Tese
Condicionalidade nas interações ecológicas: características morfológicas e variações fenológicas afetando o sistema Malpighiaceae-formiga-herbívoros
Conditionality in ecological interactions: morphological and phenological variations affecting the Malpighiaceae-ant-herbivore system
Registro en:
Autor
Siquieroli, Andréa Andrade Vilela
Institución
Resumen
The ecological interactions are diverse and the results may vary in response to biotic and
abiotic factors. Plants and ants can be associated through sugary secretions produced by
extrafloral nectaries (EFNs) and the ants can also get honeydew produced by Hemiptera.
Authors have demonstrated the positive effects of such interactions, however the magnitude
of benefits can vary depending on morphology, physiology and behavior of ants, as well as on
variations in plants reproductive events and the overlap degree between the interacting
species. The Cerrado has numerous EFNs bearing plants associated with ants and honeydew
producing Hemiptera and presents a seasonal phenology. Considering Malpighiaceae-antsherbivores
as a model system in Cerrado, the aims were to evaluate the outcomes of ant-planthemiptera
interaction considering two species of ants with different physiological and
ecological adaptations to interaction (Camponotu crassus (Formicinae) and Ectatomma
tuberculatum (Ectatomminae). Analyze the effects of phenological changes in ants and
endophytic endophytic herbivores (Curculionids) overlap and the consequences for
Banisteriospsis laevifolia and to verify the flowering strategy (synchronized or sequential) in
the community composed by B. laevifolia, Banisteriospsis malifolia, Banisteriospsis
campestris and Peixotoa tomentosa and the effects of different degrees of overlapping to
herbivory and fruit production. The results confirmed the hypothesis of intraspecific
competition of mealybugs by ant’s protection, as well as the effects of the biology of ant
species in the results of interactions. The phenological changes were also proven, associated
with changes in climatic factors of temperature and precipitation. The phenological variations
of B. laevifolia promoted asynchrony with Curculionids and greater overlap with a sympatric
species, P. tomentosa. These changes affected the ant-plant-herbivore and plant-plant
interactions and confirmed the hypothesis that changes in phenology are able to affect the
outcomes of key interactions and consequently the reproductive success of plants. Regarding
the flowering patterns in communities, there was a differential effect on herbivory and fruit
production for the four species studied. Such effects were species-specific and dependent on
the closed association of these species with their pollinators and associated herbivores. The
mathematical model was reliable and able to estimate the species-specific responses in
situations of continuous phenological changes. Understanding how plants and animals interact
is a key to understand important features of evolutionary processes. The integration of field
investigations, ecological theories and mathematical models allows us to interpret the cross of
important ecological interactions, describe the evolution of life history of organisms and the
effects for the establishment and maintenance of the species over time. Thus, the present work
contributed to a growing area of research about the inherent diversity of interactions
associated with current environmental variations, making it a relevant study for a greater
understanding of the ecology of the interactions and the conservation of natural communities. Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Tese (Doutorado) As interações ecológicas são diversas e os resultados podem variar em resposta a
fatores bióticos e abióticos. Plantas e formigas podem se associar por meio de secreções
açucaradas produzidas por nectários extraflorais (NEFs) e as formigas também podem receber
alimento de hemípteros produtores de honeydew. Autores demonstram os efeitos positivos de
tais interações, porém a magnitude desses benefícios pode variar em função de características
morfológicas, fisiológicas e comportamentais das formigas, assim como de variações nos
eventos reprodutivos das plantas e na sobreposição entre as espécies interagentes. O Cerrado
apresenta inúmeras espécies com NEFs que se associam com formigas e hemípteros
produtores de honeydew e tem como caraterística a sazonalidade com possíveis variações
fenológicas das espécies entre os anos. Tendo o sistema Malpighiaceae-formigas-herbívoros
como modelo no Cerrado, os objetivos foram avaliar as variações nos resultados da interação
formiga-planta-hemíptero considerando duas espécies de formigas com diferentes adaptações
fisiológicas e ecológicas para a interação (Camponotus crassus (Formicinae) e Ectatomma
tuberculatum (Ectatomminae). Analisar os efeitos de variações fenológicas nas taxas de
sobreposição de espécies de formigas e herbívoros endofiticos (Curculionideos) e as
consequências para a espécie Banisteriopsis laevifolia, além de verificar o padrão de floração
(sincronizado ou sequencial) na comunidade formada pelas espécies B. laevifolia,
Banisteriopsis malifolia, Banisteriopsis campestris e Peixotoa tomentosa e os efeitos de
variações na sobreposição para as taxas de herbivoria e produção de frutos. Os resultados
corroboraram a hipótese da competição intraespecífica das cochonilhas pela proteção das
formigas, assim como os efeitos da biologia das espécies de formigas no resultado da
interação. As variações fenológicas também foram comprovadas e associadas às mudanças
nos fatores climáticos de temperatura e precipitação. As variações fenológicas ocorridas com
a B. laevifolia promoveram uma assincronia com os curculionídeos e uma maior sobreposição
com a espécie simpátrica, P. tomentosa. Essas alterações impactaram as interações formigaplanta-
herbívoro e planta-planta e confirmam a hipótese que alterações nos eventos
fenológicos são capazes de afetar o resultado de interações chaves e, consequentemente, o
sucesso reprodutivo das plantas. Em relação aos padrões de floração nas comunidades, houve
um efeito diferencial na herbivoria e na produção de frutos para as quatro espécies estudadas.
Tais efeitos foram espécie-específicos e dependentes da íntima associação dessas espécies
com seus agentes polinizadores e herbívoros associados. O modelo matemático desenvolvido
mostrou-se confiável e capaz de estimar as respostas espécie-específicas em situações de
contínuas variações fenológicas. Compreender como as plantas e animais interagem é a chave
para entender traços importantes dos processos evolutivos. A integração entre as
investigações de campo, as teorias ecológicas e os modelos matemáticos nos permite
interpretar a condicionalidade de importantes interações ecológicas, descrever a evolução da
história de vida dos organismos e os efeitos para o estabelecimento e manutenção das espécies
ao longo do tempo. Assim sendo, o trabalho contribuiu para uma crescente área de pesquisa
sobre a inerente diversidade de interações associadas às atuais variações ambientais, tornando
o estudo relevante para uma maior compreensão sobre a ecologia das interações e a
conservação das comunidades naturais.