Evolution of pollinator specialization and de-specialization in Echinopsis (Cactaceae, Trichocereeae)
Final Report Abstract
- Im Rahmen des Projekts wurde die erste umfassende molekulare Phylogenie für die Gattung Echinopsis und die Tribus Trichocereeae rekonstruiert (Manuskript in review). Die Publikation ist die bislang umfangreichste molekularphylogenetische Arbeit in der Familie. Es ist zugleich die erste Arbeit, die detailliert die Evolution von Blütensyndromen und Wuchsformen bei Kakteen untersucht, und Chromosomenzahlen in einen phylogenetischen Kontext stellt. - Aufgrund der Kombination dieser molekularen Ergebnisse mit morphologischen Daten wird Echinopsis wieder in kleinere Gattungen aufgespalten werden, unter Verwendung bereits existierender Gattungsnamen, aber mit zahlreichen Neukombinationen. Ebenso müssen die Gattungen Borzicactus und Vatricania wiederhergestellt werden. - Die auf die gesamte Familie ausgedehnte Untersuchung zur Evolution von Blütensyndromen zeigt, dass 50% aller nachweisbaren Bestäuber-„shifts“ von Bienen- zu Kolibribestäubung erfolgten, 23% von Bienen- zu Schwärmerbestäubung. Je 13,5% aller „syndrome shifts“ gehen von Schwärmerblüten (hin zu Bienen- oder Kolibriblüten) und Fledermausblüten (hin zu Kolibri-, Pyraliden- und gemischter Bestäubung) aus. Die Anpassung an Kolibribestäubung scheint hingegen eine evolutive Sackgasse zu sein. - Die blütenbiologischen Studien in Kultur und im Freiland (Nektar, Bütenduft, Bestäubungsökologie) sind eine wichtige Bereicherung der bislang erstaunlich spärlichen Daten die auf diesem Gebiet für südamerikanische Kakteen publiziert wurden. Die Dokumentation eines Nektar-Konzentrationsgradienten und der Nektarresorption sind Nova für die Cactaceae. - Die Anpassung des Blütendufts an neue Bestäubergruppen scheint langsamer vonstatten zu gehen als Modifikationen der Morphologie, Anthese und Nektarproduktion. Blütenduft scheint gerade bei jungen shifts zu neuen Bestäubern phylogenetisch geprägt zu sein. - Für zahlreiche Echinopsis-Arten wurden erstmals die natürlichen Bestäuber nachgewiesen. Pollenanalysen von ca. 400 Bienen erlauben die Unterscheidung in auf Kakteen spezialisierte Bienen und Generalisten. Durch Bestäuber- Ausschlusstests bei drei Echinopsis-Arten konnte gezeigt werden, dass der Reproduktionserfolg typischer Schwärmerblüten stark von sekundärer Bestäubung durch generalistische, pollensammelnde Bienen abhängt. Erstmalig wurde für eine Echinopsis-Art Kolibrianpassung nachgewiesen. - Die Feldarbeiten konnten außerdem erstmals die Bestäuber einer Gruppe von Blüten aus dem Lobivia-clade dokumentieren, die keinem bekannten „Syndrom“ entsprechen. Diese langröhrigen Blüten ähneln schwärmerbestäubten Blüten, sind jedoch farbig und blühen tagsüber. Blüten diesen Typs werden von pollensammelnden Bienen bestäubt; Blütenmorphologie und Nektar sind Relikte anzestraler Schwärmerbestäubung. - Im Rahmen der Feldarbeiten wurden zwei bislang unbeschriebene, auf Kakteenblüten spezialisierte Bienenarten gefunden, von denen eine bereits beschrieben wurde.
Publications
- 2006. Floral evolution in Echinopsis s.l. and implications on the taxonomy of the genus. 29th Congress of the International Organisation for Succulent Plant Studies, Zürich, Schweiz
Schlumpberger, B.O.
- 2006. Multiple floral syndrome switches and population-level variation of floral traits in Andean cacti inferred from field observations and molecular data. Evolution 2006, Stony Brook, New York
Schlumpberger, B.O. & Renner, S.S.
- 2008. Phylogeny and evolution of Echinopsis s.l. (Cactaceae). 59° Congresso Nacional de Botânica & 30th Congress of the International Organisation for Succulent Plant Studies, Natal, Brazil
Schlumpberger, B.O.
- 2008. Reproductive assurance through secondary pollinators in hawkmoth-adapted cactus flowers. Botany 2008, Vancouver, Kanada
Schlumpberger
- 2008. The cactus-specialist bees of the genus Brachyglossula Hedicke (Hymenoptera, Colletidae): notes on host associations and description of a new species. Journal of the Kansas Entomological Society 81: 84-91
Roig-Alsina, A., Schlumpberger, B.O.
- 2009. Evolution of flower-pollinator interactions: an Andean cactus with extreme population-level variation of floral characters. Systematics 2009, Leiden, Niederlande
Schlumpberger, B.O.
- 2009. More on the phylogeny and evolution of Echinopsis s.l. Inter-Congress Meeting of the International Organisation for Succulent Plant Studies, Bonn
Schlumpberger, B.O.
