Detailansicht
Ecology and evolution of domatia in Pyxidantheae (Melastomataceae)
Viktoria Chiara Wieser
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.79064
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24446.50703.692532-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Acarodomatien, auch Blattdomatien genannt, wurden bei über 2500 Pflanzenarten beobachtet und können Milben und andere kleine Arthropoden als potentielle Mutualisten beherbergen. Acarodomatien befinden sich meistens auf der abaxialen Seite eines Blatts, in den Achseln der Blattnerven und bestehen aus einem kleinen Hohlraum verdeckt durch Haare, Blattnerven oder taschenartigem Gewebe. Milben können für Pflanzen mit Domatien nützlich sein, indem sie Pilze, Bakterien und Flechten, die auf Blättern wachsen, fressen oder indem sie kleine Herbivoren jagen. Die Pflanzen wiederum bieten den Milben Unterschlupf, um sich zu häuten oder Eier abzulegen. Da sich Forschung zu Acarodomatien meist auf landwirtschaftlich bedeutsame Pflanzen in temperaten Regionen konzentriert, gibt es wenige Studien zum Mutualismus zwischen tropischen Pflanzen mit Domatien und Milben. Um diese Forschungslücke zu schließen, untersuchte ich die Domatien der neotropischen Tribus Pyxidantheae (Melastomataceae), bestehend aus über 200 Arten in den Gattungen Blakea P.Browne und Chalybea Naudin, die trotz ihres Vorkommens in relativ ähnlichen Ökosystemen, feuchter Regenwald, eine große morphologische Vielfalt an Domatien-Typen zeigen. Um die Ökologie und Evolution von Domatien in Pyxidantheae zu erforschen, evaluierte ich Domatienpräsenz und -typ bei 150 Arten mit Belegen aus Online-Archiven und fünf Herbarien. Um den evolutionären Hintergrund zu verstehen, führte ich „ancestral character estimations“ und „stochastic character mapping“, mit Präsenz/Absenz und mit den verschiedenen Domatientypen, durch. Ich prüfte den Zusammenhang zwischen Klimabedingungen, Temperatur, Niederschlag und Höhenlage, und Domatienpräsenz mit phylogenetischen ANOVAs. Ich führte Feldarbeit in Kolumbien für zwei Monate durch, in der ich Domatienpräsenz dokumentiert und Bewohner der Blätter von acht Blakea-Arten an sieben Standorten gesammelt habe. Ich analysierte Diversität mit dem Shannon Index basierend auf meinen Arthropoden-Morphotypen. Um mikroklimatische Effekten zu evaluieren, erfasste ich Blattalter und Sonnenexposition bei fünf Individuen von Blakea quadrangularis. Durch die Auswertung der Herbarbelege, konnte ich 26 weitere Arten zu den zuvor 30 beschriebenen Arten mit Domatien hinzufügen und stellte fest, dass Domatien in Pyxidantheae mehrfach unabhängig evolviert sind. Manche Domatientypen, wie Haarbüschel oder taschenförmige Domatien, entwickelten sich mehrmals konvergent in der Tribus, während andere auf bestimmte Kladen beschränkt sind. Ich fand keine signifikante Korrelation zwischen klimatischen Bedingungen und Domatienpräsenz. Allerdings fand ich Hinweise darauf, dass Mikroklima, wie Sonnenexposition, beeinflussen könnte ob ein Blatt Domatien ausbildet oder nicht. In meiner Investigation hatten junge Blätter öfter Domatien als alte Blätter. Da ich nur unidentifizierbare Eier in Blakea podagrica Triana und erwachsene Arthropoden in anderen Arten gefunden habe, könnte es darauf hinweisen, dass Saisonalität nicht nur die Domatienentwicklung, sondern auch die Entwicklungsstufe in der sich Bewohner gerade befinden, beeinflusst. In meiner Masterarbeit habe ich makroevolutive mit makro- und mikroökologischen Methoden kombiniert um Prozesse zu enthüllen die in der Evolution und Ökologie von Domatien involviert sind. Mit dieser Arbeit liefere ich die Basis für zukünftige Investigationen um die Ökologie von tropischen Milben-Pflanzen Mutualismen mediiert durch Domatien zu verstehen und schlage konkret vor wie man meine Erkenntnisse vertiefen könnte.
Abstract
(Englisch)
Acarodomatia, sometimes also called leaf domatia, have been observed in over 2500 plant species and can house mites and other small arthropods as potential mutualists. Acarodomatia usually sit on the abaxial side of a leaf, in the axils of leaf veins and consist of a small cavity obstructed by hairs, veins or pocket-like tissue. Mites can be beneficial to domatia-bearing plants by feeding on fungi, bacteria and lichen growing on its leaves or predating on small herbivores. In turn, the plants provide shelter for the mites to moult or lay their eggs. Since research on acarodomatia primarily focuses on agriculturally significant plants in temperate regions, there are few studies on the mutualism between tropical plants with domatia and mites. To address this research gap, I studied the domatia of the neotropical tribe Pyxidantheae (Melastomataceae), comprising over 200 species in the genera Blakea P.Browne and Chalybea Naudin, which shows great morphological diversity in domatia types, despite growing in relatively similar ecosystems, moist rainforest. To explore the ecology and evolution of domatia in Pyxidantheae I assessed domatia presence and type of 150 species with specimens from online repositories and five herbaria. To understand the evolutionary background, I performed ancestral character estimations and stochastic character mappings with presence/absence and the different types of domatia. I tested for a correlation between climatic conditions, temperature, precipitation and elevation, and the presence of domatia with phylogenetic ANOVAs. I conducted fieldwork in Colombia for two months, recording domatia presence and collecting inhabitants from leaves of eight Blakea species across seven sites. I analysed diversity using the Shannon index based on my arthropod morphotypes. To assess microclimatic effects, I recorded leaf age and sun exposure in five individuals of Blakea quadrangularis. By assessing herbarium specimens, I added 26 more species to the 30 species previously described to have domatia and found that domatia have multiple evolutionary origins in Pyxidantheae. Some types of domatia, like hair tufts and marsupiform pockets, evolved multiple times convergently in the tribe, while others are restricted to certain clades. I found no significant correlation between climatic conditions and domatia presence. However, I did find evidence that the microclimate, like sun exposure, may influence if a leaf develops domatia or not. In my investigation young leaves had domatia more often than old leaves. Since I only found unidentifiable eggs in Blakea podagrica Triana and adult arthropods in other species, it seems that seasonality not only influences domatia development but also the developmental stage the inhabitants are in. In my thesis, I combined macroevolutionary with macro- and microecological methods to unveil processes involved in the evolution and ecology of domatia. With this work, I provide the basis for further investigations to understand the ecology of tropical mite-plant mutualisms mediated by domatia and make concrete suggestions on how to expand upon my findings.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Acarodomatien Tier-Pflanzeninteraktionen Makroevolution Pyxidantheae Tropische Ökologie
Schlagwörter
(Englisch)
Acarodomatia Plant-animal interactions Macroevolution Pyxidantheae Tropical ecology
Autor*innen
Viktoria Chiara Wieser 
Haupttitel (Englisch)
Ecology and evolution of domatia in Pyxidantheae (Melastomataceae)
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
38 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Agnes Dellinger
Klassifikationen
42 Biologie > 42.21 Evolution ,
42 Biologie > 42.97 Ökologie. Sonstiges
AC Nummer
AC17617769
Utheses ID
77022
Studienkennzahl
UA | 066 | 832 | |