Publicação: The effect of grooming on plant reproduction: a theoretical approach
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CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
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Marquitti, Flávia Maria Darcie
Resumo
Plantas que oferecem pólen como recurso enfrentam um dilema, pois o mesmo pólen serve
tanto como portador de gametas masculinos quanto como recurso explorado por visitantes
florais. Alguns visitantes, como as abelhas, possuem estruturas especializadas na coleta de
pólen e são capazes de realizar o grooming. O comportamento de grooming dos polinizadores
tem sido referido como uma das maiores barreiras para o sucesso masculino, afetando o
destino do pólen. Outro fator que pode afetar o destino do pólen é a variação na posição e/ou
morfologia dos órgãos reprodutivos, pois pode afetar a colocação do pólen pelas anteras no
corpo do polinizador e a deposição do pólen no estigma. Até o momento, apenas algumas
investigações teóricas tentaram modelar o efeito do grooming na transferência de pólen, e os
estudos empíricos foram limitados a espécies nas quais o movimento do pólen pode ser
rastreado. Assim, devido aos desafios no rastreamento de grãos de pólen individuais, não
sabemos o efeito do grooming e das variações nos órgãos reprodutivos na transferência de
pólen e no acasalamento entre indivíduos de uma população de flores. Usamos uma
abordagem de modelo baseado em agente espacialmente explícito (ABMs) para determinar o
efeito da redistribuição e remoção do pólen na “paisagem do pólen” no corpo do vetor,
afetando o sucesso reprodutivo da planta e o acasalamento entre indivíduos florais, associado
à variação nos órgãos reprodutivos. Para isso, simulamos visitas de vetores de pólen a uma
sequência de diferentes flores em uma população. Em nosso primeiro capítulo, mostramos
que a redistribuição e a remoção do pólen reestruturam a paisagem polínica no corpo da
abelha, de forma a aumentar a entrega de pólen em visitas consecutivas e o número de
doadores de pólen depositados nos estigmas. Portanto, inesperadamente, o grooming pode ter
um efeito positivo no sucesso reprodutivo masculino e feminino durante a reprodução da
planta. No segundo capítulo, as redes de acasalamento foram afetadas tanto pelo
comportamento de grooming quanto pela variação morfológica dos órgãos reprodutivos, com
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o grooming tornando as populações menos conectadas e mais especializadas. A ausência de
grooming, aliada à variação no posicionamento do estigma, torna as populações mais
conectadas e generalistas. O comportamento de grooming quebra a dominância de alguns
indivíduos observada na ausência de grooming, tornando as relações entre os indivíduos mais
bem distribuídas. Indivíduos florais visitados por vetores sem grooming e que apresentam
variação na posição do estigma são reprodutivamente mais generalistas. Nosso modelo prevê
que as espécies polinizadas por vetores que não fazem grooming são mais variáveis na
posição do estigma do que as espécies polinizadas por vetores que fazem grooming. No
entanto, estudos empíricos serão necessários para comprovar as hipóteses que geramos com
nosso modelo, permitindo maior conhecimento dos efeitos sofridos pelo componente
masculino que podem afetar a transferência de pólen.
Abstract
Plants that offer pollen as a resource face a dilemma, as the same pollen serves both as the
carrier of male gametes and as a resource exploited by floral visitors. Some visitors, like bees,
have structures specialized in pollen collection and are capable of grooming. Pollinator
grooming behavior has been referred to as one of the biggest barriers to male success,
affecting pollen fates. Another factor that can affect the fate of pollen is variation in the
position and/or morphology of reproductive organs, as it can affect pollen placement by
anthers on the pollinator body and pollen deposition on the stigma. To date, only a few
theoretical investigations have attempted to model the effect of grooming on pollen transfer,
and empirical studies have been limited to species in which pollen movement can be tracked.
Thus, due to challenges in tracking individual pollen grains, we do not know the effect of
grooming and variations in reproductive organs on pollen transfer and mating between
individuals of a flower population. We use a spatially explicit agent-based modeling (ABMs)
approach to determine the effect of pollen redistribution and removal in the “pollen
landscape” on the vector body, affecting plant reproductive success and mating between floral
individuals, associated with variation in reproductive organs. For this, we simulate visits of
pollen vectors to a sequence of different flowers in a population. In our first chapter, we
showed that pollen redistribution and removal restructure the pollen landscape in the body of
the bee, in a way that increases the pollen delivery in consecutive visits and the number of
pollen donors deposited on the stigmas. Therefore, unexpectedly, grooming can have a
positive effect on male and female reproductive success during plant reproduction. In the
second chapter, the mating networks were affected both by the grooming behavior and by the
morphological variation of the reproductive organs, with the grooming making populations
less connected and more specialized. The absence of grooming, together with the variation in
the positioning of the stigma, makes populations more connected and generalist. The
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grooming behavior breaks the dominance of some individuals observed in the absence of
grooming, making the relationships between individuals better distributed. Floral individuals
visited by vectors without grooming and that have variation in stigma position are
reproductively more generalists. Our model predicts that species pollinated by non-grooming
vectors are more variable in stigma position than species pollinated by grooming vector.
However, empirical studies will be necessary to prove the hypotheses we generated with our
model, allowing greater knowledge of the effects suffered by the male component that can
affect pollen transfer.
Palavras-chave
Características florais, Paisagem de pólen, Modelo baseado em agente espacialmente explícito, Variação morfológica, Métricas de rede, Transporte de pólen, Entrega de pólen, Movimento do pólen, Transferência de pólen, Camadas de pólen, Colocação de pólen, Morphological variation, Spatially explicit agent-based model, Floral traits, Pollen carryover, Pollen transfer, Network metrics, Pollen delivery, Pollen placement, Pollen landscape, Pollen layering, Pollen movement
Citação
MARCELO, Vanessa Gonzaga. The effect of grooming on plant reproduction: a theoretical approach. 2023. 92 f. Tese (Doutorado em Ecologia, Conservação e Biodiversidade) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.8049.
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