BIOLOGIA REPRODUTIVA, POLINIZAÇÃO E BARREIRAS
REPRODUTIVAS EM DUAS BROMELIACEAE DA MATA
ATLÂNTICA NO RIO GRANDE DO NORTE
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Dissertação de Mestrado
Natal/RN, fevereiro de 2018
BRAYAN PAIVA CAVALCANTE
NÍVEL MESTRADO
BIOLOGIA REPRODUTIVA, POLINIZAÇÃO E BARREIRAS REPRODUTIVAS EM DUAS BROMELIACEAE DA MATA ATLÂNTICA NO RIO GRANDE DO NORTE
Brayan Paiva Cavalcante Orientador:
Prof. Dr. Leonardo de Melo Versieux
Dissertação apresentado ao Programa de Pós-graduação em Sistemática e Evolução da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Master of Science (M.Sc.) em Sistemática e Evolução.
NATAL - RN 2018
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Leopoldo Nelson - -Centro de Biociências - CB
Cavalcante, Brayan Paiva.
Biologia reprodutiva, polinização e barreiras reprodutivas em duas Bromeliaceae na Mata Atlântica do Rio Grande do Norte / Brayan Paiva Cavalcante. - Natal, 2019.
83 f.: il.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Sistemática e Evolução.
Orientador: Prof. Dr. Leonardo de Melo Versieux.
1. Polinização por abelha - 2. Barreiras pós-polinização - 3. Bromelioideae - 4. Hohenbergia - 5. Fenologia da floração - 6. Wittmackia. I. Versieux,
Leonardo de Melo. II. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. III. Título. RN/UF/BSE-CB CDU 581.162.3
BIOLOGIA REPRODUTIVA, POLINIZAÇÃO E BARREIRAS REPRODUTIVAS EM DUAS BROMELIACEAE DA MATA ATLÂNTICA NO RIO GRANDE DO NORTE
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Sistemática e Evolução da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Sistemática e Evolução.
Aprovada em: 22 de Fevereiro de 2018.
Comissão Examinadora:
__________________________________________________________________ Glória Matallana Tobón – UFES
__________________________________________________________________ Christiano Peres Coelho – UFG
__________________________________________________________________ Leonardo de Melo Versieux (Presidente) – UFRN
À minha família, por me apoiar durante tantos momentos difíceis. À minha avó, Ivone Paiva da Costa, pelo amor e carinho incondicional. Aos mestres e amigos que estiveram presentes, mesmo que emocionalmente, na minha jornada, dedico.
conquistado sozinho. A necessidade de um amigo, de um apoio, até mesmo de um desconhecido que aparece no momento adequado, nos faz alcançar nossos objetivos, com auxílios que muitas vezes parecem simples, singelos, mas que podem mudar totalmente o destino de nossas vidas.
Quero expressar os meus mais sinceros agradecimentos a todos aqueles que me permitiram chegar até aqui.
A Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), seu corpo docente, direção е administração que permitiram a execução deste curso, eivado pela confiança no mérito е ética aqui presentes.
Ao Programa de Pós-Graduação em Sistemática e Evolução da UFRN, pela oportunidade de cursar o mestrado em Sistemática e Evolução e por toda a estrutura oferecida para realização do projeto.
Ao Professor Leonardo de Melo Versieux, que merece agradecimentos especiais, por acreditar no meu potencial, sempre disponível a sanar minhas dúvidas, pronto a ajudar e me fazer enxergar o melhor. Por me oferecer grandes momentos, tanto academicamente como pessoalmente, por transformar esse trajeto acadêmico em uma caminhada prazerosa, sempre entendendo que somos, acima de tudo, humanos. O senhor foi, sem sombra de dúvida, o melhor exemplo profissional e pessoal que eu poderia receber nesta caminhada. Mais do que orientar esta dissertação, espero que possamos ser grandes amigos. Obrigado por estar ao meu lado e ser esse professor tão especial.
À Coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (CAPES) pelo apoio financeiro para execução deste projeto.
À minha avó, Ivone Paiva da Costa, meus mais infinitos agradecimentos. Sempre acreditou na minha capacidade e que eu podia ser melhor, e por permitir que eu desenvolvesse minhas competências e habilidades até onde estou. Ela sim, diante tantas dificuldades, me fortaleceu, me ergueu nas dificuldades e me incentivou a perseverar e fazer com que eu desse o melhor de mim. A ela, meu amor incondicional.
À minha mãe, Danielle Paiva da Costa, por ser tão importante na minha vida, mesmo estando ausente em alguns momentos, sempre acreditou no meu potencial e me vez seguir em frente. Obrigado por existir e me fazer existir!
Às minhas tias, Eveline Paiva da Costa, Caroline Paiva da Costa, Gabriela Paiva da Costa e em especial Vivianne Paiva da Costa, por fazerem parte desta jornada e confiarem em mim por todo esse tempo. Obrigado pela confiança e pela dedicação.
Aos meus familiares, por todo o carinho e pela confiança depositada em mim, nunca irei esquecer. Obrigado!
A Maciel Florêncio da Silva, por estar ao meu lado ao longo de todo meu percurso acadêmico, me auxiliando, me dando forças e nunca desistindo, por me oferecer um porto seguro.
Aos meus amigos de graduação, Robécia, Welton, Alídia e Danilo por permanecerem fiéis, desde o primeiro dia desta vida acadêmica, nos momentos de felicidade e tristeza, me ofertando excelentes momentos de cumplicidade, afeto e amizade. Obrigado por me acompanharem nesta jornada.
A meu amigo Marcelo Moreira, por ser essa pessoa maravilhosa, pelos conselhos, carinhos e afeição comigo, por todas as palavras de positividade e superação nos momentos difíceis. Obrigado por tudo!
A Wallacy Talles, em memória, por ser um amigo tão especial, carinhoso, afetuoso, e apesar de tudo, estará em meus pensamentos, serei eternamente grato a você. Amo você.
Aos meus amigos de mestrado, Nielson, Alexandro, Gislaine e Carol pelos momentos especiais nesta caminhada, onde nos tornamos amigos e por deixarem meu trabalho mais leve. Obrigado por dividir angustias e felicidades e ouvirem minhas infinitas explicações. Foi ótimo ter participado dessa turma com vocês.
Aos meus companheiros do Laboratório de Botânica Sistemática da UFRN, por todo o companheirismo e amizade ao longo destes anos. Obrigado.
A todos os conhecidos da Universidade Federal do Rio Grande do Norte que participaram, mesmo que inconscientemente, para a consolidação deste projeto.
A todos os alunos, professores e funcionários do Centro de Ciências Biológicas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, que contribuíram positivamente para minha jornada, em especial os professores Bruno Goto e Bruno Bellini, Raquel Theodoro, Alice Calvente e Fernanda Antunes, por todos os seus ensinamentos. Vocês também foram referências para meu crescimento.
À Profa. Dra. Adriana Pinheiro Martinelli, pela oportunidade de participar do projeto “Rede de Cooperação Acadêmica para o Fortalecimento de Programas de PG em Recursos Genéticos, Produção Vegetal e Ciências Florestais do interior da BA, Norte de MG e interior do RN, em parceria com o PPG Ciências, CENA USP, multidisciplinar”, financiado pelo Procad / Capes (#88881.068513/2014-01), e pelo auxílio financeiro para mobilidade estudantil.
suas instalações e por toda a estrutura fornecida, aprimorando meus conhecimentos e desenvolvendo parte do meu projeto.
Ao Núcleo de Apoio à Pesquisa em Microscopia Eletrônica Aplicada à Agropecuária, NAP/MEPA, ESALQ/USP pela infraestrutura para realização dos trabalhos de microscopia.
Aos amigos Sandra Santa-Rosa e Mônica Lanzoni Rossi pelos momentos inesquecíveis em Piracicaba, pela amizade maravilhosa e pelo treinamento em microscopia no CENA-USP.
Ao Prof. Dr. Everton Hilo pela colaboração e pelos ensinamentos.
Aos membros da comissão examinadora de exame de qualificação, Profas. Dras. Tânia Wendt e Gloria Matallana, pelas críticas e sugestões dadas a este trabalho.
A todos os autores, citados nas referências bibliográficas, pelos trabalhos pioneiros que possibilitaram o desenvolvimento desta dissertação.
Por fim, quero agradecer a todas as pessoas que, mesmo de maneira inconsciente, somaram valores na minha vida pessoal e acadêmica como um todo.
“Where shall I begin, please your majesty?” she asked. “Begin at the beginning.” The king said very gravely, “and go on till you come to the end: then stop.”
Lewis Caroll (Alice in the Wonderland)
CAVALCANTE, B. P. Biologia reprodutiva, polinização e barreiras reprodutivas em duas Bromeliaceae da mata atlântica no Rio Grande do Norte. 2018. 86 p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Sistemática e Evolução, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Bromeliaceae é um grupo de monocotiledôneas neotropicais com 3543 espécies em 73 gêneros. Reconhecida como um dos mais notórios casos de irradiação adaptativa, apresentam uma variedade grande de características reprodutivas, contudo, diversas bromélias correlacionadas ocorrem em simpatria, e para isto, devem haver fortes barreiras reprodutivas que mantenham essas espécies coesas. Partindo disso, esta dissertação teve como objetivo descrever a biologia reprodutiva de duas bromélias simpátricas na Mata Atlântica do Rio Grande do Norte, de maneira a entender como ocorre a dinâmica reprodutiva e os mecanismos que permitem a coesão de ambas, analisando o fluxo polínico e as barreiras reprodutivas existentes. Este trabalho foi realizado na Floresta Nacional de Nísia Floresta, um fragmento de Mata Atlântica no estado do Rio Grande do Norte, e as espécies amostradas foram Wittmackia patentissima e
Hohenbergia ridleyi. No Capítulo I, foram abordados os processos envolvendo a biologia
reprodutiva, a ecologia da polinização e a fenologia floral de Wittmackia patentissima e
Hohenbergia ridleyi, buscando descrever seus processos reprodutivos, bem como possíveis
barreiras pré-polinização e o fluxo polínico entre ambas. Como resultados, constatamos que ambas possuem flores delicadas, aromatizadas, diurnas, disponíveis por 1-2 dias. Além disso, a floração é sincrônica, acontecendo entre agosto e outubro, com vários indivíduos se sobrepondo e prolongando a estação reprodutiva. Os principais visitantes florais são as abelhas, mas podem ser vistos outros himenópteros, lepidópteros, coleópteros e dípteros, sendo que todos utilizam o néctar floral como recurso. Basicamente todas as características florais são compartilhadas, não sendo identificado nenhum tipo de barreira reprodutiva do tipo pré-polinização entre as duas. No Capítulo II, foram descritos os sistemas reprodutivos deste par de espécie, de maneira a entender como ocorre a dinâmica de polinização e quais os mecanismos que possibilitam a frutificação. Além disso, foram realizados testes de hibridação entre estas espécies, analisando o crescimento do tubo polínico ao longo do gineceu, para observar se existem barreiras pós-polinização que evitem a formação de híbridos naturais. Como resultado, notou-se que ambas são altamente autocompatíveis, e que existe deposição espontânea de pólen ainda na fase de botão, e isso pode maximizar o sucesso reprodutivo da
espécies. Não houve diferença no desenvolvimento polínico nos tratamentos de autogamia e polinização cruzada para nenhuma das duas espécies, entretanto, foi possível observar anormalidades a partir do 2/3 do estilete nos testes de hibridação. Neste ponto, foi possível observar a deposição irregular de calose ao longo do estilete, bem como a paralização dos tubos polínicos em todos os testes de hibridação, o que indica que existem fortes barreiras pós-polinização que inibem a formação de híbridos naturais.
Palavras-Chave: Barreiras pós-polinização; Bromelioideae; Fenologia da floração; Hohenbergia; Polinização por abelhas; Wittmackia.
CAVALCANTE, B. P. Reproductive biology, pollination, and reproductive barriers in two Bromeliaceae of the Atlantic Forest in Rio Grande do Norte. 2018. 86 p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Sistemática e Evolução, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Bromeliaceae is a group of neotropical monocotyledons with 3543 species in 73 genera. Recognized as one of the most notorious cases of adaptive radiation, it has a large variety of reproductive traits. However, several correlated bromeliads occur in sympatry, and to allow this, there must be strong reproductive barriers that keep these species cohesive. This dissertation aimed to describe the reproductive biology of two sympatric bromeliads in the Atlantic Forest of Rio Grande do Norte, in order to understand how reproductive dynamics occurs and the mechanisms that allow the cohesion of both, by analyzing the pollen flow and reproductive barriers. This work was carried out in the Nísia Floresta National Forest, a fragment of Atlantic Forest in the state of Rio Grande do Norte, and the species sampled were
Wittmackia patentissima and Hohenbergia ridleyi. In Chapter I, the processes involving
reproductive biology, pollination ecology and floral phenology of Wittmackia patentissima and
Hohenbergia ridleyi, were analyzed, trying to describe their respective reproductive
mechanisms, as well as possible pre-pollination barriers and the pollen flow between them. We found that both have delicate, aromatized, diurnal, flowers that are available for 1-2 days. In addition, flowering is synchronous, occurring between August and October, with several individuals overlapping and prolonging the reproductive season. The main floral visitors are bees, but other hymenoptera, lepidoptera, coleoptera and diptera can be seen, all of which use floral nectar as a resource. Basically, all the floral characteristics are shared, not being identified any type of reproductive barrier of the type pre-pollination between them. In Chapter II, the reproductive systems of this pair of species were described, in order to understand how the dynamics of pollination occurs and what mechanisms enable fruiting. In addition, hybridization tests were performed between these species, analyzing the growth of the pollen tube along the gynoecium, to observe if there are post-pollination barriers that prevent the formation of natural hybrids. As a result, it has been found that both taxa are highly self-compatible, and that there is spontaneous pollen deposition while in flower bud stage, and this can maximize their reproductive success. In the hybridization tests it was possible to observe that the pollen grains
either species, however, it was possible to observe abnormalities from the second portion of the style in the hybridization tests. At this point, it was possible to observe the irregular deposition of callose along the style, as well as the stoppage of the pollen tubes in all the hybridization tests, indicating that there are strong post-pollination barriers that inhibit the formation of natural hybrids.
Keywords: Post-pollination barriers; Bromelioideae; Flowering Phenology; Hohenbergia; Pollination by bees; Wittmackia.
1 INTRODUÇÃO GERAL ... 14 1.1 Justificativa ... 17 1.2 Hipóteses e predições ... 18 1.3 Objetivo: ... 18 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 19 2.1 A família Bromeliaceae ... 19
2.2 As epífitas com tanque em Bromelioideae ... 20
2.3 O gênero Hohenbergia Schult. & Schult.f ... 21
2.4 O gênero Wittmackia Mez ... 21
2.5 A polinização em Bromeliaceae ... 22
2.6 Mecanismos de isolamento reprodutivo em bromélias simpátricas ... 23
Referências bibliográficas: ... 26
Capítulo I ... 32
3 Reproductive biology, pollination ecology and flowering phenology of two sympatric bromeliads in the Atlantic Forest of Rio Grande do Norte ... 32
3.1 Introdução: ... 34 3.2 Materiais e métodos: ... 35 3.3 Resultados: ... 39 3.5 Referências: ... 48 3.6 Figuras e tabelas: ... 51 Capítulo II ... 59
4 Reproductive systems and post-pollination barriers between Wittmackia patentissima (Mart. Ex Schult.f.) Mez and Hohenbergia ridleyi Mez in the Atlantic Forest of Rio Grande do Norte ... 59
4.1 Introdução ... 61 4.2 Materiais e métodos ... 63 4.3 Resultados ... 66 4.4 Discussão ... 68 4.5 Referencias ... 74 4.6 Figuras e tabelas: ... 78
1 INTRODUÇÃO GERAL
Bromeliaceae compreende um grupo de monocotiledôneas neotropicais, com aproximadamente 3600 espécies e 76 gêneros (Butcher & Gouda 2017) distribuídos do sul dos Estados Unidos ao Chile, sendo apenas Pitcairnia feliciana (A. Chev.) Harms & Mildbr. nativa do oeste africano (Smith & Till 1998; Benzing 2000; Givnish et al. 2011). Muitas dessas espécies são microendêmicas ou regionais, e formam núcleos de endemismo (Benzing 2000; Zanella et al. 2012). Dentre alguns desses núcleos, destaca-se a Mata Atlântica como sendo um dos principais hotspots de biodiversidade para Bromeliaceae (Martinelli et al. 2008; Versieux & Wendt 2006).
Reconhecida como um dos mais notórios casos de irradiação adaptativa nas angiospermas, as bromélias apresentam uma grande diversidade de estratégias reprodutivas (Vogel 1990; Benzing 2000; Matallana et al. 2010; Zanella et al. 2012; Givnish et al. 2014; Souza et al. 2017), desde espécies ornitófilas (Machado & Semir 2006; Pereira & Quirino 2008; Santana & Machado 2010), melitófilas (Araújo et al. 2004; Siqueira-Filho & Leme 2006; Kamke et al. 2011), quiropterófilas (Oprea et al. 2009; Aguilar-Rodriguez et al. 2014; Marques, Tagliati, & Faria, 2015) e esfingófilas (Benzing 2000; Avila Junior et al. 2010; Palma-Silva et al. 2011), além de possuírem sistema autocompatível (Matallana et al. 2010), autoincompatível (Souza et al. 2017), potencialmente alogâmico ou autógamo, cleistógamo (Culley & Klooster 2007) e protândrico (Martinelli 1994). Grande parte dessa diversidade se dá pelas características variadas das flores e das inflorescências, muitas vezes vistosas e com recursos florais diversos (Benzing 2000; Siqueira-Filho & Leme 2006; Givnish et al. 2014).
A presença de flores vistosas, com corola tubular e grande produção de néctar em grande parte das espécies de Bromeliaceae indicam a ornitofilia como sendo o principal sistema de polinização ao longo da história evolutiva da família (Faegri & Van der Pijl 1979; Smith & Till 1998; Benzing 2000; Krömer et al. 2008; Givnish et al. 2014). Entretanto, a reversão de um sistema ornitófilo para um sistema entomófilo evolui pelo menos sete vezes apenas em Bromelioideae (Givnish et al. 2014). Além disto, as bromélias também podem apresentar sistemas de polinização misto, onde tanto a entomofilia como a ornitofilia têm igual importância para a polinização (Canela & Sazima 2005; Kamke et al. 2011; Zanella et al. 2012).
Estudos envolvendo a biologia reprodutiva e caracteres florais são de grande importância para a compreensão dos processos de especiação e diversificação das bromélias. Por exemplo, a separação dos gêneros Ronnbergia e Wittmackia foi proposta com base em caracteres florais intimamente ligados à polinização, sendo Ronnbergia detentora de flores altamente tubulosas e pigmentadas, típicas de ornitofilia, enquanto em Wittmackia, com flores
alvas e de corola curta, evoca-se a melitofilia, sugerindo que as síndromes florais e de polinização estejam afetando a cladogênese de grupos recentes (Faegri & Van der Pijl 1979; Aguirre-Santoro et al. 2016; Aguirre-Santoro 2017).
Muitos grupos de angiospermas de diversificação recente apresentam problemas na delimitação genérica ou infragenérica, principalmente relacionadas à ausência de barreiras reprodutivas fortes, impedindo o isolamento reprodutivo efetivo dos envolvidos (Wendt 1999; Rieseberg & Willis 2007; Palma-Silva et al. 2011; Fallis 2013;). Todavia, essas barreiras podem ser pré-zigóticas ou pós-zigóticas, e o estabelecimento dessas é resultado das pressões seletivas às quais as populações estão expostas (Coyne & Orr 2004; Rieseberg & Willis 2007).
Mesmo com o estabelecimento de barreiras reprodutivas, é provável que zonas de hibridização surjam, principalmente se os envolvidos compartilharem um ancestral comum recente (Coyne & Orr 2004; Rieseberg & Willis 2007; Widmer et al. 2009), e mesmo espécies bem delimitadas apresentam um modelo de especiação com fluxo gênico, onde as espécies envolvidas continuam realocando genes interespecíficos em baixo volume. Em bromélias, a formação de zonas híbridas com fluxo gênico vem sendo caracterizada em diferentes gêneros, como Pitcairnia (Wendt 1999; Palma-Silva et al. 2011) e em Alcantarea (Barbará et al. 2007; Lexer et al. 2016).
O sistema de autocompatibilidade permite que a espécie genitora seja compatível consigo mesma, levando a não-rejeição de seu próprio pólen (Levin 1971; Barrett 2003). Já o sistema autoincompatível não permite a fecundação dos óvulos por autozigose (Barrett 2003; Igic & Kohn 2006). Contudo, a fluidez desses sistemas varia, e as espécies podem ser autoincompatíveis e apresentar certo nível de compatibilidade, ou vice-versa (Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Igic & Kohn 2006; Matallana et al. 2010; Souza et al., 2017). No mais, os sistemas reprodutivos são uma das principais ferramentas para gerar diversidade genética ou funcionar como barreira ao fluxo gênico (Coyne & Orr 2004; Rieseberg & Willis 2007).
Atualmente são conhecidas diversas estratégias reprodutivas em Bromeliaceae, entretanto, acredita-se que o sistema reprodutivo basal seja a autoincompatibilidade (Benzing 2000; Givnish et al. 2014). Contudo, a autocompatibilidade é reportada como o sistema reprodutivo comum nas espécies que apresentam descrição reprodutiva na literatura (Martinelli 1994; Wendt 1999; Vervaeke et al. 2001; Wendt et al. 2002; Matallana et al. 2010; Paggi et al. 2015; Matallana et al. 2016; Souza et al. 2017).
Hibridizações em Bromeliaceae são tradicionalmente realizadas em pesquisas em casas de vegetação ou documentadas no campo (Wendt 1999; Wendt et al. 2002; Barbará et al. 2007;
Schulte et al. 2010; Palma-Silva et al. 2011; Matallana et al. 2016; Souza et al. 2017), muitas vezes com intuito de se testar os sistemas reprodutivos destas espécies, porém, o número de híbridos viáveis entre espécies congenéricas é maior do que entre intergenéricas (Matallana et al. 2016; Souza et al. 2017). Percebe-se que em espécies autoincompatíveis a possibilidade de hibridização é maior que entre autocompatíveis, e a autocompatibilidade pode estar relacionado diretamente com uma barreira reprodutiva ou na manutenção da espécie (Wendt et al. 2002; Matallana et al. 2010, 2016; Souza et al. 2017).
Os principais pensamentos evolutivos sugerem que a polinização cruzada seja beneficiada em praticamente todos os momentos da seleção natural (Dobzhansky 1940; Jain 1976; Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Barrett 2003; O´Neill & Roberts 2002; Rieseberg & Willis 2007; Karasawa 2009; Anderson 2012). Porém, a autoincompatibilidade é uma característica frequentemente perdida nas famílias de angiosperma e raramente readquirida (Takebayashi & Morrel 2001; Igic & Kohn 2006).
Uma das hipóteses é que em ocasiões onde a polinização cruzada não é vantajosa (e.g. desconexão populacional, baixa capacidade de dispersão e baixo display visual) a autocompatibilidade seria favorecida por seleção natural (Barrett 2003). Acredita-se que a autocompatibilidade esteja principalmente relacionada à manutenção do sucesso reprodutivo (Matallana et al. 2010). Outra hipótese indica que a evolução da autocompatibilidade possa estar relacionada com a manutenção de espécies simpátricas que compartilham polinizadores, funcionando como barreiras reprodutiva (Levin 1972; Wendt et al. 2002; Matallana et al. 2010; Palma-Silva et al. 2011).
O compartilhamento de polinizadores em espécies correlacionadas que ocorrem juntas, acarreta uma série de problemas para o sucesso reprodutivo das plantas envolvidas (Rieseberg & Willis 2007; Anderson 2012). O fluxo direto de pólen pode levar à seleção de traços autocompatíveis, uma vez que a diminuição do número total de flores fecundadas por pólen homoespecífico e, consequentemente de frutos com sementes, leva a uma baixa direta do fitness dos genitores (Vervaeke et al. 2001; Barrett 2003; Igic & Kohn 2006; Rieseberg & Willis 2007; Matallana et al. 2010). Nesse contexto, garantir a formação de sementes a partir da autogamia é selecionado positivamente ao longo das gerações (O´Neill & Roberts 2002; Karasawa 2009). Espécies simpátricas que compartilham polinizadores vem a ser um excelente modelo para o estudo de barreiras reprodutivas.
Wittmackia patentissima (Mart. ex Schult. & Schult. f.) Baker e Hohenbergia ridleyi
(Baker) Mez são duas bromélias (Subf. Bromelioideae) que ocorrem em simpatria na Mata Atlântica (Baracho 2004; Siqueira-Filho & Leme 2006) e formam densas populações na
vegetação de restinga do Rio Grande do Norte (Cavalcante et al. 2017, 2018). Os dois táxons aqui estudados encontram-se taxonomicamente posicionados no núcleo problemático das bromélias, o Core-Eubromelioideae (Benzing 2000; Horres et al. 2007; Givnish et al. 2011). No mais, estas espécies ainda apresentam grande similaridade fenotípica das partes vegetativas, aliada a um polimorfismo ecológico que dificultam a diferenciação entre ambas (Baracho 2004; Siqueira-Filho & Leme 2006; Aguirre-Santoro 2017).
As características morfológicas das flores descritas por Siqueira-Filho & Leme (2006) para Wittmackia patentissima, e por Baracho (2003) para Hohenbergia ridleyi levam a crer que ambas são entomófilas (corolas diminutas 2-4 cm e aromatizadas). Registros na literatura sugerem que os polinizadores mais frequentes são as abelhas, indicando que há competição por polinizadores (Siqueira-Filho & Machado 1998; Siqueira-Filho & Leme 2006). No mais, não são observados híbridos naturais entre estas espécies.
Por outro lado, espécies de bromélias simpátricas com período de floração sobrepostos ou contínuo podem facilitar a polinização, uma vez que a produção sequencial de recursos para os visitantes florais evita que estes se esvaiam para novos ambientes, garantindo a polinização por uma faixa maior de tempo (Varassin & Sazima 2000; Wendt et al. 2008). Neste caso, devido à ausência de barreiras pré-polinização, é provável que haja forte seleção de barreiras pós-polinização que evitem a congruência dos taxa.
1.1 Justificativa
A simpatria de Hohenbergia ridleyi e Wittmackia patentissima oferece um excelente modelo para estudar processos e padrões de especiação relacionado a dinâmica reprodutiva, podendo variar desde a especialização do polinizador (acoplamento espécies-espécie), épocas de floração e receptividade floral diferente, incongruência esporofítica, dentre outros, justificando a escolha desses taxa.
Além disso, estudos com biologia reprodutiva com esse par de espécies permitem testar a hipótese de que a autogamia é o sistema sexual de espécies simpátricas correlacionadas, atuando como barreira reprodutiva.
Partindo disso, esta dissertação teve como pergunta central: estas espécies de bromélias se mantêm isoladas reprodutivamente através de barreiras pré-polinização? Ou existem mecanismos intrínsecos relacionados a biologia reprodutiva destas espécies (barreiras pós-polinização e pós-zigóticas) que impedem a congruência destes?
1.2 Hipóteses e predições
1- Se as espécies são de gêneros diferentes e co-ocorrem sem hibridizarem, é provável que existam barreiras reprodutivas que impeçam a hibridização (congruência) destas espécies;
2- Devido a morfologia geral das flores, a entomofilia é o sistema de polinização predominante para ambas espécies, corroborando a descrição da biologia reprodutiva previamente existente na literatura;
3- As duas espécies são autocompatíveis e este sistema funciona maximizando o sucesso reprodutivo;
4- São possíveis fenómenos de isolamento entre as espécies: a fenologia da floração, a morfologia e anatomia dos órgãos sexuais e o fluxo polínico.
1.3 Objetivo:
Esta dissertação teve como objetivo descrever a biologia reprodutiva de duas bromélias simpátricas na Mata Atlântica do Rio Grande do Norte, de maneira a entender como ocorre a dinâmica reprodutiva e os mecanismos que permitem a coesão de ambas, analisando o fluxo polínico e as barreiras reprodutivas existentes. No capítulo 1 foram descritos os processos envolvendo a biologia reprodutiva, a fenologia da floração e a ecologia da polinização entre as espécies. No capítulo 2 foram analisados os sistemas reprodutivos e as barreiras pós-polinização.
2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 A família Bromeliaceae
Bromeliaceae Juss. é um grupo de monocotiledôneas extremamente bem sucedidonos ambientes neotropicais, apresentam grande variação quanto a hábitos, modos de e reprodução e são uma importante parte da cadeia trófica dos ambientes onde vivem. Atualmente são descritas 3547 espécies em 76 gêneros e mais 550 variações infraespecíficas (Butcher & Gouda 2017), distribuídas desde o sul dos Estados Unidos ao Chile (Smith & Till 1998; Benzing 2000).
As bromélias são ervas perenes, raramente com caule alongado, com roseta conspícua ou inconspícua, podendo variar de alguns poucos centímetros (Tillandsia usneoides) a mais de 10 metros (Puya raimondii), sendo que o maior número de espécies é epífita, mas podem ser terrestres ou saxícolas (Benzing 2000; Givnish et al. 2014). O caule possui entrenós curtos, com folhas espiraladas e estranguladas, com bainha dilatada. As inflorescências são terminais ou pseudolaterais, simpodiais, normalmente vistosas, tendo função de atrair uma infinidade de polinizadores (Martinelli 1994; Smith & Till, 1998). A característica mais marcante do grupo são os tricomas modificados em escamas peltadas, que possuem a função de absorver água diretamente da atmosfera, e juntamente com a aparato fotossintético do tipo CAM, fornecem um ótimo mecanismos para colonização de novos nichos e ambientes, potencializando as possibilidades ecológicas das bromélias (Smith & Till 1998; Benzing 2000; Givnish et al. 2014).
Tradicionalmente, foram reconhecidas três subfamílias em Bromeliaceae, Tillandsioideae, Pitcairnioideae e Bromelioideae, separadas com base na morfologia do ovário, da semente e da folha, porém, o polifiletismo de Pitcairnioideae sempre fora destacado (Smith & Downs 1974, 1977, 1979; Smith & Till 1998). Atualmente, as Pitcairnioideae foram subdividas em seis subfamílias (Brochinoideae, Lindmanioideae, Hechtioideae, Navioideae, Pitcairnoideae, Puyioideae), e junto com Bromelioideae e Tillandsioideae, sustentam o monofiletismo interno de Bromeliaceae (Givnish et al., 2011). Dentre as oito subfamílias, destacam-se Bromelioidae e Puyoideae como sendo os grupos de diversificação mais recente (<10 ma) (Smith & Downs 1979; Horres et al. 2007; Givnish et al. 2014).
Como consequência da rápida divergência das espécies resultante da radiação adaptativa, diversos gêneros apresentam problemas na delimitação taxonômica, e passam por constantes revisões, como Tillandsia (Barfuss et al. 2016) e Alcantarea (Versieux et al. 2012) na subf. Tillandsioideae, Aechmea (Heller et al. 2015; Aguirre-Santoro et al. 2016),
Cryptanthus (Cruz et al. 2017) e Orthophytum (Louzada et al. 2014) na subf. Bromelioideae e Pitcairnia (Saraiva et al. 2015) na subf. Pitcairnioideae.
Buscando entender aspectos evolutivos ligados a especiação e diversificação dos taxa em Bromeliaceae, estudos recentes buscam entender como as relações ecológicas atuam na polinização, na coesão e hibridização das espécies (Vervaeke et al. 2001; Matallana et al. 2010, 2016; Neri et al. 2017). Estes trabalhos sugerem que a presença de táxons congenéricos, barreiras pré-polinização e polinizadores compartilhados moldam diretamente a evolução das espécies envolvidas.
Embora a maior parte dos gêneros esteja no Brasil, e mais de 85% destes sejam endêmicos (Martinelli et al. 2008; Martinelli & Moraes 2013; Forzza et al. 2014; Flora do Brasil 2020), pouco se sabe sobre a reprodução de Bromeliaceae, principalmente quando são feitas perguntas ligando especiação e estratégias de reprodução. Os estudos recentes acerca da polinização na família mostram que as bromélias participam ativamente como parte vital da teia de interações biológicas envolvendo animais e plantas (e.g., Fischer 1994; Martinelli 1994; Siqueira-Filho & Machado 2001).
2.2 As epífitas com tanque em Bromelioideae
Bromelioideae juntamente com Tillandsioideae são os dois grupos mais ricos em Bromeliaceae, e apresentam as mais elevadas taxas de diversificação (Givnish et al. 2007, 2011, 2014). Como resultado da rápida divergência das espécies, uma série de gêneros apresentam problemas na delimitação taxonômica, bem como um grande polimorfismo das espécies e muitos híbridos (Aguirre-Santoro et al. 2015; Aguirre-Santoro 2017;). Atualmente existe um consenso que o núcleo das Bromelioideae (Core-Eubromelioideae) representa uma das maiores dificuldades para os taxonomistas e filogeneticistas (Schulte et al. 2009; Aguirre-Santoro 2017).
Muitas espécies são polimórficas (e.g. Wittmackia lingulata) e apresentam ampla destruição, dificultando uma boa delimitação taxonômica de suas variações (Siqueira-Filho & Leme 2006; Aguirre-Santoro 2017). De forma geral, a delimitação genérica em Bromelioideae é muito complexa (Smith & Downs 1979; Horres et al. 2007), dificultando a compreensão dos limites infragenéricos e padrões de especiação.
Outra problemática nesta subfamília são as possibilidades de hibridização (Smith & Downs 1979; Gonçalves-Oliveira & W/anderley 2017; Souza et al. 2017). Uma série de híbridos são relatados com finalidade ornamental, e outros são híbridos naturais (Benzing 2000; Vervaeke et al. 2003; Souza et al. 2017). Isto leva a crer que o tempo de divergência das espécies é relativamente baixo, e as barreiras reprodutivas entre elas ainda não estão bem estabelecidas, dificultando ainda mais os tratamentos taxonômicos (Vervaeke et al. 2001; Vervaeke 2002; Matallana et al. 2010, 2016). Além de híbridos congenéricos, a possibilidade de híbridos
intergenéricos também é alta, potencializando a ideia de que as barreiras reprodutivas não estão bem estabelecidas (Vervaeke et al. 2003; Souza et al. 2017).
Essas problemáticas abrem novos caminhos de estudo para os bio-sistematas, que buscam entender como os mecanismos reprodutivos atuam na diversificação e na coesão das espécies.
2.3 O gênero Hohenbergia Schult. & Schult.f
Hohenbergia Schult & Schult é um gênero da subfamília Bromelioideae, endêmico do
Brasil e historicamente negligenciado nas pesquisas cientificas (Benzing 2000; Baracho 2004; Siqueira-Filho & Leme 2006; Aguirre-Santoro 2017), compreendo 49 espécies com grande potencial ornamental (Benzing 2000; Baracho 2004; Aguirre-Santoro 2017). Destacam-se por apresentar grandes inflorescências ramificadas, porém com as flores congestas, em espigas estrobiliformes, geralmente portando flores relativamente pequenas (Smith & Till 1998; Benzing 2000; Baracho 2004). São espécies que ocorrem principalmente associadas a fitofisionomias litorâneas, habitats xéricos ou de floresta, podendo ser epífitas, terrícolas ou rupícolas (Smith & Till 1998; Baracho 2004). A Bahia é o principal centro de endemismo deste gênero, onde mais de 30 espécies coexistem, entretanto, pouco se sabe sobre os mecanismos que permitem que elas permaneçam em simpatria sem haver depreciação reprodutiva.
Tradicionalmente foram tratados dois subgêneros em Hohenbergia, o subg.
Hohenbergia e o subg. Wittmackiopsis, sendo o primeiro endêmico do Brasil e o segundo
exclusivo da América Central (Smith & Downs 1979; Benzing 2000; Baracho 2004). Além do isolamento geográfico, a morfologia floral é extremamente importante para a circunscrição de ambas. O subg. Hohenbergia apresenta pétalas de coloração verde, amarelada, azul ou lilás, e o subg. Wittmackiopsis com pétalas exclusivamente brancas (Baracho 2004; Aguirre-Santoro 2017). A coloração das pétalas funciona como atrativo para os polinizadores (Varassin & Amarral-Neto 2014), o que possivelmente afeta a especiação e a cladogênese, que seria dependente da atratividade visual aos polinizadores.
Pouco se sabe sobre as relações reprodutivas destas espécies. São citados apenas duas descrições a respeito da biologia reprodutiva em Hohenbergia, uma para a espécie H. ridleyi em Pernambuco (Siqueira-Filho & Machado, 1998) e outra para H. ramageana (Siqueira-Filho & Leme 2006), ambas simpátricas, possibilidade de fluxo gênico entre elas e possíveis barreiras reprodutivas não foram relatadas.
2.4 O gênero Wittmackia Mez
Wittmackia Mez é um gênero de Bromelioideae, distribuído em dois grandes centros de
brasileira, em especial na Bahia, mas podendo ocorrer até o Ceará. O segundo ocorre na América Central, nas Índias Ocidentais, compreende 44 espécies com inflorescências delicadas e pétalas alvas (Aguirre-Santoro et al. 2016; Aguirre-Santoro 2017).
Wittmackia foi inicialmente descrito como o subg. Pironneava Gaudch. (gen. Aechmea),
e foi descrito para comportar a Aechmea lingulata (Sousa & Wanderley 2000). Posteriormente, Mez. em 1889 elevou este subg. para gênero Wittmackia, e apresentou como typus a espécie
Wittmackia lingulata (Sousa & Wanderley 2000; Aguirre-Santoro 2017). Posteriormente, este
gênero foi sinonimizado em Aechmea (Smith 1955).
Uma extensa revisão filogenética e taxonômica da Aliança Ronnbergia propôs o monofiletismo desse táxon com base na formação de dois grandes gêneros: Ronnbergia, com plantas de inflorescência simples e flores vistosas, com pétalas pigmentadas e corolas tubulares (associadas à ornitofilia); e Wittmackia, com espécies com flores coplanares, pouco vistosas, pétalas alvacentas ou raramente verdes, corolas curtas (associadas à melitofilia) (Aguirre-Santoro et al. 2016; Aguirre-(Aguirre-Santoro 2017).
Atualmente, o gênero Wittmackia apresenta as espécies do complexo Aechmea lingulata e Hohenbergia subg. Wittmackiopsis, com alto suporte filogenético e grande similaridade de características florais (Aguirre-Santoro et al. 2016). Entretanto, as relações evolutivas e biogeográficas que forçaram a formação de dois centros de diversificação ainda não estão esclarecidas (Aguirre-Santoro et al. 2015; Aguirre-Santoro 2017).
2.5 A polinização em Bromeliaceae
A presença de corolas tubulares com grande produção de néctar (Faegri & Van der Pijl 1979; Kessler & Krömer 2000), principalmente nos grupos de evolução recente (Aguirre-Santoro et al. 2016) sugerem uma dominância da ornitofilia como principal sistema de polinização em Bromeliaceae, contrastando com muitos grupos de angiospermas, uma vez que a polinização por insetos é normalmente mais difundida do que por animais vertebrados (Machado & Semir 2006). Acredita-se que 85% das espécies de Mata Atlântica são polinizadas por beija-flores (Araújo et al. 2004). Ademais, cerca de 30% dos recursos florais proveniente das angiospermas em florestas atlânticas provem de bromélias (Buzato et al. 2000). Todavia, dentre os principais agentes de polinização, destacam-se os beija-flores com maior potencial de polinização, morcegos, esfingídeos e abelhas (Benzing 2000; Araújo et al. 2004; Siqueira-Filho & Leme, 2006; Givnish et al. 2014). Entretanto, é provável que o ancestral comum das bromeliáceas tenham sido entomófilos (Givnish et al. 2014).
Acredita-se que a ornitofilia tenha surgido no ancestral das Tillandsioideae, e novamente na base das Pitcairnioideae, Puyoideae e Bromelioideae (Givnish et al. 2014), e é
uma das principais aquisições evolutivas dos grupos mais ricos nas bromélias. Entretanto, a reversão de um sistema ornitófilo para um sistema entomófilo evolui pelo menos sete vezes apenas em Bromelioideae (Givnish et al. 2014).
Embora apresentem corola essencialmente tubular, uma série de bromélias são documentadas como “bromélias de corola curta” (Kamke et al. 2011), isto é, apresentam um tubo floral relativamente curto quando comparado ao bico dos beija-flores. Acredita-se que este seja um dos principais indicativos da reversão ornitofilia-entomofilia documentadas por Givnish et al. (2014). Estudos de biologia floral com estas espécies mostram uma maior taxa de visitação por abelhas (Benzing, 2000; Araújo et al. 2004; Siqueira-Filho & Leme 2006; Kamke et al. 2009; Rios et al. 2010; Kamke et al. 2011; Schmid et al. 2011;) em detrimento dos beija-flores. Acredita-se que a melitofilia seja um dos importantes fatores que auxiliam na manutenção reprodutiva destas espécies de corola curta.
As abelhas são vistas visitando uma infinidade de bromeliáceas, em todas as subfamílias (Benzing 2000; Nara & Webber 2002; Araújo et al. 2004; Lenzi et al. 2006; Siqueira-Filho & Leme 2006; Kamke et al. 2009; Givnish et al. 2014), tanto como oportunistas (Canela & Sazima 2005; Oda & Oda 2007; Santo et al. 2009; Bastos et al. 2017), como polinizadoras efetivas (Araújo et al. 2004; Rios et al. 2010; Machado De Souza 2012;). Além disso, podem surgir sistemas de polinização misto, onde tanto a entomofilia como a ornitofilia têm igual importância para a polinização (Canela & Sazima 2005; Kamke et al. 2011; Zanella et al. 2012).
2.6 Mecanismos de isolamento reprodutivo em bromélias simpátricas
As bromélias são espécies basicamente neotropicais e dominam as mais diversas fitofisionomias onde ocorrem, sendo que muitas espécies, gêneros e subfamílias vivem em simpatria. A coesão de espécies pouco relacionadas não acarreta grandes problemas na reprodução, uma vez que mecanismos excludentes e barreiras reprodutivas já devem estar instaladas entre os taxa, em especial o distanciamento genético (Benzing 2000; Rieseberg & Willis 2007; Karasawa 2009; Givnish et al. 2014).
Apesar das bromélias constituírem um grupo de grande importância econômica e para ornamentação (Benzing 2000; Souza 2013), pouco se sabe acerca dos sistemas de cruzamento em Bromeliaceae. Acredita-se que a alogamia seja o sistema mais difundido, funcionando como um estado plesiomórfico. Entretanto, pesquisas recentes debatem sobre o posicionamento do componente reprodutivo mais “primitivo” em Bromeliaceae. Ademais, uma vasta literatura sobre biologia e morfologia floral apontam para a existência de diversos sistemas de cruzamento (Benzing 2000; Machado & Semir 2006; Siqueira-Filho & Leme 2006; Zanella et
al. 2012; Souza et al. 2017). Atualmente, acredita-se que a autoincompatibilidade seja o sistema reprodutivo mais difundido na família (Benzing 2000; Givnish et al. 2014; Souza et al. 2017). Diversos estudos em Bromeliaceae sugerem que a autogamia pode ter evoluído como resposta a simpatria das espécies, potencializando o sucesso reprodutivo (Vervaeke et al. 2001; Wendt et al. 2002; Zanella et al. 2012; Matallana et al. 2010, 2016; Neri et al. 2017). Dessa maneira, a autogamia funciona como barreira reprodutiva, onde a contaminação do gineceu pelo auto-pólen impede a deposição de pólen heteroespecífico no estigma. Este tipo de barreira reprodutiva é principalmente relatado em espécies que compartilham polinizadores (Matallana et al. 2010; Neri et al. 2017).
A autogamia em espécies correlacionadas pode evoluir de uma maneira extrema para casos em que funcione como barreira reprodutiva. Estas barreiras podem ocorrer através da deposição do pólen no estigma antes da flor entrar em antese, através da protandria (Martinelli 1994; Anderson 2012), de maneira que a superfície estigmática torne-se parcialmente ou totalmente recoberta de pólen, impedindo a deposição de pólen heteroespecífico (Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Anderson 2012). Embora a protandria seja um mecanismo para favorecer a alogamia, a deposição de auto-pólen em espécies que possuem o estigma na mesma altura que as anteras é um potencializador da autogamia (Jain 1976; O´Neill & Roberts 2002; Takhtajan 2009; Anderson 2012). Flores congestas e com recurso floral abundante, também podem ser selecionadas positivamente, pois permitem ao polinizador forragear em uma mesma inflorescência, favorecendo a geitonogamia (Faegri & Van der Pijl, 1979; Wendt et al., 2002; Rech et al. 2014).
Outro tipo de barreira reprodutiva que permite a coesão de espécies relacionadas são as barreiras pós-polinização (Benzing 2000; Rieseberg & Willis 2007; Widmer et al. 2009; Matallana et al. 2016; Souza et al. 2017). Nesse tipo de isolamento, ocorre interrupção do crescimento do tubo polínico em alguma porção do gineceu (Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002). Em linhas gerais, este tipo de isolamento é descrito para as hibridações ou incompatibilidades (Wendt 1999; Vervaeke et al. 2003; Souza et al. 2017).
Pode-se classificar as barreiras pós-polinização como sendo esporofíticas ou gametofíticas (Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Matallana et al. 2016). As gametofíticas são incompatibilidades/incongruência definidas pelo genoma haploide do grão de pólen em interação com o genoma diploide do pistilo. Este tipo de barreira é análogo ao sistema antígeno-anticorpo, e existem alelos S codominantes que produzem glicoproteínas diferentes. Em um cruzamento hipotético S1S2 materno e S1S3 paterno, haverá incompatibilidade do genoma materno pelos grãos de pólen S1, só havendo crescimento polínico nos grãos de pólen com alelo
S3. Este tipo de barreira é do tipo “cumulativa” e seus efeitos são somados ao longo do gineceu, até a completa interrupção do tubo polínico em alguma porção do estilete (Geoffrey 1992; Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Karasawa 2009; Matallana et al. 2016).
Nas barreiras esporofíticas, a determinação da incompatibilidade é definida pelo genótipo diploide do micrósporo, antese da meiose. Neste tipo de atividade ocorre dominância total dos genes (S1>S2>S3>S4). Micrósporos S1S2 produzem glicoproteínas S1 exclusivamente, e quando entram em contato com gineceu S1S2 não haverá formação de tubos polínicos. Entretanto, em micrósporos S3S4 haverá produção da glicoproteína S3, e será recebido positivamente por um gineceu S1S2 (Geoffrey 1992; Schifino-Wittmann & Dall Agnol 2002; Karasawa 2009; Matallana et al. 2016; Souza et al. 2017).
Além disso, testes de cruzamento mostram sucesso na hibridização intergenérica de gêneros relacionados (eg. Ananas vs Aechmea), e mesmo os cruzamentos incongruentes podem ser burlados através do método “Cut style pollination”, que consiste na eliminação das barreiras gametofíticas e esporofíticas pela remoção total ou parcial do estilete (Vervaeke et al. 2001; Vervaeke 2002; Souza 2013; Souza et al., 2017). Isto indica que as barreiras reprodutivas ainda não estão bem instaladas, mesmo em gêneros diferentes (Rieseberg & Willis 2007; Widmer et al. 2009).
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Capítulo I
3 Reproductive biology, pollination ecology and flowering phenology of two sympatric bromeliads in the Atlantic Forest of Rio Grande do Norte
Brayan Paiva Cavalcante¹:
¹ Mestrando em Sistemática e Evolução, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Cx. Postal 1524, Campus Universitário, Lagoa Nova CEP 59078-970, Natal - Rio Grande do Norte, Brasil.
E-mail: brayanpaiva93@yahoo.com.br
Abstract: The objective of this study was to describe the floral and reproductive biology of Wittmackia patentissima and Hohenbergia ridleyi, to list floral visitors, to observe if there is
pollen flow between them, as well as to delimit their reproductive seasons and verify the presence of floral asynchronism as a possible reproductive barrier among them. Field observations were carried out in Flona of Nísia Floresta (Rio Grande do Norte state, Northeastern Brazil). Phenology were checked after 60 individuals were marked and accompanied through their floral development. The aroma of the flowers was tested with a nose bioassay. Tests of viability and germination of pollen grains and for stigmatic receptivity were conducted during the pre-anthesis, anthesis, and post-anthesis stages. Floral visitors were observed and identified, and verified for the presence of pollen flow. It is noticed that the floral morphology of both bromeliads is similar, they present and aromatized flowers. The flowering was synchronous allowing the pollinators to exchange heterospecific pollen. The main floral visitors were the bees, however, another 15 spp. of visitors were identified. It is perceived that the pollen flow is high and the flowering overlap, however there is no formation of hybrids, which indicates that others barriers are acting to maintain species coehesion.
Key-words: Entomophily. Floral asynchronism. Hohenbergia ridleyi. Poales. Short corola bromeliads. Wittmackia patentissima.
3.1 Introdução:
Bromeliaceae (73 gêneros / 3550 espécies; Butcher & Gouda 2017) é uma família de monocotiledôneas neotropicais cuja rápida diversificação, principalmente nos últimos 16 milhões de anos, é frequentemente associada à evolução de diferentes estratégias reprodutivas (Benzing 2000; Givnish et al. 2011, 2014). A presença de corolas tubulares com grande produção de néctar (Faegri & Van der Pijl 1979; Kessler & Kromer 2000), principalmente nos grupos de bromélias de evolução recente (Aguirre-Santoro et al. 2016) sugerem uma dominância da ornitofilia como principal sistema de polinização, contrastando com muitos grupos de angiospermas, uma vez que a polinização por insetos é normalmente mais difundida do que por animais vertebrados (Machado & Semir, 2006). Cerca de 85% das espécies de bromélia da Mata Atlântica são polinizadas por beija-flores, entretanto, morcegos, esfingídeos e abelhas reportados como polinizadores efetivos (Araújo et al. 1994; Benzing 2000; Siqueira-Filho & Leme, 2006; Givnish et al. 2014).
Devido as bromélias serem uma importante fonte de recurso para seus polinizadores, em especial para beija-flores, a probabilidade de compartilhamento desse vetor é grande, e o fluxo de polínico entre espécies relacionadas deve ser ainda maior (Fischer 1994; Rieseberg & Willis 2007). Aliado a isso, o assincronismo entre estações reprodutivas de espécies diferentes pode vir a ser uma das principais barreiras ao fluxo de pólen entre espécies simpátricas (Coyne & Orr 2004; Baack et al. 2015).
Características mais finas relacionadas à biologia floral, tal como receptividade estigmática, maturação, disponibilidade e vigor dos grãos de pólen também podem estar relacionados com os mecanismos de coesão das espécies (Levin 1971; Coyne & Orr 2004; Baack et al. 2015). Além dos aspectos reprodutivos por si só, o conhecimento acerca da biologia floral e reprodutiva das espécies é essencial para se preservar e conservar espécies de plantas (Martinelli et al. 2008; Martinelli & Moraes 2013).
