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Title: Sexo, herbívoros e a evolução das flores
Authors: Paterno, Gustavo Brant de Carvalho
Keywords: Bons genes;Parasitas;Biomassa;Coevolução;Inimigos naturais;Filogenia;Macroevolução;Custo;Estequiometria
Issue Date: 30-Jul-2018
Citation: PATERNO, Gustavo Brant de Carvalho. Sexo, herbívoros e a evolução das flores. 2018. 235f. Tese (Doutorado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Parasitas representam uma forte pressão seletiva influenciando a evolução e a manutenção da reprodução sexuada. Espécies que estão sujeitas a uma gama maior de parasitas debilitantes devem investir mais em reprodução sexuada e apresentar características sexuais secundárias mais desenvolvidas. Nas últimas décadas, muitos estudos encontraram suporte para essa teoria para diferentes grupos de animais. No entanto, uma aplicação mais geral desta teoria para organismos vegetais permanece pouco explorada. As angiospermas apresentam a maior diversidade de estruturas e estratégias reprodutivas que qualquer outro grupo de organismos, representando um excelente modelo para se estudar a evolução do sexo. A reprodução sexuada das angiospermas é baseada em flores compostas por estruturas com diferentes funções: androceu (função masculina); gineceu (função feminina); corola (atração de polinizadores) e cálice (proteção do ovário). Surpreendentemente, estudos comparativos avaliando a partição de recursos entre as funções florais básicas são raros. O estudo da partição floral em grande escala (geográfica e filogenética) representa uma importante lacuna a ser preenchida e oferece enorme potencial para a descoberta de novos padrões macroevolutivos. Esta tese está organizada em quatro capítulos que investigam padrões globais na partição de recursos sexuais em angiospermas e o papel dos herbívoros na evolução das estratégias sexuais das flores. No primeiro capítulo, foram coletados dados de biomassa floral em quatro continentes (América do Norte, América do Sul, Europa e Oceania) para testar a existência de um padrão alométrico global na alocação de recursos florais das angiospermas. Nossos resultados demonstram que a alocação de recursos florais segue uma regra alométrica geral na qual espécies com flores grandes investem mais na função masculina e nas pétalas. No segundo capítulo, foi testada a hipótese de que uma maior pressão de herbívoros na escala evolutiva favorece a evolução de estratégias reprodutivas com maior investimento em reprodução cruzada. Nossos resultados fornecem fortes evidências de que a teoria da evolução do sexo mediada por parasitas se aplica ao reino vegetal (Red Queen Hypothesis). No terceiro capítulo, estimou-se o custo estequiométrico de flores e folhas para 56 espécies de Angiospermas europeias. Foi demonstrado que as flores são estruturas custosas, representando um sinal honesto na competição por polinizadores (Zahavi’s handicap). As flores são ricas em fósforo e possuem uma assinatura estequiométrica distinta, apresentando razões P:N e P:C muito mais elevadas que as folhas. No quarto capítulo, apresento o software sensiPhy, uma pacote de R para realizar análises de sensibilidade e testar a robustez de modelos estatísticos considerando múltiplos tipos de incerteza nos métodos filogenéticos comparativos (incerteza filogenética, intraespecífica e amostral). Com esta tese, espero contribuir com a construção de uma base mais sólida e geral sobre os fatores que influenciaram a evolução das estratégias sexuais em plantas na escala macroevolutiva.
Abstract: Parasites represent a strong evolutionary force driving the evolution and maintenance of sex in different organisms. Species with a higher range of parasites should invest more in outcrossing and show more developed secondary sexual characters. In the last decades, many studies found support for this theory in different groups of animals. Nonetheless, a more general test of this theory to plants still poorly explored. Angiosperms show the most diverse range of reproductive strategies among organisms, representing an interesting model for the study of evolutionary forces shaping reproductive strategies. Sexual reproduction in angiosperms happens in flowers which can be divided into four basic components: androecium (male function); gynoecium (female function); corolla (pollinators attraction) and calyx (ovary defense). Surprisingly, comparative studies evaluating resource partition between these flower components remain overlooked. The study of flower allometry at a global scale offers great potential to unveil new macro-evolutionary patterns in plant sex strategy. This thesis is organized in four chapters that investigate patterns of sex allocation in angiosperms and the role of herbivores in the evolution of flower sexual strategies. In the first chapter, flower biomass data was collected across four continents (South America, North America, Europe and Oceania) to test the existence of a general allometric pattern in flower sex allocation of angiosperms. It was shown that resource allocation to flowers follows a general allometric rule in which species with large flowers invest more in the male and petals components. In the second chapter, I tested the hypothesis that a higher pressure of herbivores at the evolutionary scale favors the evolution of reproductive strategies with higher investment in outcrossing. These results provide strong evidence that the parasite-mediated sex evolution theory (“Red Queen Hypothesis”) also applies to the plant kingdom. In the third chapter, It was estimated the stoichiometric cost of flowers and leaves for 56 Angiosperm species from the european flora. Its demonstrated that flowers are costly structures, representing a honest signal of quality in the competition for pollinators (“Zahavi’s handicap”). Flowers are phosphorus-rich organs and have a distinct stoichiometric signature showing much higher P:C and P:N ratios than leaves. In the fourth chapter, I present the sensiPhy software which was developed (R package) to perform sensitivity analyses considering multiple types of uncertainties in phylogenetic comparative methods (phylogenetic, intra-specific and sampling uncertainty). With this thesis, I expect to contribute with a more solid and general understanding of the factors driving the evolution of plant sexual strategies at the macroevolutionary scale.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26231
Embargoed until: 2020-10-03
Appears in Collections:PPGE - Doutorado em Ecologia

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