Variación espacial en la polinización y el éxito reproductivo de una herbácea endémica: implicaciones para su conservación

Abstract

Estudiar la dinámica poblacional de las especies vegetales y el efecto de los distintos factores bióticos y abióticos en su reproducción es esencial para conocer y entender la biología reproductiva de las plantas. Este conocimiento tiene especial relevancia desde el punto de vista de la conservación cuando se centra en especies endémicas y/o amenazadas. En esta tesis doctoral hemos estudiado en profundidad la reproducción de Erysimum popovii, una herbácea endémica del sureste de la Península Ibérica y catalogada como “Casi Amenazada”. Se seleccionaron 28 poblaciones a lo largo de todo el área de distribución de la especie, en las que se midieron las distintas variables relacionadas con polinizadores, hábitat y clima. El hecho de abarcar todo el rango de distribución de la especie, ha permitido hacer análisis espaciales a escala poblacional y regional, determinando el estado de la especie y su reproducción a nivel de especie. En el Capítulo 1 se analiza cómo el conjunto de los polinizadores, así como otras variables bióticas y abióticas afectan a la reproducción de E. popovii. Para ello se realiza un estudio demográfico de la planta analizando los distintos estadios de su ciclo de vida. En el Capítulo 2 se profundiza en la limitación de polen en Erysimum popovii, realizando un experimento de adición de polen y analizando las variables que afectan a dicha limitación, así como su distribución espacial. Además de la limitación por polen, las poblaciones de plantas pueden verse limitadas por el reclutamiento. Este aspecto se aborda en el Capítulo 3 gracias a un experimento de adición de semillas. Por último, el Capítulo 4 indaga en el estado de conservación de las poblaciones de E. popovii, estudiando las diferencias en la viabilidad de las poblaciones dentro y fuera de las áreas protegidas. E. popovii mostró diferencias espaciales en las variables reproductivas estimadas a lo largo de su área de distribución. Estas diferencias van acompañadas por diferencias en hábitat, polinizadores, etc. De esta forma, la especie se encuentra con condiciones distintas en las distintas localidades que habita lo que genera un mosaico geográfico en las poblaciones de E. popovii. Esto podría indicarnos un comportamiento metapoblacional de la especie. Una de las variables que más favorece la reproducción de E. popovii ha sido la presencia de Bombílidos. Este resultado sugiere que estos dípteros son un grupo de polinizadores altamente eficaces como vectores polínicos de esta planta. Por el contrario, la densidad de especies florales acompañantes afecta de forma negativa a la fructificación de E. popovii, lo que indicaría una posible competencia interespecífica. La producción de semillas de la mayoría de las poblaciones está limitada por polen. Además, algunas poblaciones están limitadas por la disponibilidad de micrositios, la producción de semillas o su dispersión. Se detecta un cuello de botella muy importante en el paso de plántula a adulto. En general, existe una gran variación espacial en estos tipos de limitación, como queda patente y esta variación no muestra un patrón geográfico claro. Finalmente se hacen algunas recomendaciones para mejorar la conservación de la especie. La principal recomendación es el establecimiento de zonas de exclusión de herbivoría, que actúen como fuentes de propágulos que favorezcan la dinámica metapoblacional de la especie. Además se aconsejan otras medidas como búsqueda de nuevas poblaciones, la dispersión manual de semillas y el estudio filogeográfico de la especie.

The study of plant population dynamics and the effects of biotic and abiotic factors on reproductive success is essential to understand plant reproductive biology. This is especially relevant from the standpoint of conservation of endemic and/or endangered species. In this PhD thesis we have studied the reproductive success of Erysimum popovii, a "near-threatened" endemic herb from SE Spain. We selected 28 study sites throughout the entire distribution area of the species. At each site we measured several Erysimum popovii populational variables, as well as variables related to pollinator composition, habitat and climate. Because our study encompasses the entire distribution range of the species, we have been able to analyze our results and establish the status of the species both at the local and regional levels. Chapter 1 addresses the effect of pollinator composition and other biotic and abiotic factors on the reproductive success of Erysimum popovii. To do this, we conducted a demographic study covering the different phases of the life cycle. In Chapter 2 we study pollen limitation. We conducted a pollen supplementation experiment and analyzed the spatial distribution and the factors affecting pollen limitation. In addition to pollen limitation, plant populations may be limited by their ability to recruit. We address this issue in Chapter 3, in which a seed supplementation experiment was conducted. Finally, Chapter 4 analyses the conservation status of Erysimum popovii populations in protected versus unprotected areas. Erysimum popovii shows dramatic differences across its distribution range in the reproductive variables measured. These differences are accompanied by differences in pollinator composition and habitat factors. Therefore, different populations encounter different local conditions, thus generating a geographic mosaic and suggesting a metapopulation structure. One of the main variables associated to reproductive success in Erysimum popovii is visitation by Beeflies. This result suggests that these dipterans are highly effective pollinators of this species. On the other hand, high densities of co-flowering plants have a negative effect on Erysimum popovii fruit set, indicating possible interspecific competition effects. Seed production is pollen-limited in most of the Erysimum popovii populations. In addition, some populations are limited by the availability of microsites, seed production and/or seed dispersal. We found an important reproductive bottleneck in the seedling to adult transition. The spatial variability of these various types of limitation is very high and does not show any clear geographical pattern. The main recommendation to improve the conservation status of the species is the establishment of areas of exclusion of herbivores. These areas may act as sources of propagules enhancing the metapopulational dynamics of the species. We also recommend the search of new populations, seed supplementation of certain populations and the phylogeographic study of the species.