Orientadores: Fernando Roberto Martins, Lucia Garcez Lohmann

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: Integramos biogeografia, ecologia, filogenia e evolução da tribo Bignonieae (Bignoniaceae) para testar as seguintes hipóteses: (1) a área de distribuição geográfica das espécies é positivamente relacionada com sua idade filogenética, conhecida como "hipótese da idade e área", formulada por...

Resumo: Integramos biogeografia, ecologia, filogenia e evolução da tribo Bignonieae (Bignoniaceae) para testar as seguintes hipóteses: (1) a área de distribuição geográfica das espécies é positivamente relacionada com sua idade filogenética, conhecida como "hipótese da idade e área", formulada por J.C. Willis, em 1922 que prevê que espécies antigas ocupariam maiores áreas de distribuição enquanto espécies recentes ocupariam menores áreas (endêmicas); (2) área de distribuição geográfica das espécies é positivamente relacionada com o potencial de dispersão anemocórico das sementes; e (3) o potencial de dispersão anemocórico é negativamente relacionado com a idade filogenética das espécies. Realizamos experimentos em túnel de vento para mensurar o potencial de dispersão anemocórico das sementes medindo sua distância de voo (SFD) e investigamos sua relação com oito atributos morfológicos biomecânicos - tamanho total (STS), tamanho do núcleo seminal (SNS), tamanho das alas (SWS), massa (SM), área (SA), razão entre tamanho do núcleo seminal e tamanho da asa (SNS/SWS), razão entre massa e tamanho da asa (SM/SWS) e razão entre massa e área (SM/SA). Analisamos a relação entre as características biomecânicas das sementes responsáveis por um maior potencial de dispersão com a idade filogenética das espécies e sua distribuição geográfica para investigar a evolução dos caracteres relacionados à maior habilidade de dispersão. Realizamos experimentos para verificar diferenças na morfologia e no potencial de dispersão das sementes de herbário em comparação com sementes coletadas em campo, visando validar estudos com sementes herborizadas. Não encontramos relação entre idade filogenética e área de distribuição. Esta relação parece ser influenciada pela diferença na eficiência de dispersão das espécies, apontada como um importante fator na distribuição, especialmente em espécies anemocóricas. 83% das espécies apresentaram correlação entre variáveis morfológicas e SFD. A razão SM/SA apresentou a maior correlação com SFD (36 espécies). SWS e SA apresentaram correlação positiva com SFD. SNS/SWS e SM/SA apresentaram correlações negativas com SFD, demonstrando que características morfológicas das sementes influenciam seu potencial de dispersão, principalmente massa e área. SFD apresentou correlação positiva com área de distribuição e negativa com idade. SNS apresentou correlação positiva com idade. SM/SA apresentou correlação positiva com idade e negativa com área de distribuição. Os resultados mostraram que espécies com sementes de maiores capacidades de voo possuem maiores áreas de distribuição e são mais recentes, evidenciando uma possível seleção no sentido da redução do núcleo seminal que diminuiu a massa das sementes e consequentemente reduziu a razão massa/área, aumentando a capacidade de voo e o potencial de dispersão da espécie. Inferimos que características morfológicas biomecânicas podem ter sido selecionadas no sentido de aprimorar o potencial de dispersão das sementes, principalmente na combinação entre sua massa e área, favorecendo as espécies mais jovens, possibilitando uma dispersão mais eficiente e a expansão da sua distribuição. Complementarmente, demonstramos que o processo de herborização não afeta significativamente os caracteres morfológicos e a distância de voo das sementes, validando os dados gerados pelo nosso experimento. Conhecimentos sobre distribuição de espécies são importantes para a conservação na região tropical onde a megadiversidade é composta majoritariamente por espécies endêmicas

Abstract: We integrated biogeography, ecology, phylogeny and evolution of the tribe Bignonieae (Bignoniaceae) to test the hypothesis that: (1) geographic range size is positively related with species phylogenetic age - the "Age and Area Hypothesis" - formulated by J.C. Willis (1922) and which states...

Abstract: We integrated biogeography, ecology, phylogeny and evolution of the tribe Bignonieae (Bignoniaceae) to test the hypothesis that: (1) geographic range size is positively related with species phylogenetic age - the "Age and Area Hypothesis" - formulated by J.C. Willis (1922) and which states that older species would have larger geographic range sizes because they had more time to disperse while younger species would have smaller geographic range sizes; (2) range size is positively related with seed wind dispersal potential; and (3) wind dispersal potential is negatively correlated with species age. We used a wind tunnel to experimentally measure the seed wind dispersal potential measuring the seed flight distance (SFD). We analyzed the correlations of SFD with: seed total size (STS), seminal nucleus size (SNS), seed wing size (SWS), seed mass (SM), seed area (SA), ratio SNS/SWS, ratio SM/SWS, and ratio SM/SA. We analyzed the correlations between seed morphological traits related to wind dispersal potential with species phylogenetic age and their extant geographic range size to investigate a possible evolution of the traits related to an improved dispersal. We conducted an experiment to check if there are significant changes in morphology and flight potential in anemochoric seeds before and after herborization, aiming to validate experiments realized with herbarium seeds. We found no correlation between species phylogenetic age and their geographic distribution area. This relationship found for other taxonomic groups could have been affected here by species dispersal ability, which is an important driver of geographic distribution, especially in wind-dispersed species. 83% of the species had at least one variable correlating with SFD. Ratio SM/SA showed correlation with SFD in 36 species. Considering all the species together, SWS and SA showed positive correlation with SFD. Ratios SNS/SWS and SM/SA showed negative correlations with SFD. Results showed that seed morphological traits are correlated with wind dispersal potential, especially seed mass and area. Seed dispersal distance was positively correlated with the extant geographic range size, and negatively correlated with species phylogenetic age. SNS showed positive correlation with age, and ratio SM/SA showed positive correlation with age and negative correlation with geographic range size. Results indicate that species that have seeds with higher flight capacities are more recent phylogenetically and have larger geographic range sizes. It suggests a selection towards the reduction of the SNS, which reduced the seed mass and therefore their ratio SM/SA, increasing their flight ability and colonizing potential. We infer that some seed morphological traits may have been selected in order to improve seed dispersal potential, especially in the trade-off between seed mass and seed area. Therefore, it benefited younger species enabling them to disperse over larger areas in less time. Complementarily, we showed that herborization does not significantly affect seed morphological traits neither their flight distance, validating the data generated with experiments realized with Bignonieae herbarium seeds. Knowledge about the factors that shape species distribution is important for conservation, especially for the tropical region where the megadiversity is composed in most part by species with small distribution areas (endemics)