The role of floral traits in structuring plant-pollinator interactions

Abstract

Les interaccions planta-pol·linitzador són un component essencial de la biodiversitat i la funció ecològica dels ecosistemes terrestres. Un dels principals objectius de l'ecologia de la pol·linització és descriure aquestes interaccions i comprendre els factors subjacents a la seva estructura. En aquesta tesi doctoral es presenten els resultats dels estudis duts a terme durant tres anys en una comunitat mediterrània de plantes i els seus insectes pol·linitzadors al parc natural del Garraf (NE Espanya). En el capítol 1 es van registrar les interaccions planta-pol·linitzador i es van mesurar diferents trets morfològics, fenològics i ecològics de les especies de plantes i pol·linitzadors en un intent d'establir quins d’aquest trets estructuren les relacions planta-pol·linitzador. Es van registrar 14.713 contactes entre les principals 23 espècies de plantes i 221 espècies de pol·linitzadors, que van representar 960 interaccions específiques. Trobem que un tret ecològic (densitat de flors) i un tret fenològic (temps de floració) de les plantes van ser els principals factors que expliquen les interaccions observades. Trets florals, com la restricció de la corol·la i el pol·len i la producció de nèctar per flor, van tenir un efecte menor. En el capítol 2 s’explora el paper d'un atribut floral diferent i complex, l’aroma floral, en l'estructuració de la variació temporal de les taxes de visites de pol·linitzadors en la mateixa comunitat. Trobem que les plantes que floreixen a principis de la temporada, en un moment en què les flors són més abundants però els pol·linitzadors són escassos, produeixen major quantitats de compostos volàtils que les plantes que floreixen més tard, quan els pol·linitzadors són molt més abundants en relació a les poques flors disponibles. Aquest és el primer estudi en el qual s'analitzen els patrons d'emissió de fragàncies florals a nivell comunitari. Finalment, al capítol 3 s'exploren amb més detall la importància d’aquestes fragàncies florals mitjançant un cas d’estudi realitzat en el Jardí Botànic i Ecològic de la Universitat de Bayreuth (Alemanya). En aquest estudi es va utilitzar una planta focal (la composta Cirsium arvense) i un dels seus pol·linitzadors principal (el sírfid Episyrphus balteatus). Mitjançant mesures de volàtils al laboratori, tècniques d’electroantenografia i bioassajos es va trobar que els senyals olfactius eren més importants que els senyals visuals com a atraients de E. balteatus cap a les inflorescències de C. arvense.

Plant-pollinator interactions are an essential component of biodiversity and ecological function in terrestrial ecosystems. One of the main objectives of pollination ecology is to describe these interactions and to understand the factors underlying their structure. In this PhD thesis we present the results of studies conducted over three years in a Mediterranean plant-pollinator community in the natural park of el Garraf (NE Spain). In chapter 1 we monitored plant-pollinator interactions and measured plant and pollinator traits in an attempt to establish the main drivers of plant-pollinator relationships. We recorded 14713 contacts between the main 23 plant species and 221 pollinator species, representing 960 specific interactions. We found that an ecological trait (flower density) and a phonological trait (flowering time) were the main factors explaining the observed interactions. Floral traits, such as corolla restrictiveness and pollen and nectar production per flower, had a lesser effect. In chapter 2 we explore the role of a different and complex floral attribute, floral scent, in structuring temporal variation in pollinator visitation rates in the same community. We found that plants blooming early in the season, at a time when flowers are most abundant but pollinators are scarce, produce larger amounts of volatiles than plants blooming later, when pollinators are plentiful for the few flowers available. This is the first study in which emission patterns are analysed at the community level. Floral fragrances are further explored in chapter 3, which describes a case study conducted at the Ecological Botanical Garden of the University of Bayreuth (Germany). This study involves a focal plant (the composite Cirsium arvense) and a focal pollinator (the syrphid fly Episyrphus balteatus), and uses laboratory volatile measurements, electroantennography techniques and biossays. We found that olfactory cues were more important than visual cues as attractants of E. balteatus to C. arvense inflorescences.