A diversidade de estratégias de biologia reprodutiva e polinização dos gêneros Parodia Speg. E Gymnocalycium Pfeiff. ex Mittler (Cactaceae)

Abstract

A América do Sul é uma região de grande endemismo de cactáceas globosas, principalmente na região temperada do continente. No sul do Brasil e no noroeste da Argentina, destacam-se respectivamente os gêneros Parodia e Gymnocalycium. Esses gêneros possuem um alto grau de ameaça de extinção, devido à fragmentação de habitat natural e coleta ilegal de espécimes na natureza. A presente tese trabalhou com cinco espécies do gênero Parodia (P. haselbergii, P. graessneri, P. linkii, P. ottonis e P. rechensis), no sul do Brasil, e uma espécie do gênero Gymnocalycium (G. bruchii), na região de Córdoba (Argentina), com o objetivo de aprofundar o conhecimento sobre a biologia reprodutiva e a polinização dessas espécies. Para o gênero Parodia, foram realizados testes de sistema reprodutivo, isolando as flores e submetendo-as aos tratamentos de polinização manual cruzada, autopolinização manual, autopolinização espontânea e polinização natural. Testes de germinação foram realizados para identificar o perfil germinativo dessas plantas. Os polinizadores foram identificados e foram mensuradas suas frequências de visitas, bem como a caracterização da conduta durante a interação. Para G. bruchii, foi analisada a conduta dos polinizadores envolvidos em um sistema de flores dioicas. Como resultados, foi descrito o sistema auto compatível em quatro espécies: P. haselbergii e P. graessneri como polinizador-dependentes; e P. linkii e P. ottonis como polinizador-independentes. O sistema autoincompatível foi observado em P. rechensis, que também demonstrou reprodução por brotação acentuada em indivíduos expostos ao sol pleno. Além disso, a polinização especializada foi observada em P. haselbergii (beija-flores) e P. graessneri (abelha Augochlora), enquanto as outras três espécies são melitófilas generalistas. Flores protogínicas foram identificadas em P. haselbergii e P. graessneri, sendo o primeiro registro dessa estratégia reprodutiva em cactáceas. Em G. bruchii, os polinizadores efetivos identificados foram coleópteros do gênero Astylus (Melyridae) que utilizavam as flores principalmente como local para cópula. As espécies demonstraram estratégias reprodutivas distintas e que podem estar por trás de mecanismos de especiação, além de explicar os padrões de distribuição geográficas dessas plantas. O entendimento da reprodução de espécies ameaçadas pode ajudar na tomada de decisões para a conservação de populações, que já sofrem com impactos ambientais ou de coleta ilegal excessiva, e planejamentos de reprodução e multiplicação das espécies para conservação in-situ e ex-situ.

South America is a region of great endemism of globose cacti, mainly in the temperate region of the continent. In southern Brazil and northwestern Argentina, the genera Parodia and Gymnocalycium stand out respectively. These genera have a high degree of threat of extinction, due to the fragmentation of natural habitat and illegal collection of specimens in the wild. The present thesis worked with five species of the genus Parodia (P. haselbergii, P. graessneri, P. linkii, P. ottonis and P. rechensis), in southern Brazil, and one species of the genus Gymnocalycium (G. bruchii), in region of Córdoba (Argentina), with the aim of deepening knowledge about the reproductive biology and pollination of these species. For the genus Parodia, reproductive system tests were carried out, isolating the flowers and subjecting them to manual cross-pollination, manual self-pollination, spontaneous self-pollination and natural pollination treatments. Germination tests were carried out to identify the germination profile of these plants. Pollinators were identified and their frequency of visits was measured, as well as the characterization of their behavior during the interaction. For G. bruchii, the behavior of pollinators involved in a dioecious flower system was analyzed. As results, the self-compatible system was described in four species: P. haselbergii and P. graessneri as pollinator-dependent; and P. linkii and P. ottonis as independent pollinators. The self-incompatible system was observed in P. rechensis, which also demonstrated reproduction by enhanced budding in individuals exposed to full sun. Furthermore, specialized pollination was observed in P. haselbergii (hummingbirds) and P. graessneri (Augochlora bee), while the other three species are generalist melithophiles. Protogynous flowers were identified in P. haselbergii and P. graessneri, being the first record of this reproductive strategy in cacti. Protogynous flowers were identified in P. haselbergii and P. graessneri, being the first record of this reproductive strategy in cacti. In G. bruchii, the effective pollinators identified were coleopterans of the genus Astylus (Melyridae) that used the flowers mainly as a place for copulation. The species demonstrated distinct reproductive strategies that may be behind speciation mechanisms, in addition to explaining the geographic distribution patterns of these plants. Understanding the reproduction of threatened species can help in making decisions for the conservation of populations, which already suffer from environmental impacts or excessive illegal collection, and planning for the reproduction and multiplication of species for in-situ and ex-situ conservation.