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Exploring how stamen morphology changes across elevation and pollination systems in Merianieae (Melastomataceae)
Fabian Polz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Botany
Betreuer*in
Agnes Dellinger
DOI
10.25365/thesis.77981
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28951.52992.816525-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Tribus Merianieae (Melastomataceae) hat unterschiedliche Strategien zur Optimierung des Pollentransfers evolviert, indem sie auf Bestäuber variierender Qualität und Quantität setzt. In höheren Lagen haben extremere abiotische Bedingungen zu einer Verschiebung von Vibrationsbestäubung durch Bienen hin zu Bestäubung durch Sperlingsvögel oder gemischte Vertebratengruppen (z. B. Kolibris, Fledermäuse, Nagetiere) geführt. Bienen, die in tiefen Lagen häufig, in höheren jedoch seltener vorkommen, werden als Bestäuber geringer Qualität betrachtet, da sie Pollen primär als Futter ihrer Larven sammeln. Im Gegensatz dazu sind fruchtkörperverzehrende Sperlingsvögel und nektarfressende Vertebraten qualitative Bestäuber, da sie große Mengen Pollen mit geringen Verlusten transferieren. Mit Bestäuberverschiebungen gehen Veränderungen in Bestäuberbelohnungen und Pollenverbreitungsstrategien einher, die sich in angepassten Staubblattmerkmalen manifestieren. Mittels vergleichender morphometrischer Analysen untersuchte ich die Anpassungen der Staubblätter entlang von Höhengradienten sowie in Abhängigkeit von Bestäuberqualität, -quantität, sowie Pollendosierungsmechanismen. Durch Computertomographie-(CT)-Scans an Staubblättern von 69 Merianieae-Arten erfasste ich quantitativ mittels der Software Amira die wesentlichen Merkmale (Antherenlänge, Anhängselvolumen, Konnektivvolumen, Porengröße und Thekenvolumen). Durch phylogenetische lineare Regressionsanalysen und Hauptkomponentenanalyse untersuchte ich, wie sich die Staubblattmorphologie in Reaktion auf Bestäubungssysteme und Höhenlage verändert. Sperlingsvogel-bestäubte Arten weisen signifikant größere Konnektivanhängsel auf, was auf die Evolution der Fruchtkörperbelohnung und explosiven Pollenfreisetzung rückzuführen ist. Arten, die von gemischten Vertebratengruppen bestäubt werden, zeigen Trends zu größeren Poren sowie erhöhtem Konnektiv- und Thekenvolumen, was Anpassungen an das gemischte Vertebraten-Bestäubungssystem nahelegt. In bienenbestäubten Arten vergrößern sich Konnektivanhängsel, Porengrößen und Thekenvolumen signifikant mit zunehmender Höhenlage, was möglicherweise die Pollenverbreitung in Regionen mit geringer Bienendichte erleichtert. Diese Studie liefert neue Erkenntnisse zur Evolution der Staubblattmorphologie und zu Bestäubungssyndromen in Merianieae. Der vergleichende morphometrische Ansatz stellt die erste detaillierte Quantifizierung innerer Staubblattvolumina innerhalb der Melastomataceae dar und bildet eine Grundlage für weiterführende Analysen der komplexen evolutionären Mechanismen porizider Staubbeutel.
Abstract
(Englisch)
The tribe Merianieae (Melastomataceae) has evolved several strategies to optimize pollen transfer by relying on pollinators of varying quality and quantity. At higher elevations, harsher abiotic conditions have driven shifts from buzz-pollination by bees to passerine birds or mixed vertebrate pollinators (i.e., hummingbirds, bats, rodents). Bees, abundant at lower elevations but scarce at higher ones, forage for pollen and are thus low-quality pollinators. In contrast, fruitbody-foraging passerines and nectar-foraging vertebrates (NFV) are high-quality pollinators, transferring large amounts of pollen with little loss. Since pollinator rewarding and pollen dispersal strategies have changed concomitantly with pollinator shifts, stamen traits have also changed markedly. Using comparative morphometric analyses, I examined stamen morphological adaptations along elevational gradients, variations in pollinator quality and quantity, and pollen dispensing mechanisms. I conducted computed tomography (CT) scans of stamens of 69 Merianieae species, measuring key traits (anther length, appendage volume, connective volume, pore size and thecal volume) with AMIRA software. I assessed how stamen morphology evolved in response to pollination systems and elevation by phylogenetic Linear Regression Models and phylogenetic Principal Component Analyses. Passerine-pollinated species exhibit significantly larger bulbous connective appendages, indicating a shift toward food-body rewards and explosive pollen expulsion. NFV-pollinated species show trends toward larger pore size, as well as increased connective and thecal volumes, suggesting distinct adaptations for the NFV-syndrome, though these differences were not significant. Among bee-pollinated species, appendage volume, pore size, and thecal volume increase significantly with elevation, likely facilitating pollen dispersal in environments with low bee abundance. This study provides insights into the evolution of stamen morphology and pollination syndromes in Merianieae. The comparative morphometric approach represents the first detailed quantification of internal stamen volumes within Melastomataceae and serves as a foundation for further analyses to determine the intricate evolutionary processes occurring within poricidal anthers.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Merianieae Melastomataceae Vibrationsbestäubung Bestäuberverschiebung Höhenlage Staubblattmorphologie Pollendosierung Konnektivanhängsel Konnektiv Anhängsel Porengröße Thekenvolumen Konnektivvolumen Anhängselvolumen Sperlingsvogelbestäubung gemischte Vertebratengruppenbestäubung Bestäubunssyndrome Porizide Anthere AMIRA Bestäuberquantität Bestäubereffizienz
Schlagwörter
(Englisch)
Melastomataceae Merianieae buzz pollination elevation stamen morphology pollen dispensing pollen dosing appendage connective pore area pore size thecae thecal volume passerine pollination nectar foraging vertebrate pollination pollination syndromes appendage volume AMIRA connective volume pollinator efficiency pollinator quality pollinator quantity fruitbody pollinator shifts poricidal anther
Autor*innen
Fabian Polz
Haupttitel (Englisch)
Exploring how stamen morphology changes across elevation and pollination systems in Merianieae (Melastomataceae)
Paralleltitel (Deutsch)
Wie sich die Staubblattmorphologie der Merianieae (Melastomataceae) je nach Höhenlage und Bestäubungssystem verändert
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
68 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Agnes Dellinger
Klassifikation
42 Biologie > 42.38 Botanik. Allgemeines
AC Nummer
AC17471118
Utheses ID
75161
Studienkennzahl
UA | 066 | 832 | |