You are here: University of Vienna PHAIDRA Detail o:1394208
Title (eng)
Testing pollination syndromes in Melastomataceae
Parallel title (deu)
Testen von Bestäubungssyndromen in Melastomataceae
Author
Constantin Kopper
Adviser
Jürg Schönenberger
Assessor
Jürg Schönenberger
Assessor
Dellinger Agnes
Abstract (deu)
Das Konzept der Bestäubungssyndrome wird verwendet, um Blüten gemäß ihrem effizientesten Bestäuber zu klassifizieren, unabhängig von Verwandtschaftsverhältnissen. Das Konzept basiert auf der Theorie, dass Bestäuber aufgrund von Ähnlichkeiten in ihrem Verhalten, ihrer Morphologie, ihrer sensorischen Systemen etc., einen ähnlichen Selektionsdruck auf eine Blüte ausüben und diese Blüten daher konvergente Merkmale aufweisen. Bis jetzt wurden Bestäubungssyndrome in der Familie Melastomataceae nur in der Tribus Merianieae getestet. In dieser Tribus wurden drei signifikant unterschiedliche Syndrome gefunden: „buzz-bee“, „mixed-vertebrate“, „passerine“ (Dellinger et al. 2018). In meiner Masterarbeit untersuche ich, ob die drei Bestäubungssyndrome, die für die Merianieae beschrieben worden sind, auch in drei anderen Neotropischen Triben der Melastomataceae (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae) vorkommen (Renner 1989). Weiters untersuche ich, ob in diesen drei Triben dieselben Blütenmerkmale wichtig sind, um die unterschiedlichen Syndrome voneinander zu unterscheiden. Ich arbeite heraus, in welchen Blütenmerkmalen sich die verschiedenen Syndrome unterscheiden und ob es Unterschiede in der morphologischen Diversität (Disparität) zwischen den verschiedenen Syndromen gibt. Für Arten, für die es keine bestätigten Bestäuberbeobachtungen gibt, versuche ich, die Bestäubungssyndrome vorherzusagen und schließlich untersuche ich, ob Bestäuberwechsel entlang von Höhengradienten stattfinden. Um diese Fragen zu beantworten, habe ich während meiner Feldarbeit in Costa Rica und Kolumbien im Februar und März 2020 Blüten gesammelt und Bestäuber beobachtet und eine Datenmatrix aus 74 funktionellen Blütenmerkmalen für 59 Arten erstellt. Die Daten habe ich mittels Random Forest Analysen und multivariater Statistik analysiert. Um die Stärke der morphologischen Unterschiede 82 zwischen den Syndromen zu testen habe ich eine PERMANOVA mit einer Pairwise Bonferroni Korrektur durchgeführt und habe die Unterschiedlichkeit innerhalb jedes Syndroms berechnet. Zwei der drei Merianieae-Syndrome („buzz-bee“ und „mixed-vertebrate“) habe ich auch in den drei anderen Triben gefunden. Die Syndrome sind signifikant unterschiedlich von einender. Weiters waren dieselben Merkmale von hoher Wichtigkeit („pollen expulsion mechanism“, „known mode of reward type“, „corolla shape“) um die verschiedenen Syndrome zu unterscheiden. Die wichtigsten Merkmale, in denen sich die verschiedenen Syndrome unterscheiden sind: „pollen expulsion mechanism“, „known mode of reward type“, „corolla shape“ und „structure of stamen filaments“. Der größte Unterschied habe ich im „buzz-bee“-Syndrom gefunden, gefolgt vom „mixed-vertebrate“-Syndrom. Bestäuberwechsel beginnen ab einer Seehöhe von 1300m. Das „Buzz-bee“-Syndrom kommt vom Meeresniveau bis über 3000 m Seehöhe vor. Weitere Analysen sind nötig, um auf signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Organ-Modulen (Androecium, Gynoecium, Corolla) zu testen und um die Rolle von „attraction“ und „efficiency“ Merkmalen besser zu verstehen.
Abstract (eng)
The concept of pollination syndromes is used to study and analyze convergences in floral trait combinations across flowering plants. Pollination syndromes are based on the assumption that pollinators with similar behavior, morphology and sensory system (functional group) exert similar selective pressure on a flower, leading to convergent floral phenotypes irrespective of phylogenetic affinities. In one of the largest plant families worldwide, Melastomataceae (ca. 5400 sp.), pollination syndromes have only been described in one tribe of ca. 300 species, the Merianieae. For Merianieae, three well differentiated pollination syndromes (“buzz-bee”, “passerine”, “mixed-vertebrate”) were reported. Importantly, these syndromes were best characterized by highly system-specific traits and only to a lesser extent by floral traits important in traditional pollination syndrome studies. To date, it remains unclear whether these specialized pollination syndromes are applicable also to other Melastomataceae tribes. In my thesis, I hence tested whether the three pollination syndromes put forward for Merianieae (“buzz-bee”, “passerine”, “mixed-vertebrate”) are also found in three other Neotropical Melastomataceae tribes (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae), and whether the same traits are important in differentiating syndromes across these tribes. Further, I investigated which traits differ between the three pollination syndromes and whether the different pollination syndromes differ in morphological diversity (i.e. disparity). To answer these questions, I collected flowers and observed pollinators during a fieldtrip to Costa Rica and Colombia in February and March 2020 and compiled a trait matrix of 74 functional traits across 59 species of the four Neotropical tribes (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae, Merianieae) where pollinator shifts occurred. I used statistical classification methods (Random Forest Analyses) to sort flowers into pollination syndromes, and multivariate statistics based on a dissimilarity matrix to test for differences between and within the different pollination syndromes. 3 I found that two of the three pollination syndromes (“buzz-bee” and “mixed-vertebrate”) found in Merianieae were also clearly detected in the three other tribes while the “passerine” pollination syndrome only occurs in the tribe Merianieae. Note, that I had one species (Brachyotum ledifolium) in my data set that was exclusively pollinated by hummingbirds, hence I excluded this syndrome from disparity and trait importance analyses. All syndromes were significantly different from each other, except for the “hummingbird” syndrome. Like in Merianieae, I found that system-specific traits were of high importance in differentiating the three pollination syndromes (“known mode of pollen expulsion”, “reward type”, “corolla shape”). Furthermore, I found the highest disparity within the “buzz-bee” syndrome, followed by the “mixed-vertebrate” syndrome. I could not reliably classify four species (Tibouchina mollis, Miconia reducens, Clidemia epiphytica, Aciotis levyana) into either of the four pollination syndromes (“buzz-bee”, “mixed-vertebrate”, “passerine” and “hummingbird”) either because of missing data (e.g. T. mollis) or because the species may actually exhibit other syndromes (Miconia reducens). I found strong evidence for an extreme case of selfpollination in Miconia reducens, and possibly, a “selfing” syndrome needs to be included in future studies in Melastomataceae pollination syndromes. Aciotis levyana and Clidemia epiphytica on the other hand, possibly belong to a “generalists” syndrome (some generalist species occur in the tribe Miconieae) or may be pollinated by some other functional pollinator group (i.e. tiny flies or coleoptera). In conclusion, the highly system-specific floral traits identified as important in delineating pollination syndromes in Merianieae appear useful also across Melastomataceae. Additional fieldwork and wider taxon sampling are required, however, as well as the potential consideration of additional (i.e. selfing, generalist) syndromes.
Keywords (eng)
pollination syndromespollinator shiftsMelastomataceaeMerianieaeBlakeeaeMelastomeaeMiconieaefloral functional traits
Keywords (deu)
BestäubungssyndromeBestäuber WechselMelastomataceaeMerianieaeBlakeeaeMelastomeaeMiconieaeFunktionelle Blüten Merkmale
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1394208
rdau:P60550 (deu)
113 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
113
Members (1)
Title (eng)
Testing pollination syndromes in Melastomataceae
Parallel title (deu)
Testen von Bestäubungssyndromen in Melastomataceae
Author
Constantin Kopper
Abstract (deu)
Das Konzept der Bestäubungssyndrome wird verwendet, um Blüten gemäß ihrem effizientesten Bestäuber zu klassifizieren, unabhängig von Verwandtschaftsverhältnissen. Das Konzept basiert auf der Theorie, dass Bestäuber aufgrund von Ähnlichkeiten in ihrem Verhalten, ihrer Morphologie, ihrer sensorischen Systemen etc., einen ähnlichen Selektionsdruck auf eine Blüte ausüben und diese Blüten daher konvergente Merkmale aufweisen. Bis jetzt wurden Bestäubungssyndrome in der Familie Melastomataceae nur in der Tribus Merianieae getestet. In dieser Tribus wurden drei signifikant unterschiedliche Syndrome gefunden: „buzz-bee“, „mixed-vertebrate“, „passerine“ (Dellinger et al. 2018). In meiner Masterarbeit untersuche ich, ob die drei Bestäubungssyndrome, die für die Merianieae beschrieben worden sind, auch in drei anderen Neotropischen Triben der Melastomataceae (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae) vorkommen (Renner 1989). Weiters untersuche ich, ob in diesen drei Triben dieselben Blütenmerkmale wichtig sind, um die unterschiedlichen Syndrome voneinander zu unterscheiden. Ich arbeite heraus, in welchen Blütenmerkmalen sich die verschiedenen Syndrome unterscheiden und ob es Unterschiede in der morphologischen Diversität (Disparität) zwischen den verschiedenen Syndromen gibt. Für Arten, für die es keine bestätigten Bestäuberbeobachtungen gibt, versuche ich, die Bestäubungssyndrome vorherzusagen und schließlich untersuche ich, ob Bestäuberwechsel entlang von Höhengradienten stattfinden. Um diese Fragen zu beantworten, habe ich während meiner Feldarbeit in Costa Rica und Kolumbien im Februar und März 2020 Blüten gesammelt und Bestäuber beobachtet und eine Datenmatrix aus 74 funktionellen Blütenmerkmalen für 59 Arten erstellt. Die Daten habe ich mittels Random Forest Analysen und multivariater Statistik analysiert. Um die Stärke der morphologischen Unterschiede 82 zwischen den Syndromen zu testen habe ich eine PERMANOVA mit einer Pairwise Bonferroni Korrektur durchgeführt und habe die Unterschiedlichkeit innerhalb jedes Syndroms berechnet. Zwei der drei Merianieae-Syndrome („buzz-bee“ und „mixed-vertebrate“) habe ich auch in den drei anderen Triben gefunden. Die Syndrome sind signifikant unterschiedlich von einender. Weiters waren dieselben Merkmale von hoher Wichtigkeit („pollen expulsion mechanism“, „known mode of reward type“, „corolla shape“) um die verschiedenen Syndrome zu unterscheiden. Die wichtigsten Merkmale, in denen sich die verschiedenen Syndrome unterscheiden sind: „pollen expulsion mechanism“, „known mode of reward type“, „corolla shape“ und „structure of stamen filaments“. Der größte Unterschied habe ich im „buzz-bee“-Syndrom gefunden, gefolgt vom „mixed-vertebrate“-Syndrom. Bestäuberwechsel beginnen ab einer Seehöhe von 1300m. Das „Buzz-bee“-Syndrom kommt vom Meeresniveau bis über 3000 m Seehöhe vor. Weitere Analysen sind nötig, um auf signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Organ-Modulen (Androecium, Gynoecium, Corolla) zu testen und um die Rolle von „attraction“ und „efficiency“ Merkmalen besser zu verstehen.
Abstract (eng)
The concept of pollination syndromes is used to study and analyze convergences in floral trait combinations across flowering plants. Pollination syndromes are based on the assumption that pollinators with similar behavior, morphology and sensory system (functional group) exert similar selective pressure on a flower, leading to convergent floral phenotypes irrespective of phylogenetic affinities. In one of the largest plant families worldwide, Melastomataceae (ca. 5400 sp.), pollination syndromes have only been described in one tribe of ca. 300 species, the Merianieae. For Merianieae, three well differentiated pollination syndromes (“buzz-bee”, “passerine”, “mixed-vertebrate”) were reported. Importantly, these syndromes were best characterized by highly system-specific traits and only to a lesser extent by floral traits important in traditional pollination syndrome studies. To date, it remains unclear whether these specialized pollination syndromes are applicable also to other Melastomataceae tribes. In my thesis, I hence tested whether the three pollination syndromes put forward for Merianieae (“buzz-bee”, “passerine”, “mixed-vertebrate”) are also found in three other Neotropical Melastomataceae tribes (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae), and whether the same traits are important in differentiating syndromes across these tribes. Further, I investigated which traits differ between the three pollination syndromes and whether the different pollination syndromes differ in morphological diversity (i.e. disparity). To answer these questions, I collected flowers and observed pollinators during a fieldtrip to Costa Rica and Colombia in February and March 2020 and compiled a trait matrix of 74 functional traits across 59 species of the four Neotropical tribes (Melastomeae, Blakeeae, Miconieae, Merianieae) where pollinator shifts occurred. I used statistical classification methods (Random Forest Analyses) to sort flowers into pollination syndromes, and multivariate statistics based on a dissimilarity matrix to test for differences between and within the different pollination syndromes. 3 I found that two of the three pollination syndromes (“buzz-bee” and “mixed-vertebrate”) found in Merianieae were also clearly detected in the three other tribes while the “passerine” pollination syndrome only occurs in the tribe Merianieae. Note, that I had one species (Brachyotum ledifolium) in my data set that was exclusively pollinated by hummingbirds, hence I excluded this syndrome from disparity and trait importance analyses. All syndromes were significantly different from each other, except for the “hummingbird” syndrome. Like in Merianieae, I found that system-specific traits were of high importance in differentiating the three pollination syndromes (“known mode of pollen expulsion”, “reward type”, “corolla shape”). Furthermore, I found the highest disparity within the “buzz-bee” syndrome, followed by the “mixed-vertebrate” syndrome. I could not reliably classify four species (Tibouchina mollis, Miconia reducens, Clidemia epiphytica, Aciotis levyana) into either of the four pollination syndromes (“buzz-bee”, “mixed-vertebrate”, “passerine” and “hummingbird”) either because of missing data (e.g. T. mollis) or because the species may actually exhibit other syndromes (Miconia reducens). I found strong evidence for an extreme case of selfpollination in Miconia reducens, and possibly, a “selfing” syndrome needs to be included in future studies in Melastomataceae pollination syndromes. Aciotis levyana and Clidemia epiphytica on the other hand, possibly belong to a “generalists” syndrome (some generalist species occur in the tribe Miconieae) or may be pollinated by some other functional pollinator group (i.e. tiny flies or coleoptera). In conclusion, the highly system-specific floral traits identified as important in delineating pollination syndromes in Merianieae appear useful also across Melastomataceae. Additional fieldwork and wider taxon sampling are required, however, as well as the potential consideration of additional (i.e. selfing, generalist) syndromes.
Keywords (eng)
pollination syndromespollinator shiftsMelastomataceaeMerianieaeBlakeeaeMelastomeaeMiconieaefloral functional traits
Keywords (deu)
BestäubungssyndromeBestäuber WechselMelastomataceaeMerianieaeBlakeeaeMelastomeaeMiconieaeFunktionelle Blüten Merkmale
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1394209
Number of pages
113