017). 84The level of geitonogamy was observed to be higher in P. bifolia than in P. chlorantha because 85 the latter has a pollinarium-bending mechanism that prevents deposition of the pollinia directly after 86 removal (Maad & Nilsson 2004;Maad & Reinhammar 2004). This process may also affect the probability 87 of hybrid formation (Ishizaki et al. 2013). An allopatric P. bifolia population with a high degree (i.e. 88 almost 60%) of self-pollination was found by Brzosko (2003), although self-pollination in Platanthera 89 species is considered generally rare (Nilsson 1983;Maad 2002). 90In the genus Platanthera, floral scent plays a crucial role in guiding pollinators to the flowers 91 (Nilsson 1983;1985;Tollsten & Bergström 1993). A strong fragrance is emitted after dusk, when 92 pollinators (nocturnal moths) are most active (Nilsson 1983;1985;Tollsten & Bergström 1993; Hapeman 93 & Inoue 1997;Plepys et al. 2002a;2002b). Floral fragrances of Platanthera have been classified into 94 linaloolic, lilac, geraniolic and benzenoic chemotypes depending on the main class of compounds present 95 in the blend (Tollsten & Bergström 1993;Plepys et al. 2002a;2002b (Plepys et al. 2002a;2002b). Furthermore, a change in floral scent composition has been suggested 98 by Nilsson (1983;1985) to prevent effective cross-pollination between both species (Nilsson 1978; 99 Tollsten & Bergström 1993), by acting as a reproductive barrier via ethological mechanisms. Tollsten & 100 Bergström (1993) discovered that important inter-individual and inter-population variation in floral scent 101 exists, and may act as an adapta...

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Generalization versus specialization in plant pollination systems

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Atributos florais em um sistema de polinização especializado: Calathea cylindrica (Roscoe) K. Schum. (Marantaceae) e abelhas Euglossini

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