I
Biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia
ignea en condiciones de semicultivo en Guasca
Cundinamarca
MÓNICA ADRIANA CUERVO MARTINEZ
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Departamento de Biología
Bogotá D.C Colombia
2012
II
Biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia
ignea en condiciones de semicultivo en Guasca
Cundinamarca
MÓNICA ADRIANA CUERVO MARTINEZ Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:
MAGISTER EN CIENCIAS BIOLOGÍA
Director:
PhD. Doctor Biología Rodrigo Bustos Singer
Codirectora:
PhD. Doctora Ecología Maria Argenis Bonilla Gómez
Línea de Investigación:
Ecología Grupo de Investigación:
Biología de Organismos Tropicales
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Departamento de Biología
Bogotá D.C Colombia
2012
III
DEDICATORIA
A mis Padres Armando Enrique Cuervo Moyano y Luz Nelida Martínez de Cuervo. Por
su apoyo incondicional durante el desarrollo de este trabajo.
A mis hermanas Luz Angela Cuervo Martínez y Nubia Cristina Cuervo Martínez. Por su
apoyo, ejemplo de compromiso y dedicación. Por mostrarme que las cosas si se
pueden lograr.
A Rodrigo Bustos Singer. Por sus valiosas enseñanzas sobre las orquídeas, su
dirección y su apoyo para la realización de este trabajo.
A María Argenis Bonilla Gómez. Por sus valiosas enseñanzas sobre las orquídeas y la
ecología, su apoyo incondicional para la realización de este trabajo y su codirección.
Por mostrarme el maravilloso mundo de las orquídeas y de la ecología.
A mis amigos, Eliana Martínez Pachón, Mary Luz Yaya Lancheros, Sandra Sabogal
Rodríguez, Nubia Orozco, Amalfy Anacona, Juan Manuel Carvajalino Fernández,
Argelina Blanco, María Inés Moreno Pallares, Natalia Luque por su apoyo para la
realización de este trabajo.
Al semillero de estudiantes del Grupo Biología de Organismos Tropicales del
Departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia (Yandy, Felber,
Catalina, Camila, Darío, Andrea, Dionne, Katherine, Laura, Priscilla, Simón) por su
curiosidad intelectual y su escepticismo.
Mónica Adriana Cuervo Martínez
IV
Agradecimientos RODRIGO BUSTOS SINGER, PhD. Profesor. Universidade Federal do Rio
Grande do Sul (Brasil). Por la dirección del trabajo.
MARIA ARGENIS BONILLA GOMEZ Ph D. Profesora Asociada del
Departamento de Biología. Directora del Grupo de Investigación Biología de
Organismos Tropicales de la Universidad Nacional de Colombia. Por la
codirección del trabajo.
MANFRED AYASSE. Profesor. Grupo Ecología Química. Instituto de Ecología
Experimental. Universidad de ULM. Alemania. Por sus valiosas sugerencias y
enseñanzas sobre el apasionante mundo de la ecología química.
KEVIN DAVIES. Profesor. Cardiff University, Gales, Reino Unido. Por la
asesoría para realizar las fotografías de microscopia electrónica.
INTEGRANTES DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN BIOLOGÍA DE
ORGANISMOS TROPICALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
Por el apoyo humano y académico en el desarrollo del trabajo de campo y
laboratorio.
LABORATORIO DE INVESTIGACIONES EN BIOLOGÍA VEGETAL.
DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
Por la infraestructura para el desarrollo de la fase de laboratorio.
INTEGRANTES DEL GRUPO DE ECOLOGIA
EXPERIMENTAL.UNIVERSIDAD DE ULM ALEMANIA. Por sus sugerencias y
enseñanzas sobre el mundo de la ecología química.
V
LABORATORIO DE DIFRACTOMETIA DE RAYOS X. DEPARTAMENTO DE
FISICA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Por las facilidades para
realizar las mediciones de reflectancia espectral de las flores.
EDUARD ROMERO. Profesor Departamento de Química. Universidad Nacional
de Colombia. Por permitirme el acceso al laboratorio de Difractometria.
JHON PAVAS. Técnico operario. Laboratorio Difractometria de Rayos X:
Departamento de Física. Por su apoyo y entrenamiento para realizar las
reflectancia de las flores.
GRUPO ADITIVOS NATURALES DE AROMA Y COLOR-GANAC.
Departamento de Química. Universidad Nacional de Colombia. Por facilitarme
la infraestructura y ayudarme a realizar los análisis químicos.
CORALIA OSORIO ROA. PhD. Profesora Asociada. Departamento de
Química. Universidad Nacional de Colombia. Por su apoyo para la realización
de los análisis de ecología química.
ALICIA ROMERO FRIAS. Estudiante de Doctorado Química. Universidad
Nacional de Colombia. Por su apoyo y entrenamiento para los análisis químicos
en el laboratorio.
DIRECCION DE INVESTIGACION SEDE BOGOTA. UNIVERSIDAD
NACIONAL DE COLOMBIA. Por la financiación. Convocatoria apoyo de la DIB
a tesis de investigación en posgrados.
LUIS EDUARDO ALVAREZ. Por permitirme el acceso y todo el apoyo
brindado para realizar la fase de campo de mi tesis en su finca Villa Rosa en
Guasca, Cundinamarca.
ROBERTO CARRASCAL. Por permitirme el acceso y todo el apoyo brindado
para visitar su finca Carrascal en Hierbabuena, Cundinamarca y realizar
algunos premuestreos.
BIBIANA. Por todas la facilidades brindadas durante la fase de campo en la
Finca Villa Rosa en Guasca.
VI
MARIA INES MORENO PALLARES. Por su apoyo para la identificación de los
insectos visitantes y polinizadores.
HUGO RIVERA. Por su ayuda en la identificación de los insectos visitantes y
polinizadores.
EDUARDO AMAT. Profesor. Universidad Nacional Sede Medellín. Por su
colaboración para la identificación de la mosca polinizadora.
FRANCISCO JAVIER SERNA CARDONA. Profesor asociado. Departamento
de Agronomía. Universidad Nacional de Colombia. Por su colaboración para la
identificación de la mosca polinizadora.
CAROLINA BECERRA. Bióloga. Laboratorio de Investigaciones en Biología
Vegetal. Departamento de Biología. Universidad Nacional de Colombia. Por su
colaboración para la fase final de trabajo de laboratorio.
JORGE LUIS DE LAS SALAS ALI. Por la elaboración de los dibujos de las
plantas, detalles de las flores y proceso de polinización.
ENRIQUE POVEDA. Por su apoyo para adquirir material de las orquídeas y
sus enseñanzas sobre el apasionante mundo de las orquídeas.
DERY CORREDOR. Laboratorio de Caracterización MEB. Universidad de los
Andes. Por su ayuda en la realización de las fotografías de microscopia
electrónica.
GABRIEL PINILLA. Por la revisión y sugerencias del anteproyecto.
A mis amigos Eliana, Mary, María Inés, Sandra, Nubia, Argelina, Juan Manuel,
María Inés, Natalia fuente de inspiración y de crítica de este trabajo. Gracias a
todas aquellas personas que contribuyeron de una u otra manera a la
realización del presente trabajo.
1
RESUMEN
Las banderitas (Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea) son orquídeas
ornamentales y muy apreciadas por cultivadores aficionados y coleccionistas
(Leathers, 2007). En Colombia, la presión de colecta sobre estas especies ha
sido enorme y pocas poblaciones naturales sobreviven en los departamentos
de Boyacá (Arcabuco- Paramo de Berlín, Duitama) y Santander (entre Málaga
y Bucaramanga), estas poblaciones son reducidas y de difícil acceso. Razón
por la cual se encuentran en el apéndice II de CITES. Las banderitas
representan un buen modelo ecológico para comprender la ecología de la
polinización en las demás especies del género.
Poco se sabe sobre su biología reproductiva, sistema reproductivo y
polinización y parte de lo que consta en la literatura es incompleto (Van der Pijl
y Dodson, 1966) ya que se ha enfocado en la parte de biología básica pero no
han abordado el componente de ecología química necesario para avanzar en la
comprensión de la ecología de la polinización por engaño de estas plantas. Un
conocimiento detallado de la biología reproductiva de estas especies es
necesario para pensar en posibles planes de manejo y de recuperación de
poblaciones naturales o en planes de reintroducción.
En este marco el objetivo general del proyecto fue estudiar la biología
reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea en condiciones de
semicultivo. La polinización de estas dos especies de Masdevallia se estudió
en individuos semicultivados al aire libre en la Finca Villa Rosa ubicada en el
Municipio de Guasca, Cundinamarca.
Con el fin de entender los mecanismos de polinización de estas dos orquídeas
se plantearon las siguientes preguntas de investigación: ¿Cómo es la
morfología floral funcional y la fenología de M. coccinea y M. ígnea?, ¿Cómo es
la estrategia de polinización de M. coccinea y M. ignea?, Cuál es el sistema
reproductivo M. coccinea y M. ignea, ¿Quién o quiénes son los visitantes y
polinizadores de estas dos especies de orquídea y cuál es la conducta de los
2
mismos?, ¿Cuáles son las claves visuales y químicas de las dos especies de
orquídeas?.
La metodología general del proyecto se enmarcó en el estudio de la morfología
floral, fenología, identificación del sistema reproductivo, identificación de
visitantes y polinizadores, claves visuales y químicas de M. coccinea y M.
ignea. La morfología floral se analizó por medio de fotografía digital, pruebas
histoquímicas, morfometría y MEB. La fenología se analizo realizando
seguimiento del porcentaje de individuos en cada fenofase a lo largo de 5
meses. La identificación del sistema reproductivo se realizó mediante la
aplicación de los tratamientos de polinización natural, autopolinización
espontánea, autopolinización inducida, polinización cruzada y agamospermia.
La identificación de visitantes y polinizadores se realizó mediante transectos y
específicamente para los polinizadores se realizó análisis de las genitalias y
perfiles de comportamiento. Adicionalmente, se analizó la eficiencia de la
polinización mediante los índices de Nilsson y de Scopece. Las claves
visuales se analizaron mediante un espectrofotómetro Cary Win registrando la
reflectancia espectral de las diferentes partes florales en el rango de longitud
de onda de 200 a 800nm. Los volátiles de las flores en antesis se analizaron
mediante la técnica de microestracción en fase sólida y posterior realización de
cromatografía de gases.
Los resultados principales de la morfología floral funcional mostraron que los
sépalos dorsal y lateral fueron más largos en M. coccinea en comparación a M.
ignea, pero las coloraciones de las partes florales de esta última fueron más
intensas y su labelo fue más largo. En las dos especies el labelo estuvo
articulado a la columna y no se encontró presencia de néctar ni osmoforos.
Los resultados de la fenología reproductiva mostraron que los patrones
fenológicos de las dos especies fueron asincrónicos y los resultados de los
sistemas reproductivos que las dos especies fueron autocompatibles y
dependientes del polinizador. En relación con los visitantes M.coccinea fue
visitada por 15 morfoespecies de artrópodos y M. ignea por 7 morfoespecies
3
dentro de las cuáles se identifico como polinizador a una mosca hembra de la
familia Drosophillidae cuyos comportamientos más frecuentes fueron caminar,
copular y alimentarse. Por otra parte, en relación a las claves visuales M.
coccinea y M. ignea reflejaron en todos los rangos de longitud de onda el UV,
azul y el rojo. En cuanto a las claves químicas los resultados mostraron que
los compuestos de las flores en ántesis están en concentraciones bajas sin
notas olfativas fuertes y fueron diferentes para las dos especies y salieron en
tiempos de retención diferentes.
Finalmente las conclusiones del trabajo fueron que: los sistemas de
polinización de M. coccinea y M. ignea pueden corresponder a engaño
alimentario, los patrones fenológicos de M. coccinea y M. ignea fueron
asincrónicos, M. coccinea y M. ignea fueron autocompatibles y dependientes
del polinizador. M. coccinea y M. ignea fueron polinizadas por una mosca
hembra de la familia Drosophilidae. En cuanto a las claves visuales en M.
coccinea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el azul (500nm)
y en el rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos en el violeta
(446nm), el azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde (500nm), el
amarillo (542nm), el naranja (600nm) y el rojo, la columna en el violeta, el azul
y el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejan en
el ultravioleta (<400nm). Mientras que en M. ignea los sépalos laterales
reflejaron la mayoría de la luz en el rojo (700 nm) y en menor proporción en el
verde (500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm), el sépalo dorsal en el
rojo, el verde, el amarillo y el naranja, los pétalos en el rojo, la columna y el
labelo en el azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna en el rojo y el labelo
en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron en el ultravioleta
(<400nm).
Las flores en antesis de M. coccinea produjeron los compuestos Volátiles
Orgánicos (VOC) Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno (Sesquiterpeno), Metil
Salicilato, mientras que las flores en antesis de M. ignea los compuestos fueron
2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona.
Palabras Clave: Masdevallia coccinea, Masdevallia ignea, Biología
Reproductiva, Polinización, Guasca.
4
ABSTRACT
Masdevallia coccinea and the Masdevallia ignea “banderitas” are ornamental
orchids which are very prized by amateur farmers and collectors (Leathers
2007). In Colombia, the harvest pressure on these species has been enormous
and few natural populations survive in the departments of Boyacá (Arcabuco -
of Berlin Parámo, Duitama) and Santander (between Málaga and
Bucaramanga), in which these populations are reduced and of difficult access.
For this reason these species are in the II appendix of CITES. The “banderitas”
represent an ecological good model to understand the ecology of the pollination
in the other species of the genus, however, little is known on their reproductive
biology and pollination and the literature about this is incomplete (Van der Pijl y
Dodson, 1966) since it has been focused on the basic biology but no approach
has been made in relation to the component of chemical ecology, which is
necessary to advance in the understanding of the ecology of the pollination by
deceit of these plants. A detailed knowledge of the reproductive biology of these
species is important in order to think about possible management plans and
natural populations recovery or in plans of reintroduction.
Under this framework, the goal of the project was to study the biology of the
pollination of the Masdevallia coccinea and the Masdevallia ignea
(Pleurothallidinae) under semicultivation conditions. The pollination of these two
species of Masdevallia was studied outdoors in cultivated individuals in the Villa
Rosa farm located in the Municipality of Guasca, Cundinamarca (Colombia).
With the purpose of understanding the mechanisms of pollination of these two
types of orchids the following investigation questions were made: What is the
floral functional morphology and the phenology of the M. coccinea and the M.
ignea like?, which is the pollination strategy and what is the reproductive system
of the M. coccinea and the M. ignea like?, Which are the visitors and pollinators
of these two kinds of orchid species and what is their behavior like?, Which are
the visual and chemical cues of these two kinds of orchid species?
The general methodology of the project was centered in the study of the floral
morphology, phenology, identification of the reproductive system and visitors
5
and pollinators identification, visual and chemical cues of M. coccinea and M.
ignea. The floral morphology was analyzed by digital photography,
morphometry and MEB. The phenology was made by following the percentage
of individuals in eah fenofase around 5 months. The identification of the
reproductive system was evaluated with the treatments of Natural Pollination,
Spontaneous Pollination, Self-pollination, cross-pollination and agamospermy.
The visitors and pollinators were identified with transects and behaviour profiles.
Furthermore, was tested the pollination efficiency using Nilsson and Scopece
index. The visual cues of flower parts was evaluated through an Cary Win
spectrophotometer across 200 to 800 nm. The volátiles of flowers was
identified using the Solid Phase Microextraction and then the Gas
chromatography
The main results were differences in color and length of dorsal and lateral
sepals between M. coccinea and M.ignea. These parts were more longer in
M.coccinea however the lip was more longer in M.ignea. On the other hand
both species had lip articulated to the columna but without nectar and
osmophores. The phenology patterns were asynchronous between these two
orchids and according with the reproductive system they were selfcompatible
and dependent of pollinators. M. coccinea was visited by 15 morphospecies and
M. ignea by 7 morphospecies of insects and both were pollinizated by a female
fly (Diptera: Drosophilidae)who stayed in the flowers to walked, feeded and
copulate. On the other hand the flowers of M. coccinea and M. ignea reflected
through of all wavelength such as UV, blue and red. The volatiles of flowers of
M. coccinea y M. ignea were different in different retention times and with low
amounts and olfactory notes.
Finally in summary we propose that maybe the pollination systems of
M.coccinea an M.ignea could be a food deceptive systems. The phenology
patterns were asynchronous between these two orchids, and they were
selfcompatible and dependents of pollinators. These two orchids were
pollinizated by a a female fly (Diptera: Drosophilidae). On the other hand these
two orchids reflected through of all wavelength such as UV, blue and red. These
orchids produced different volatiles M. coccínea Styreno, 1 Hexanal,
6
Cariofileno and Methyl Salicilate in contrast M. ignea produced 2 –Heptanal, 1-
Hexanol, Benzaldehyde and Acetophenone.
Key Words: Masdevallia coccinea, Masdevallia ignea, Reproductive Biology,
Pollination, Guasca.
7
CONTENIDO
LISTA DE TABLAS ........................................................................................................................ 9
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... 10
1. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 13
1.1 General .............................................................................................................................. 13
1.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 13
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................ 14
3. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................... 19
3.1 Área de Estudio ................................................................................................................. 19
3.2 El género Masdevallia ....................................................................................................... 20
3.3 Especies estudiadas .................................................................................................... 21
3.3.1 Masdevallia coccinea Linden ex Lindl. ................................................................... 21
3.3.2 Masdevallia ignea Rchb.f. ....................................................................................... 22
3.4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Y CAMPO .................................................... 23
3.4.1 MORFOLOGÍA FLORAL......................................................................................... 23
3.4.2 HISTOQUIMICA ...................................................................................................... 24
3.4.3 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO .................................................... 25
3.4.4 FENOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN ................................................................. 25
3.4.5 VISITANTES Y POLINIZADORES FLORALES ..................................................... 28
3.4.6 PERFILES DE COMPORTAMIENTO DE LOS POLINIZADORES ........................ 29
3.4.7 EFICIENCIA DE POLINIZADORES ....................................................................... 30
3.4.8 SISTEMA REPRODUCTIVO .................................................................................. 31
3.4.9 ESTIMULOS VISUALES- REFLECTANCIA ESPECTRAL FLORAL ..................... 33
3.4.10 VOLATILES FLORES EN ANTESIS -MICROEXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA
(SPME)…….. ....................................................................................................................... 34
4. RESULTADOS .................................................................................................................... 36
4.1 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia coccinea .......................................................... 36
4.2 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia coccinea ........................................................ 38
4.3 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia ignea ............................................................... 39
4.1 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia ignea ............................................................ 39
4.3 HISTOQUIMICA ........................................................................................................... 42
4.4 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO ......................................................... 42
4.5 FENOLOGÍA ................................................................................................................ 45
4.6 SISTEMA REPRODUCTIVO ....................................................................................... 49
4.7 VISITANTES ................................................................................................................ 49
4.8 DESCRIPCION DEL POLINIZADOR........................................................................... 52
4.9 COMPORTAMIENTO DEL POLINIZADOR ................................................................. 55
4.10 MECANISMO DE POLINIZACION .............................................................................. 56
4.11 ACOPLE MORFOLÓGICO .......................................................................................... 58
8
4.12 EFICIENCIA DE POLINIZADORES............................................................................. 59
4.13 ESTÍMULOS VISUALES-REFLECTANCIA ESPECTRAL DE LAS FLORES ............. 60
4.14 VOLÁTILES DE LAS FLORES EN ÁNTESIS .............................................................. 62
4.15 SINÓPSIS DE LOS RESULTADOS ............................................................................ 64
5. DISCUSIÓN ......................................................................................................................... 66
6. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 71
7. PERSPECTIVAS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 73
8. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 74
9
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Características morfológicas florales que promueven la polinización
cruzada………………………………………………………………………………………..15
Tabla2. Estados Fenológicos estudiados en M. coccinea y M. ignea………………….24
Tabla 3. Comportamientos observados en el muestreo focal en el polinizador en un
periodo de
20minutos……………………………………………………………………………………...26
Tabla 4. Pruebas para evaluar el sistema de reproducción en la angiospermas
(modificado de Dafni, 2001,
2005)…………………………………………………………………………………..............29
Tabla 5. Caracterización de los parches de M. coccinea y M.
ignea…………………………..........................................................................................33
Tabla. 6. Resultados de la Prueba U de Mann Whitney para las variables
morfométricas de las flores de M. coccinea y M. ignea (AS= Ancho del Sinsepalo,
AOB= Ancho del orificio en la base, AOA= Ancho del orificio en la base, ALA= Ancho
del labelo en el
ápice)………………………………………………………………………………................39
Tabla 7. Resultados prueba de Kolmogorov-Smirnov. Estadístico de contraste número
de individuos en cada fenofase. en M. coccinea y M.
ignea………………………………………………………………………………………….44
Tabla 8. Tabla 8. Porcentaje de frutos producidos en cada tratamiento para M.
coccinea y M. ígnea………………………………………………………………………….45
Tabla 9. Morfoespecies de insectos visitantes en las flores de M. coccinea y M.
ignea………………………………………………………………………………… ………47
Tabla 10. Comparación de las medidas de éxito reproductivo de M. coccinea y M.
ignea (Fr= Flores con polinario removido, Ft= Flores Totales y Fp= Flores
Polinizadas)…………………………………………………………………………………..54
Tabla 11. Índices de Retención de los compuestos encontrados en las dos especies de
orquídeas………………………………………………………………………..…………….58
Tabla 12. Comparación de las características de M. coccinea y M.
ignea……………………………………………………………………………………………59
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.Ubicación del sitio de estudio. Municipio de Guasca Cundinamarca. .......................... 19 Figura 2. Finca Villa Rosa. Municipio de Guasca-Cundinamarca. Se observa el bosque y los
parches de M. coccinea y M. ignea al interior del mismo. .......................................................... 20 Figura 3. Flor de Masdevallia coccinea Linden ex Lindl. ............................................................ 22 Figura 4. Flor de Masdevallia ignea Rchb.f. ................................................................................ 23 Figura 5. Flores embolsadas de Masdevallia ignea para los tratamientos de polinización, y
marcadas para el seguimiento fenológico. Fotografías Mónica Cuervo. .................................... 31 Figura 6. Imagen equipo Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro (Varian Inc) con
esfera reflectiva difusa interna en el cual se realizaron las medidas de reflectancia espectral de
las flores. Laboratorio Difracción de Rayos X, Departamento de Física. Universidad Nacional de
Colombia. .................................................................................................................................... 34 Figura 7. Montaje de microextracción en fase sólida (SPME): A) M. coccinea, B) Control y C) M.
ignea realizado en el laboratorio de Aromas del Departamento de Química de la Universidad
Nacional de Colombia. ................................................................................................................ 35 Figura 8. Partes de Masdevallia coccinea. Ilustración Botánica: J.de las Salas. ..................... 37 Figura 9. Estructura de la flor de Masdevallia coccinea. A) Flor, B) Detalle de la flor en vista
transversal, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F) Columna, G) Capuchón
de la antera, H) Polinios. Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo. ..................................... 38 Figura 10. Masdevallia ignea. Ilustración Botánica: J.de las Salas. ........................................... 41 Figura 11. Estructura de la flor de Masdevallia ignea. A) Flor, B) Detalle de la flor en vista
transversal, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F) Columna, G) Polinios.
Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo. .............................................................................. 41 Figura 12. Micromorfologia de las flores de Masdevallia coccinea. A) Columna, B) detalle de la
columna, C)Pétalo, D) Labelo E)Sépalo Dorsal, F) Detalle sépalo dorsal, G) Sépalo lateral, H)
Polinio. ......................................................................................................................................... 43 Figura 13. Micromorfologia de las flores de Masdevallia ignea. A) Columna B) Pétalo C) Detalle
del Pétalo, D) Sépalo Dorsal E) Detalle Sépalo Dorsal F) Sépalo lateral G) Labelo H) Polinio. 44 Figura 14. Duración de cada Fenofase para M. coccinea y M. ignea. N=100. .......................... 45 Figura 15. Duración de las fenofases de M. coccinea ................................................................ 46 Figura 16. Duración de las Fenofases de M. ignea. ................................................................... 47 Figura 17. Porcentaje de flores en antesis de M. coccinea y M. ígnea en relación con la
precipitación (estación climatológica GUASCA cercana a la finca Villa Rosa, Datos multianuales
1990-2010) .................................................................................................................................. 48 Figura 18. Morfoespecie de la familia Drosophilidae hembra con el polinio de M. coccinea
adherido al escutelo. ................................................................................................................... 52 Figura 19. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae hembra: A) cuerpo entero, B) detalle
de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la genitalia. La distancia entre cada
línea verde representa 1 mm de longitud. ................................................................................... 53 Figura 20. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae macho: A) cuerpo entero, B) detalle
de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la genitalia. La distancia entre cada
línea verde representa 1 mm de longitud. ................................................................................... 54 Figura 21. Perfiles de comportamiento de morfoespecie1 Drosophilidae por el correspondiente
histograma de frecuencias de los comportamientos observados para hembras y machos. ...... 55 Figura 22. Mecanismo de Polinización en M. coccínea .............................................................. 57 Figura 23. Acople Morfológico entre la longitud de labelo (LL) y la columna (LC) de M. coccinea
y M. ignea y la longitud del cuerpo de la mosca hembra polinizadora (Drosophilidae). Los
bigotes representan la desviación estándar. ............................................................................... 58 Figura 24. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. coccinea ......................... 61 Figura 25. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. ignea .............................. 62 Figura 26. Cromatograma flor en antesis M. coccinea ............................................................... 62 Figura 27. Cromatograma flor en antesis M. Ignea..................................................................... 63
11
INTRODUCCION
El estudio de los rasgos de la historia de vida de los organismos analiza las
diferencias en la inversión energética en crecimiento y desarrollo, reproducción
y supervivencia. El estudio de estos rasgos permite relacionar la adecuación
con aspectos como la evolución y las presiones de selección que actúan sobre
las especies (Stearns, 1992).
En este sentido, el estudio de la biología reproductiva de las especies es un
elemento esencial para comprender la evolución de los rasgos de la historia de
vida y para proponer acciones de manejo y conservación de especies de
interés y que se encuentren en la categoría de amenazadas.
El género Masdevallia pertenece a la subtribu Pleurothallidinae Lindl ex G.Don,
la cual es la más grande en número de especies de las subtribus con
aproximadamente 4000 especies neotropicales y 28 géneros, que representan
del 15 al 20% de las especies de la familia entera (Dressler, 1993). La mayoría
de las especies de este género son epifitas, que crecen en bosque montanos
lluviosos en el trópico, en altitudes entre los 1500 y los 2500 metros sobre el
nivel del mar, en ambientes sujetos a humedad diaria, lluvia o neblina y una
humedad relativa de aire entre 80 y 90%. Algunas especies son también
terrestres o litofiticas (Abele, 2006). Este género se extiende desde Bolivia a
México y comprende cerca de 330 especies, siendo Colombia uno de los
centros de mayor diversidad (Fernández, 1971; Koniger y Koniger, 1995; Luer,
2000; Ortiz 1995 y 2000, Abele, 2007).
En este contexto, se estudio la biología reproductiva de dos especies de
orquídeas del género Masdevallia, específicamente a las banderitas
(Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea) las cuales son orquídeas
ornamentales, muy apreciadas por cultivadores aficionados y coleccionistas
(Leathers, 2007).
12
En Colombia, la presión de colecta sobre estas especies ha sido enorme y
pocas poblaciones naturales sobreviven en los departamentos de Boyacá
(Arcabuco- Paramo de Berlín, Duitama) y Santander (entre Málaga y
Bucaramanga); estas poblaciones son reducidas y de difícil acceso. Las
banderitas representan un buen modelo ecológico para comprender la ecología
de la polinización en este género y son bastante carismáticas por su
importancia como ornamentales.
Poco se sabe sobre su biología reproductiva y polinización y parte de lo que
consta en la literatura es incompleto (Van der Pijl y Dodson, 1966) ya que se ha
enfocado en la parte de biología (morfología) básica pero no han abordado el
componente de ecología química necesario para avanzar en la comprensión de
la ecología de la polinización en estas plantas. Un conocimiento detallado de la
biología reproductiva de estas especies es necesario para proponer planes de
manejo y de recuperación de las poblaciones naturales.
En este contexto se estudio la Biología reproductiva de M. coccinea y M. ignea
en condiciones de semicultivo en Guasca Cundinamarca.
13
1. OBJETIVOS
1.1 GENERAL
Estudiar la biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea
en condiciones de semicultivo en la finca Villa Rosa Guasca Cundinamarca.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir la morfología floral funcional de M. coccinea y M. ignea.
Describir la fenología de M. coccinea y M. ignea.
Identificar el sistema reproductivo de M. coccinea y M. ignea.
Identificar los visitantes y polinizadores de M. coccinea y M. ignea.
Describir las claves visuales de las flores de M. coccinea y M. ignea.
Identificar los volátiles producidos por las flores en antesis de M.
coccinea y M. ignea.
14
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE
Rasgos de Historias de Vida
Los rasgos de historias de vida son características de los organismos, tales
como el tamaño y la edad para alcanzar la madurez, el esfuerzo reproductivo,
el número y tamaño de los descendientes y la longevidad, las cuales inciden
directamente en la reproducción o en la supervivencia (Stearns,1992). Otras
características adicionales están relacionadas con la fecundidad de los
individuos, determinada por la distribución de recursos para la reproducción, el
sistema reproductivo y la disponibilidad de polinizadores (Bonilla et al. 2005).
El estudio de los rasgos de historias de vida de los organismos incluye las
diferencias en la inversión energética en crecimiento y desarrollo, reproducción
y supervivencia. El estudio de la variación entre especies en estos patrones
permite relacionar la adecuación con aspectos como la evolución y las
presiones de selección que actúan sobre las especies. Además permite,
establecer los compromisos a que se ven sometidas las especies, dentro de los
cuales uno de los más estudiados es el Costo Reproductivo que relaciona la
disminución en la supervivencia y el crecimiento debido a la inversión en la
reproducción.
Biología Reproductiva
El estudio de los sistemas sexuales en las plantas permite el entendimiento de
los mecanismos de flujo genético dentro y entre las poblaciones (Dafni, 2002,
2005). El estudio de la biología floral incluye: la morfología, la viabilidad de
polen, la receptividad estigmática, germinación de polen y el desarrollo del
polen en el estilo. Las plantas que requieren del servicio de polinizadores para
formar frutos y semillas viables se consideran polinizador-dependientes.
Aquellas que no requieren de los servicios de agentes polinizadores se
denominan polinizador-independientes. Las que son capaces de producir frutos
15
y semillas viables a partir de auto-polinizaciones se denominan
autocompatibles. Las plantas incapaces de formar frutos y semillas viables a
partir de auto polinizaciones se consideran auto incompatibles (Singer et al.
2006).
La Polinización
El análisis de la polinización tiene dos componentes: las plantas y los
visitantes. Las plantas presentan estrategias de historia de vida que en algunos
casos son adaptaciones para atraer y mantener visitantes florales. Los
visitantes florales pueden actuar como vectores de polen aprovechando las
recompensas ofrecidas por las flores y en alguna medida también adaptan sus
estrategias de historia de vida a las condiciones que las plantas les ofrecen
(Harder y Thompson, 1989; Bronstein, 1995). El éxito de la polinización, la
producción de semillas fértiles y en general el valor adaptativo de los individuos
de la especie dependen de las diferentes características de las flores. Estas
características de las flores están relacionadas con su biología floral,
morfología, claves visuales relacionadas con la reflectancia espectral de sus
diferentes partes (relación entre el flujo luminoso reflejado y el flujo luminoso
incidente) y claves químicas (néctar, resinas, compuestos aromáticos, aceites)
relacionadas con los volátiles que ellas producen para atraer a sus
polinizadores (Chittka y Raine, 2006; Arnold et al.2010; Burger et al. 2010).
Adicionalmente, estos y otros factores, como la eficiencia relativa en la
transferencia de polen por parte de cada uno de los diferentes polinizadores,
afectan tanto la proporción de flores que se convierten en frutos con semillas
viables (fertilidad o función femenina) como el número de granos de polen que
llegan a estigmas receptivos y fertilizan óvulos (fertilidad o función masculina)
(Harder y Thompson, 1989). Esta eficiencia en la transferencia del polen esta a
su vez relacionada con: el acople morfológico entre la morfología de la flor y la
morfología del polinizador, el comportamiento del polinizador relacionado con
los eventos (comportamientos instantáneos de corta duración como el contacto
antenal, sonidos, saltos) y estados (comportamientos durables en el tiempo,
como el cortejo, la copula, ovoposición, búsqueda de pareja); los cuales
resumen unidades comportamentales y permiten la elaboración de perfiles de
16
comportamiento (Vidal, 2009), para caracterizar los mecanismos de
polinización.
Sistemas de Polinización por Engaño
Una parte significativa de las orquídeas que han sido estudiadas hasta el
presente no presentan ningún tipo de recompensa a los polinizadores (Van der
Pijl y Dodson, 1966; Dressler 1993; Johnson et al. 1999; Schiestl, 2005;
Pellegrino et al.2005; Jersakova et al. 2006, 2007; Pansarin et al. 2008). El
mimetismo sexual (o pseudocópula), es, quizá, el tipo más sofisticado de
polinización por engaño, en Orchidaceae. Sin embargo, existen otros tipos de
engaño, tal vez menos elaborados, pero no menos interesantes.
Una parte significativa de las orquídeas terrestres europeas y africanas
presentan espolones o nectarios aparentes que, sin embargo, no contienen
néctar. Estas flores suelen tener coloraciones vivas y perfumes agradables que
atraen a los polinizadores (Van der Pijl y Dodson 1966, Dressler 1993,
Jersakova et al. 2006). Sin embargo, los polinizadores, después de un cierto
tiempo de contacto con las flores, parecen ser capaces de “aprender” y asociar
los atributos de estas flores con ausencia de recompensas florales. Así, la
polinización y fructificación en estos taxones es moderada o baja y se limita a
las primeras flores producidas en la población (Neyland y Wilcock, 1995). Se
han propuesto diversas ideas sobre el posible valor adaptativo de la ausencia
de néctar (Jersakova et al, 2006).
Para algunos autores, la ausencia de recompensas puede promover la
polinización cruzada, pues obligaría al polinizador a visitar más de una planta.
Otros autores han demostrado que basta adicionar (artificialmente) néctar en
flores sin recompensa para aumentar dramáticamente el número de visitas. Se
han propuesto varios tipos de engaño para Orchidaceae: 1) Engaño alimentario
(las flores presentan atributos que atraen polinizadores en busca de comida), 2)
Engaño sexual (ya explicado), 3) Engaño del lugar de oviposición (la flor imita
el substrato de oviposición del polinizador) y 4) pseudoantagonismo
(supuestamente las flores imitan machos de insectos. Otros machos
17
polinizarían las flores intentando ahuyentar al “falso macho”). Este último tipo
de engaño es muy cuestionable y nunca se ha documentado con rigor. En el
caso de algunas orquídeas australianas supuestamente polinizadas de este
modo, ya hay evidencias convincentes de que en realidad se trata de
mimetismo sexual y que los zánganos polinizadores en realidad intentan
copular con las flores (Jersakóva et al. 2006).
Las principales hipótesis de cómo el engaño podría incrementar la adecuación
en plantas son: asignación de recursos a la producción de flores y semillas y
altos niveles de polinización cruzada. Esta última se explicaría debido a la visita
de polinizadores que inspeccionan pocas flores y que como resultado puede
favorecer que la exportación de polen sea más eficiente. Lo cual sugiere que el
engaño floral es particularmente benéfico cuando los polinizadores son
abundantes pero que cuando los polinizadores son consistentemente raros la
selección puede favorecer una recompensa de néctar o un cambio a la
autopolinización (Jersakóva et al. 2006). La condición “sin recompensa “ es
derivada en Orchidaceae y probablemente surgió más de una vez; las
orquídeas más “basales” (Apostasioideae) ofrecen polen como recompensa y
no forman polínios; el segundo grupo “más basal” (Vanilloideae) ofrece néctar
(Singer et al. 2006).
De otra parte, Kindlmann y Jersacova (2005) estudiaron el éxito reproductivo
de Orchis morio en diferentes años y localizaciones y proponen que la
promoción de plantas con flores que ofrezcan néctar que ocurran en el mismo
lugar, más que el aumento de la presencia de polinizadores puede ser una
estrategia de polinización promisoria para especies de orquídeas que no
ofrezcan recompensa.
Sistemas Reproductivos
Los sistemas reproductivos de las plantas pueden clasificarse en
autocompatibles (capaces de producir frutos y semillas viables a través de
autopolinización) y autoincompatibles (incapaces de producir frutos y semillas
viables a través de autopolinización) (Tabla.1).
18
Tabla 1. Características morfológicas florales que promueven la polinización
cruzada
Característica Descripción
Dioecia
Las flores estaminadas y pistiladas son producidas en
individuos diferentes
Hercogamia
La presentación y recepción del polen están separadas
temporalmente (Endress, 1994; Singer, 2002, Singer y
Sazima, 2004).
Protandria/
Protoginia
Es una clase de dicogamia donde la función masculina
precede temporalmente la función femenina. Las flores actúan
primero como donadoras de polen y después de un periodo de
tiempo como receptores de polen (Singer y Sazima, 2001a,
2001b, Singer, 2002, Singer y Koehler, 2003a, Jersácova y
Johnson, 2007).
Algunos de los ejemplos de protandria en orquídeas son: Prescottia stachyodes
(Prescottinae), y Sauroglossum elatum (Spiranthinae) y Mormodes elegans
(Catasetinae: Epidendroide). En el género Catasetum se encuentra dioecia
funcional con flores masculinas y femeninas producidas en individuos
separados (Singer y Sazima, 2001a, 2001b, Singer, 2002, Singer y Koehler,
2003a, Jersácova y Johnson, 2007).
19
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 ÁREA DE ESTUDIO
Esta investigación se realizó entre febrero de 2009 y junio de 2010 en la Finca
Villa Rosa ubicada en el Municipio de Guasca-Cundinamarca (04°52′00″N y
73°52′59″W, Fig. 1) a 2600 metros, con una precipitación media mensual de
65.7 mm, una temperatura media de 13.2oC y una humedad relativa de 85.3%,
el pico de precipitación se presenta en el mes de mayo (98.3 mm). Los
registros de precipitación media, temperatura media y humedad relativa de los
meses muestreados los proporcionó el Instituto de Hidrología, Meteorología y
Estudios Ambientales de Colombia–IDEAM, a través, de la estación
climatológica GUASCA cercana a la finca Villa Rosa, Datos multianuales 1990-
2010. En el semicultivo los individuos de Masdevallia se encuentran en
remanentes de bosque que ha conservado el dueño de la finca, sembradas en
tierra y mezcladas con otras orquídeas (Fig. 2).
Figura 1.Ubicación del sitio de estudio. Municipio de Guasca (Cundinamarca).
20
Figura 2. Finca Villa Rosa. Municipio de Guasca-Cundinamarca. Se observa el
bosque y los parches de M. coccinea y M. ignea al interior del mismo.
3.2 EL GÉNERO MASDEVALLIA
El género Masdevallia pertenece a la subtribu Pleurothallidinae Lindl ex G.Don,
la cual es la más grande en número de especies de las subtribus con
aproximadamente 4000 especies neotropicales y 28 géneros, que representan
del 15 al 20% de las especies de la familia entera (Dressler, 1993). La mayoría
de las especies de este género son epifitas, que crecen en bosque montanos
lluviosos en el trópico, en altitudes entre los 1500 y los 2500 metros sobre el
nivel del mar, en ambientes sujetos a humedad diaria, lluvia o neblina y una
humedad relativa de aire entre 80 y 90%. Algunas especies son también
terrestres o litofiticas (Abele, 2006).
Este género se extiende desde Bolivia a México y comprende cerca de 330
especies, siendo Colombia uno de los centros de mayor diversidad (Fernández,
1971; Koniger y Koniger, 1995; Luer, 2000; Ortiz 1995 y 2000, Abele, 2007).
Existen muy pocos datos publicados sobre la polinización de Masdevallias. Van
der Pijl y Dodson (1966) documentaron algunos casos de polinización por
moscas “como-drosófilas” en M. erythochaete y moscas no identificadas en M.
fractiflexa. Al mismo tiempo, los autores sugirieron que algunas especies de
perianto rojizo a rosado (como es el caso de M. coccinea y M. ignea) son
polinizadas por colibríes. Observaciones inéditas indican que especies con
21
flores de aroma frutado (como M. floribunda) son, de hecho, polinizadas por
moscas Drosophilidae, lo mismo que Masdevallia infracta (del Brasil).
Observaciones inéditas efectuadas en agosto de 2008 y abril de 2009 en la
región de Guasca y Yerbabuena (Cundinamarca), junto con material fotográfico
gentilmente cedido por el orquidófilo aficionado Luis Eduardo Álvarez, indican
claramente que las banderitas (nombre popular para M. coccinea y M. ignea)
son polinizadas por moscas y no por colibríes, como fue sugerido por Van der
Pijl y Dodson (1966).
La polinización por moscas parece ser la regla en las orquídeas de la subtribu
Pleurothallidinae (Dressler, 1993). Hasta ahora, no se ha detectado néctar u
otras secreciones en las flores frescas de M. coccinea y M. ignea. Por lo tanto,
se presume que se trata de un sistema de polinización por engaño.
Los banderitas se caracterizan por presentar dos polinios (400 - 1500 µm),
lateralmente aplanados y en forma de triangulo de elongado a comprimido,
caudiculas comúnmente elaboradas, superficie comúnmente cubierta con
elastovicina, escultura ciliada a puntada, o granulada a gemada (Stenzel,
2000).
3.3 ESPECIES ESTUDIADAS
3.3.1 Masdevallia coccinea Linden ex Lindl.
Orchidaceae Lindenianae 5, n. 26. 1846.
Sinónimos
Masdevallia lindenii André
Masdevallia venusta Schltr.
Se distribuye en Colombia en Cundinamarca, Santander y Norte de Santander,
en un rango altitudinal entre 2600 y 3500 metros (Calderón y Farfán, 2003). Es
una orquídea semiterrestre clonal, de 38,5 cm de longitud, en la cual cada hoja
produce flores solitarias terminales, cada pedicelo está acompañado de una
bráctea de color beige que acompaña el desarrollo del botón. Cada flor nace
22
lateralmente de una hoja a partir de la planta. Cada flor consta de tres sépalos
grandes connados de color rosado oscuro, los sépalos tienen en promedio una
longitud de 45 mm. Los sépalos laterales tienen la misma forma, pero el sépalo
dorsal es más largo y más delgado y está inclinado hacia arriba. Los sépalos
terminan en una punta aguda (Fig. 3).
Figura 3. Flor de Masdevallia coccinea Linden ex Lindl.
3.3.2 Masdevallia ignea Rchb.f.
The Gardeners' Chronicle Agricultural Gazette 1: 482. 1871. (Gard. Chron.)
Se distribuye en Colombia en Norte de Santander entre los 2950 y 3130
metros, se encuentra en la cordillera oriental en cercanías de la Sierra Nevada
del Cocuy (Calderón y Farfán, 2003). Es una orquídea semiterrestre, de 25,3
cm de longitud, cada hoja produce flores solitarias terminales, una bráctea de
color beige acompaña el desarrollo del botón. Cada flor nace lateralmente de
una hoja a partir de la planta. Cada flor consta de tres sépalos grandes
connados de color rojo oscuro (Fig.4), los sépalos laterales tienen en promedio
una longitud de 36 mm. Los sépalos laterales tienen la misma forma, pero el
sépalo dorsal es más largo y más delgado y está inclinado hacia abajo. Los
Sépalo
Dorsal
Sépalo
lateral
Tubo
Sepalino
Ovario
23
sépalos laterales terminan en una punta poco aguda (Chavarro, 2005, Bonilla
et al.2006).
Figura 4. Flor de Masdevallia ignea Rchb.f.
3.4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Y CAMPO
3.4.1 MORFOLOGÍA FLORAL
En flores frescas de las dos especies, se realizó la caracterización de la
morfología floral por medio de cortes de las diferentes partes florales (sépalos,
pétalos, labelo, columna, capuchón de la antera y polinios), observación al
estereoscopio, dibujos a escala (técnica lápiz, rapidografo y acrílico) y
fotografías de microscopía digital. Las fotografías se realizaron con una cámara
digital Nikon Coolpix 950 y un estereoscopio Nikon SMZ800 en el Laboratorio
de Investigaciones en Biología Vegetal del Departamento de Biología de la
Universidad Nacional de Colombia.
Adicionalmente, se analizo la morfometria floral para diferenciar las flores de
M. coccinea y M. ignea midiendo 21 variables morfológicas (N= 10-20
dependiendo de la disponibilidad y estado) en flores frescas en antesis con un
Sépalo
lateral
Sépalo Dorsal
Tubo Sepalino
Ovario
24
Calibrador análogo (marca Spi 2000 Agudeza 0,1 mm). Las variables
morfológicas utilizadas fueron: I) las relacionadas con el despliegue floral tales
como: Largo del Sépalo Dorsal (LSD), Ancho del Sépalo Dorsal (ASD), Largo
del Sépalo Lateral (LSL), Ancho del Sépalo Lateral (ASL), Largo Fusión de los
Sépalos Laterales (LFS), Ancho del Sinsepalo (AS). II) Las relacionadas con el
acceso de los visitantes y/o polinizadores a la flor: Largo del Tubo Sepalino
(LTS), Largo del Ovario (LO), Ancho del Tubo Sepalino en la Base (ATSB),
Ancho del Tubo Sepalino en el ápice (ATSA). III) Las relacionadas con el
mecanismo de polinización y el acople morfológico entre la flor y el polinizador
(facilitan o imposibilitan la polinización): Longitud del Labelo (LL), Ancho del
Labelo en el Ápice (ALA), Ancho del labelo en la Base (ALB), Largo del Pétalo
Lateral (LPL), Ancho del Pétalo Lateral (APL), Largo del Capuchón del Polinio
(LCP), Ancho del Capuchón del Polinio (AC), Largo del Polinio (LP), Ancho del
Polinio (AP), Largo de la columna (LC), Ancho de la columna (AC), Largo de la
Fusión del Labelo a la Columna (LFL). Estas variables se utilizaron siguiendo a
Knyasev et al (2000).
Posteriormente, se analizó la estadística descriptiva (promedio, desviación
estándar, valores máximo y mínimo), coeficiente de variación, correlación entre
las variables (Spearman). Se analizó la normalidad de los datos y luego se
realizó el análisis paramétrico de U de Mann Whitney para probar si existían
diferencias significativas los valores promedio de las variables entre las dos
especies
3.4.2 HISTOQUIMICA
Para determinar la presencia de recompensas y evidenciar la presencia de
glándulas secretoras (nectarios, osmoforos y glándulas), se sumergieron cinco
flores de cada especie de Masdevallia por 20 minutos en una solución 1/1000
de rojo neutro en agua destilada y se observo al estereoscopio la presencia de
puntos rojos que denotaran la presencia de nectarios en la superficie de
25
sépalos, pétalos y puntos de inserción de los mismos al ovario. Además, se
sumergieron flores (2) en agua destilada como control (Davies et al, 2003;
Dafni et al, 2005).
3.4.3 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO (MEB)
Para evidenciar la presencia de tricomas y glándulas en las superficies de
sépalos, pétalos, columna, labelo y polinios que no fueron visibles con la
fotografía digital, se realizaron fotografías de MEB, los cuales son
fundamentales en el reconocimiento táctil de los insectos. Las muestras de
sépalo lateral, sépalo dorsal, columna, pétalo, labelo y polinios fueron
separadas de la flor, fijadas en gluteraldehído por 24 horas, luego
deshidratadas en una serie de alcohol de graduación creciente (50%,
70%,100%), dejando actuar el alcohol por períodos de 15 minutos siguiendo el
protocolo de Davies et al (2003, 2008). Posteriormente, se pasaron por un
secador de punto crítico (SAMDRI®-795), se montaron sobre portaláminas, se
realizó la metalización con oro (Metalizador Dentom Vacuum Desk IV) y
finalmente las fotografías respectivas (Microscopio Electrónico de Barrido JEOL
JSM-6490LV) con una resolución de 3.0 nm. Las fotografías se realizaron en el
Laboratorio de Microscopia Electrónica de Barrido de la Universidad de los
Andes. Posteriormente, las fotografías se observaron detalladamente para
detectar la presencia de tricomas y glándulas (Davies et al, 2003)
3.4.4 FENOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN
Se analizo la fenología de la reproducción para estudiar el patrón fenológico de
M. coccinea y M. ignea (picos y valles de floración y fructificación), la duración
de fases individuales y la duración total de la reproducción en relación con la
precipitación. Se realizó el registro fenológico cada 15 días a 263 ramets
marcados de M. coccinea y 163 ramets de M. ignea durante cinco meses,
contabilizando el número de flores abiertas, el número de flores polinizadas, el
numero de flores con polinios removidos, el número de flores senescentes, el
26
número de frutos y la proporción de flores que se convirtieron en frutos, así
como la duración de cada uno de estas fenofases. Se definieron las fenofases
de botón (cuando los sépalos estuvieron cerrados) flor en antesis (cuando el
sépalo dorsal estuvo separado del labelo y la hendidura del labelo estuvo
expandida) flor senescente (cuando el sépalo dorsal desarrollo puntos cafés y o
se marchito o colapso) y fruto (cuando se evidencio el desarrollo del ovario)
(Tabla 2).
27
Tabla 2. Estados Fenológicos estudiados en M. coccinea y M. ignea
Estado Características Fotografía
Botón en
Inicio
Botón de color verde comenzando a
salir paralelo a la bráctea que lo
sostiene.
Botón
Verde
Botón de color verde comenzando a
salir de la bráctea que lo sostiene de
forma arqueada
Botón Rojo
o morado
Botón de color rosado o rojo con el
sépalo dorsal aun fusionado a los
sépalos laterales
Botón Botón de color rojo o morado con el
sépalo dorsal separado de los
sépalos laterales
Botón inicio
de apertura
Botón de color rojo o morado con el
sépalo dorsal separado de los
sépalos laterales y estos últimos
comenzando a separarse
Flor en
antesis
Flor expuesta totalmente con los
sépalos laterales totalmente
separados y el sépalo dorsal hacia
abajo (M. ignea) y hacia arriba (M.
coccinea)
Flor
Senescente
La Flor esta senescente y se está
iniciando la formación del fruto en la
base de la flor
Fruto Fruto color verde oliva (M. ignea) y
color morado (M. coccinea). Nótese
que el fruto de M. ignea es más
ancho que largo a diferencia del
fruto de M. ignea que es más largo
28
que ancho
Para el análisis de los datos de la fenología se realizaron gráficas con los
porcentajes de individuos en cada una de las fenofases (botón, flor abierta, flor
senescente y fruto) y graficas de la duración de la fenofase de antesis en
relación a la precipitación multianual (1990-2010). Se compararon los patrones
fenológicos de las dos especies mediante la prueba de Kolmogorov.
3.4.5 VISITANTES Y POLINIZADORES FLORALES
En el área de trabajo se realizaron 2 transectos de 100 metros recorriendo los
parches identificados durante los cinco meses de muestreo. Se realizarán
observaciones quincenales de los visitantes florales en entre las 8:00 AM y las
4:00 PM, se realizaron fotografías y videos, para un total de 100 horas de
observación. Los insectos que se comprobó que fueron capaces de remover
y/o depositar polinios se consideraron polinizadores. Aquellos que visitaron las
flores sin remover y/o depositar polinios se consideraron visitantes no-
polinizadores. Los visitantes y polinizadores se capturaron mediante colecta
manual. Los visitantes y polinizadores se identificaron con la ayuda de claves
taxonómicas y consulta a expertos (Borror et al. 1989).
Los polinizadores se identificaron montándolos en alfileres entomológicos y
aclarando los especímenes sumergiéndolos en una solución de hidróxido de
potasio K(OH) al 10% por 36 horas y luego observando al estereoscopio las
genitalias para identificar si los polinizadores eran machos o hembras.
Adicionalmente, se analizo la morfometria de los polinizadores de M. coccinea
y M. ignea midiendo 17 variables morfológicas en machos y hembras (N= 10)
con un Calibrador análogo (marca Spi 2000 Agudeza 0,1 mm). Las variables
morfológicas utilizadas fueron las diagnósticas para la familia: longitud del
cuerpo, longitud del tórax, ancho tórax, largo abdomen, ancho abdomen, largo
cabeza, ancho cabeza, longitud antena, longitud ala, ancho suturaptilinal, largo
vibrisa oral, distancia de la muesca proximal a la humeral, distancia de la
muesca distal a la humeral, distancia de la RM al borde del ala, distancia de la
RCMU al borde del ala, largo del tarsómero 1 posterior, largo seta frontoorbital
posterior (Brown et al, 2009). Estas variables están relacionadas con la
29
accesibilidad a las flores de las orquídeas, el forrajeo (posibilidad de encontrar
el recurso) y la posibilidad de detectar los estímulos químicos que produzcan
las flores. Posteriormente, se analizó la estadística descriptiva (promedio,
desviación estándar)
3.4.6 PERFILES DE COMPORTAMIENTO DE LOS POLINIZADORES
Una vez identificados los polinizadores se realizaron observaciones
preliminares ad libitum (a voluntad) del comportamiento del polinizador para
diferenciar los comportamientos en eventos y estados. Los eventos están
relacionados con comportamientos instantáneos de corta duración como el
contacto antenal, mientras que los estados son comportamientos durables, en
periodos de tiempo largos como la copula. A partir de este muestreo preliminar
se realizo un muestreo focal continuo durante 20 minutos con 50 repeticiones y
se establecieron cinco unidades comportamentales (Vidal, 2009) (Tabla 3).
Tabla 3. Comportamientos observados en el muestreo focal en el polinizador
en un periodo de 20 minutos.
Convención Actividad
(estado/evento)
C Camina (Estado)
L Se limpia (Estado)
I Reposo (Estado)
A Se alimenta (Estado)
P Copula (Estado )
Luego se establecieron las frecuencias de los comportamientos para graficar
los perfiles de comportamiento mediante histogramas de frecuencias (Vidal,
2009).
30
Las variables tabuladas para caracterizar el comportamiento del polinizador
fueron:
hora de visita
tiempo de permanencia en la flor
comportamiento (camina, se limpia, reposo, se alimenta, copula)
Número de individuos
Posición en la flor (sépalos, pétalos columna, labelo)
Posición de entrada a la flor para estar en contacto con los polinios y el
estigma (de frente o hacia atrás)
Sexo del Polinizador
Observaciones sobre el clima durante la visita
A partir de los resultados obtenidos se elaboraron los perfiles de
comportamiento de la mosca y se analizo el acople morfológico entre las flores
y sus polinizadores.
3.4.7 EFICIENCIA DE POLINIZADORES
Para analizar la eficiencia de los polinizadores independiente del sistema
reproductivo se utilizó el índice de Nilsson , el cuál es un indicador de si
existe pérdida o no de polinios (Neyland y Wilcock, 1998).
=
El éxito reproductivo masculino fue calculado como
donde es el número de flores encontradas con uno o ambos
polinios removidos y es el número total de flores investigadas. El éxito
reproductivo femenino fue calculado como donde es el número de flores
polinizadas (número de flores encontradas con al menos una masula de polen
en el estigma) y Ft es el número total de flores investigadas. Los polinios
removidos en orquídeas usualmente exceden las polinizaciones, por lo tanto la
eficiencia de la polinización puede ser expresada como un radio Fp/Fr más que
31
como una formula. Los valores de la eficiencia de la polinización están entre 0 y
1, en donde 1 representa el máximo y 0 la más baja eficiencia (Scopece et al.,
2010).
3.4.8 SISTEMA REPRODUCTIVO
Con el fin de determinar la autocompatibilidad o autoincompatibilidad de los
sistemas reproductivos de las dos especies de orquídeas se realizaron cinco
tratamientos de polinización (Fig. 5, Tabla 4) en 20 ramets de diferentes
individuos por tratamiento para un total de 100 ramets de cada especie de
Masdevallia. Se utilizaron varillas de alambre para sostener las flores a las
bolsas de polinización y evitar que por el peso de las bolsas las flores se
cayeran.
Finalmente, se analizaron los porcentajes de frutos formados, se realizaron
tablas con los porcentajes de frutos formados en cada tratamiento y pruebas
de diferencias entre los tratamientos.
Figura 5. Flores embolsadas de Masdevallia ignea para los tratamientos de
polinización, y marcadas para el seguimiento fenológico. Fotografías Mónica
Cuervo.
Bolsa de tul
32
Tabla 4. Pruebas para evaluar el sistema de reproducción en la angiospermas
(modificado de Dafni, 2001, 2005).
PRUEBA DESCRIPCIÓN OBJETIVO
Polinización
natural
Polinización en condiciones
naturales. Es la polinización
efectuada naturalmente por los
polinizadores en el ambiente
natural. Las flores no son
embolsadas.
Evaluar la tasa de polinización en
condiciones naturales (%de frutos
sobre flores producidas).
Auto
polinización
espontánea
(control)
Este tratamiento verifica si la flor es
capaz de auto polinizarse en
ausencia de polinizadores. Las
flores son embolsadas.
Medir la necesidad de
polinizadores.
Auto
polinización
inducida
Se autopoliniza la flor con su propio
polinio. Las flores son embolsadas.
Indicar la auto-compatibilidad o
auto- incompatibilidad del sistema
(si la planta es capaz o no de
producir frutos en caso de
autopolinización).
Polinización
cruzada
Las flores se polinizan con el
polinio de otros individuos
genéticamente diferentes (o sea,
excluye a la propagación
vegetativa). Las flores son
embolsadas.
En las plantas autoincompatibles
es el único tratamiento que
produce.
Agamospermia Se emascula* y se embolsa**. Las
flores son embolsadas.
Evaluar la tasa de reproducción no
sexual, excluyendo casos en los
cuales la polinización promueva la
formación de semillas sin
fertilización.
* Emasculación es la extirpación de los polinios y la conservación de las flores
en bolsas a través del lapso de vida floral. * * Embolsamiento: consiste en
33
cubrir previamente las flores (desde que son botones), a través del lapso de
vida floral, con mallas para evitar la visita libre de insectos.
Los análisis estadísticos se realizaron con los paquetes estadístico Past y
SPSS-Statistics19 siguiendo a Guisande et al (2011).
3.4.9 ESTIMULOS VISUALES- REFLECTANCIA ESPECTRAL FLORAL
Con el fin de caracterizar las claves visuales utilizadas por las flores de M.
coccinea y M. ígnea para atraer a sus polinizadores se reporto la reflectancia
espectral. Esta se refiere a la cantidad de energía luminosa reflejada por un
objeto en varios intervalos dentro del espectro de longitudes de onda. Los
factores que afectan la reflectancia espectral son la cantidad de pigmentos,
agua y aire, estructuras internas y estados de maduración y senescencia (Neto
et al. 2009). Por esta razón, las partes de las flores se cortaron en el momento
en que se realizaron las medidas de reflectancia. La reflectancia espectral
difusa de los sépalos laterales, sépalo dorsal, labelo y columna fusionados,
columna, pétalos y labelo de M. coccinea y M. ignea se reporto entre 200 y
800 nm usando un Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro (Varian
Inc) con esfera reflectiva difusa interna. La reflectancia fue calculada para tres
replicas por cada muestra. Se calibro la línea base con un estándar 100%
blanco y luego con un estándar 0% negro (sin nada), los resultados se
obtuvieron a partir del programa CaryWinUV (Tiempo de medida 0,1, intervalo
de datos nm 1, velocidad de barrido nm/min 600). Estos análisis se realizaron
en el laboratorio de Difracción de Rayos X del Departamento de Física de la
Universidad Nacional de Colombia (Fig.6). Posteriormente, se realizaron las
gráficas de reflectancia vs longitud de onda para cada parte y especie de
orquídea.
34
Figura 6. Imagen equipo Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro
(Varian Inc) con esfera reflectiva difusa interna en el cual se realizaron las
medidas de reflectancia espectral de las flores. Laboratorio Difracción de Rayos
X, Departamento de Física. Universidad Nacional de Colombia.
3.4.10 VOLATILES FLORES EN ANTESIS -MICROEXTRACCIÓN EN FASE
SÓLIDA (SPME)
Con el fin de identificar los compuestos volátiles producidos por las flores, se
utilizo la técnica de microextracción en fase sólida (SPME) para concentrar los
compuestos volátiles de las muestras de flores en antesis de M. coccinea y M.
ignea (Toll et al. 2006). En primer lugar, se realizó un proceso de
estandarización de la técnica de acuerdo al modelo de estudio, (número de
flores, tiempo de exposición, tiempo de equilibrio, montaje, programa, splitlees).
Esta técnica se realizó en el Laboratorio de Aromas del Departamento de
Química a una temperatura de extracción de 20oC (ambiente) y se utilizó
parafinas C6-C26 como patrón para calcular los índices de Kovat. La técnica
consistió en utilizar una fibra triple Divenil benceno/carboxen/polidimetilsiloxano
(DVD/CAR/PDMS) como material absorbente, la cual fue activada previamente
(250 oC por 15minutos). Se realizó un montaje simultáneo con vasos plásticos
cerrados (con tapas) de 12 cm de largo por 8 cm de ancho, estériles
(desinfectados con hipoclorito) en los cuales se colocaron tres flores en antesis
Esfera Reflectiva Difusa
35
sin cortar de tres plantas diferentes de M. coccinea, M. ignea y un blanco (sin
nada, control de aire del laboratorio), se utilizó papel absorbente sin olor para
sujetar el pedicelo de cada flor a cada vaso. Posteriormente, el vaso se fijo a un
soporte metálico mediante un aro metálico, el vaso se perforo con una jeringa
para colocar la fibra la cual se fijo al soporte por medio de una nuez (Fig. 7).
Figura 7. Montaje de microextracción en fase sólida (SPME): A) M. coccinea, B)
Control y C) M. ignea realizado en el laboratorio de Aromas del Departamento
de Química de la Universidad Nacional de Colombia.
El tiempo de exposición fue de 24 horas inicio a las 9:30 am y termino a las
9:30 am del día siguiente, para tener todo el ciclo circadiano de la flor. Tiempo
después del cual el montaje se desmonto y las fibras fueron inyectadas (tiempo
de desorción 5 minutos) en un cromatógrafo Agilent 5975C, con una columna
polar HP Innowax, con un programa de temperatura 40oC temperatura inicial (4
minutos), incremento de 5oC.min-1 hasta 250oC.
Los compuestos fueron identificados por comparación de los espectros de
masa y sus datos de retención cromatográficos con los espectros de las
bibliotecas de sistemas de datos, se calcularon los índices Kovats. Finalmente,
se compararon los cromatogramas de las dos especies de orquídeas con el
control para identificar los compuestos presentes, se compararon los índices
Kovats obtenidos con los reportados por Kondjoyan (1996). Los análisis de CG-
MS fueron realizados en el laboratorio de la empresa DISAROMAS S.A.
A C Fibra SPME B
36
4. RESULTADOS
Los parches de M. coccinea fueron de mayor tamaño en comparación a los
parches de M. ígnea (N=20) (Tabla 5).
Tabla 5. Caracterización de los parches de M. coccinea y M. ignea
Especie Largo (cm) Ancho
(cm)
Área cm2 No Hojas Largo
Hoja
(cm)
Ancho
Hoja
(cm)
M.
coccinea
143
(DE=160.9)
82
DE=90
221177
(DE=37226)
7
(DE=2.1)
17
(DE=2.8)
2.7
(DE=0.6).
M. ignea 87 (DE=90) 51
(DE=25)
5649
(DE=7204)
6(DE=0.7) 21
(DE=5)
3 (DE=1)
4.1 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia coccinea
Presenta una flor solitaria de color rosado oscuro; sépalos dorsal y lateral
conspicuos y pubescentes de color rosado oscuro; parte interna del sépalo
dorsal y base de los sépalos laterales de color amarillo; sépalos connados
formando un tubo sepalino arqueado más largo que ancho; sépalo dorsal
triangular y reflexo; sépalos laterales triangulares; pétalos blancos ovados, con
una vena media prominente, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco,
inconspícuo, oblongo, ápice amarillo, superficie con tres venas longitudinales
blancas, articulado a la columna; columna blanca, paralela al labelo; antera
ventral, blanca, granulosa y con cristales; estigma ventral, dos polinios
amarillos, lateralmente aplanados (Fig.8, Fig. 9, Anexo1).
37
Figura 8. Partes de Masdevallia coccinea. Ilustración Botánica: J.de las Salas.
Sépalo Dorsal Sépalo Lateral
1 cm
Labelo
5 mm
Pétalos Laterales
5 mm
Columna
Capuchón de la
antera con polinarios Polinios
1 mm
5µm
1 cm
38
Figura 9. Estructura de la flor de Masdevallia coccinea. A) Flor, B) Detalle de la
flor en vista sagital, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F)
Columna, G) Capuchón de la antera, H) Polinios. Fotografías Natalia Luque y
Mónica Cuervo.
4.2 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia coccinea
Las variables que presentaron mayor variación fueron: el largo del capuchón de
la antera LCA (88), el ancho del labelo en el ápice ALA (58), el ancho del
sépalo dorsal ASD (50), ancho del capuchón de la antera ACA (38) y el ancho
del polinio APO (33). Las variables que estuvieron más correlacionadas fueron
el largo del sépalo dorsal (LSD) y el Ancho del Sépalo Lateral (ASL) (R0,608 p<
0,0001), el largo del sépalo dorsal (LSD) y el ancho del sinsepalo (AS) (R 0,535
p< 0,0001), el ancho del sépalo lateral (ASL)y el ancho del sinsepalo (AS) (R
0,955 p< 0,0001), el ancho del orificio del tubo en la base (AOB) y el ancho del
labelo en el ápice (ALA) (R 0,623 p< 0,0001) (Anexo 3)
E
A B C
D F G H 5,5 mm 6 3 mm
6,1
mm
1,7
mm
0,7 mm
mm
39
4.3 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia ignea
Presenta una flor solitaria de color rojo oscuro, sépalos dorsal y lateral
conspicuos y pubescentes de color rojo oscuro; parte interna del sépalo dorsal
y base de los sépalos laterales de color amarillo; sépalos connados formando
un tubo sepalino más largo que ancho; sépalo dorsal subtriangular, retrorso,
sépalos laterales ovado triangulares, connados en la base; pétalos blancos,
ovados, ápice redondeado, con una vena media prominente morada, cristales y
tricomas abundantes; labelo blanco, ovado con una mancha de color morado
en el centro, articulado a la columna con tres venas longitudinales blancas;
columna blanca, con bordes morados, paralela al labelo; antera ventral, blanca,
granulosa y con cristales; estigma ventral, dos polinios amarillo claro,
lateralmente aplanados, (Fig. 10 y 11, Anexo 2).
4.1 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia ignea
Las variables que presentaron mayor variación fueron el ancho de la columna
AC (148), el ancho del pétalo AP (32), el ancho del Sinsépalo AS (32), el largo
de la fusión del Sinsépalo LFS (31). Las variables que estuvieron más
correlacionadas fueron el largo del sépalo dorsal (LSD) y el largo del Sépalo
lateral (LSL) (R 0,762 p< 0,0001), el ancho del sépalo dorsal y el largo del
sépalo lateral (R 0,776 p< 0,0001), el ancho del sépalo lateral y el largo del
sépalo lateral (R 0,749 p< 0,0001) (Anexo 3).
Comparación de la morfometria de M. coccinea y M. ignea
En todas las variables analizadas se encontraron diferencias significativas entre
las dos especies de orquídeas; a excepción de las variables Ancho del
40
Sinsépalo (AS), Ancho del Orificio del Tubo Sepalino en la base (AOB), Ancho
del Orificio del Tubo Sepalino en el ápice (AOA) y ancho del labelo en el ápice
(ALA) (Tabla 6).
Sépalo lateral Sépalo Dorsal
Labelo
Pétalos laterales
Columna
Capuchón de la
antera con polinarios
Polinios
1 cm
5 mm
5 mm
5 µm 5 mm
5 mm
41
Figura 10. Masdevallia ignea. Ilustración Botánica: J.de las Salas.
Figura 11. Estructura de la flor de Masdevallia ignea. A) Flor, B) Detalle de la
flor en vista sagital, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F)
Columna, G) Polinios. Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo.
A B C
D E F D
7mm
7,3 mm
6,2
mm 0,9 mm
42
Tabla. 6. Resultados de la Prueba U de Mann Whitney para las variables
morfométricas de las flores de M. coccinea y M. ignea (AS= Ancho del
Sinsepalo, AOB= Ancho del orificio en la base, AOA= Ancho del orificio en la
base, ALA= Ancho del labelo en el ápice).
AS AOB AOA ALA
U de Mann-Whitney 88.00
0
117.
000
152.
000
118.
000
W de Wilcoxon 259.0
00
288.
000
323.
000
289.
000
Z -
2.342
-
1.43
7
-.317 -
1.40
0
Sig. asintót. (bilateral) .019 .151 .751 .161
Sig. exacta [2*(Sig.
unilateral)]
.019 .161 .767 .171
4.3 HISTOQUIMICA
Las flores de de M. cocccinea y M. ígnea no ofrecieron ningún tipo de
recompensa (néctar, osmoforos u otro tipo de glándulas) y los dos controles
fueron negativos.
4.4 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO
En M. coccinea las fotografías de MEB evidenciaron la presencia de tricomas
en las superficies del sépalo dorsal y pétalos. En M. ignea las fotografías de
MEB evidenciaron la presencia de tricomas en la superficie de pétalos y
sépalos (Fig.12 y 13).
43
Figura 12. Micromorfologia de las flores de Masdevallia coccinea. A) Columna,
B) detalle de la columna, C)Pétalo, D) Labelo E)Sépalo Dorsal, F) Detalle
sépalo dorsal, G) Sépalo lateral, H) Polinio.
A B
C
D
E F
G H
44
Figura 13. Micromorfologia de las flores de Masdevallia ignea. A) Columna B)
Pétalo C) Detalle del Pétalo, D) Sépalo Dorsal E) Detalle Sépalo Dorsal F)
Sépalo lateral G) Labelo H) Polinio.
A B
C D
E F
G H
45
4.5 FENOLOGÍA
La duración promedio en número de días de cada una de las fenofases en M.
coccinea y M. ígnea fue diferente (Fig.14).
Figura 14. Duración de cada Fenofase para M. coccinea y M. ignea. N=100.
Para M. coccinea el pico de floración ocurrió entre los meses de abril a mayo y
la mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio a agosto
(Fig.15).
46
Figura 15. Duración de las fenofases de M. coccinea
Para M. ignea el pico de floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de
fructificación ocurrió entre julio a agosto (Fig.16).
47
Figura 16. Duración de las Fenofases de M. ignea.
Sin embargo, mediante la prueba de Kolmogorov-Smirnov se evidencio que no
hay diferencias significativas en el número de individuos en cada fenofase las
fenofases de botón, flor en antesis y flor senescente de las dos especies de
orquídeas solamente en la fenofase de fruto (Tabla 7). Los picos de flor en
antesis ocurrieron en meses diferentes.
48
Tabla 7. Resultados prueba de Kolmogorov-Smirnov. Estadístico de contraste
número de individuos en cada fenofase. en M. coccinea y M. ignea.
Botón Flor en
antesis
Flor
Senescen
te
Fruto
Diferencias
más
extremas
Absoluta .308 .308 .462 .615
Positiva .308 .308 .000 .000
Negativa -.154 -.077 -.462 -.615
Z de Kolmogorov-
Smirnov
.784 .784 1.177 1.569
Sig. asintót. (bilateral) .570 .570 .125 .015
Al comparar el patrón fenológico de M. coccinea y M. ignea se observa que la
primera floreció primero que la segunda y la floración no está sincronizada
entre las dos especies. El pico de las dos estuvo relacionado con el pico de
precipitación, M. coccinea floreció antes del pico de precipitación que ocurre en
mayo mientras que M. ignea floreció después del pico de precipitación (Fig.
17).
Figura 17. Porcentaje de flores en antesis de M. coccinea y M. ígnea en
relación con la precipitación (estación climatológica GUASCA cercana a la finca
Villa Rosa, Datos multianuales 1990-2010)
49
4.6 SISTEMA REPRODUCTIVO
M. coccinea fue autocompatible y dependiente de polinizador, con una mayor
proporción de frutos formados por autopolinización inducida y polinización
cruzada. La prueba de Kruskal-Wallis mostró diferencias significativas entre los
tratamientos de Autopolinización Inducida y autopolinización Espontanea (p<
0,0001) ( (Tabla 8)
M. ignea fue autocompatible y dependiente del polinizador, con una mayor
proporción de frutos formados por polinización cruzada y autopolinización
inducida. La prueba de Kruskal-Wallis no mostró diferencias significativas entre
los tratamientos (p< 0,0001). Además, el porcentaje de frutos formados en la
polinización natural fue menor que en el Autopolinización inducida, lo que
evidencio que los polinizadores limitaron la producción de frutos (Tabla 8).
Tabla 8. Porcentaje de frutos producidos en cada tratamiento para M. coccinea
y M. ígnea (N= 20 ramets por cada tratamiento).
Especie Polinización
Natural
Autopolinización
Espontánea
Autopolinización
Inducida
Polinizacion
Cruzada
Agamospermia
M.
coccínea
5 0 50 30 0
M .ignea 15 0 12 7 0
4.7 VISITANTES
M. coccinea fue visitada por 15 especies de artrópodos, pertenecientes a los
órdenes Diptera (2spp) Himenóptera (3spp), Coleoptera (4spp), Chelicerata
(2spp), Hemiptera (2spp) y Lepidoptera (2spp). De los cuales los más
50
frecuentes fueron Diptera y Chelicerata. M. ignea fue visitada por siete
especies de insectos, pertenecientes a los órdenes Coleoptera (2spp) Diptera
(3spp), Hemiptera (1spp) y Lepidoptera (1spp). De los cuales los más
frecuentes fueron Diptera y Crisomelidae. Estos diferentes insectos usaron las
flores como refugio, como lugar para buscar presas, o como lugar de copula o
como lugar para alimentarse (Tabla. 9).
51
Tabla 9. Morfoespecies de insectos visitantes en las flores de M. coccinea y M.
ignea
Especie Orden Suborden Familia Frecuenci
a
M. coccinea Chelicerata 4
Coleoptera Chrysomelida
e
2
Coleoptera Coccinelidae 1
Coleoptera Curculionidae 2
Coleoptera Lampyridae 1
Diptera Brachycera Drosophilidae 50
Diptera Brachycera 2
Diptera Nemathocera 5
Diptera Brachycera Drosophilidae 6
Hemiptera Cicadelidae 1
Hemiptera Lygaeidae 1
Himenoptera Symphyta 1
Himenoptera Apidae 3
Himenoptera Ichneumonid
ae
1
Lepidoptera Geometridae 1
Lepidoptera Sphingidae 2
M. ignea Coleoptera Chrysomelida
e
20
Coleoptera Curculionidae 5
Diptera Drosophilidae 15
Diptera Nematócera Culicidae 5
Diptera Sciaridae 10
Hemiptera Cicadelidae 5
Lepidoptera Geometridae 5
52
4.8 DESCRIPCION DEL POLINIZADOR
Una mosca de la familia Drosophillidae fue la más frecuente, se observaron
machos y hembras, pero se identifico como polinizador a la hembra, la cual
se observo removiendo y depositando polinios (N= 10) y se capturo con los
polinios adheridos al escutelo (N=5) (Fig. 18).
Esta familia se caracteriza por: antenas cetáceas y compactas de menos de
cinco artejos, con calipteros poco desarrollados. Alas grandes en comparación
a la longitud del tórax; vena R1 glabra, quiebre de costal a la altura de
subcostal, celda cubital posterior ausente, venas RM y RMC4 separadas,
rompimiento humeral de la costal. Cabeza con sutura ptilinal circular y vibrisa
oral presente. Cabeza con tres setas frontoorbitales y una seta posterior
proclinada hacia atrás. Tórax con anaepimeron glabro. Patas con tarsómero
posterior 1 más largo que el segundo (Brown et al, 2009).
Figura 18. Morfoespecie de la familia Drosophilidae hembra con el polinio de M.
coccinea adherido al escutelo.
Las hembras fueron de mayor tamaño (4,01 mm) (Fig. 19, Anexo 4) en
comparación a los machos (Fig. 20, Anexo 4).
4mm
53
Figura 19. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae hembra: A) cuerpo
entero, B) detalle de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la
genitalia. La distancia entre cada línea verde representa 1 mm de longitud.
4mm
0,99 mm
0,66 mm
A B
C
D E
2,5mm
54
Figura 20. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae macho: A) cuerpo
entero, B) detalle de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la
genitalia. La distancia entre cada línea verde representa 1 mm de longitud.
E
B A
C
D
3,6mm
0,41 mm
2,6 mm
Genitalia
Genitalia Macho
0,9
mm
55
4.9 COMPORTAMIENTO DEL POLINIZADOR
La mosca de la morfoespecie de la familia Drosophilidae (HEMBRA) se
encontró en el área de estudio removiendo y depositando polinios de M.
coccínea y M. ignea. En cada flor se observó un promedio de dos moscas (N=
50, Max 7, Min 1, DE= 1.8), las cuales permanecieron en la flor por un tiempo
promedio de 7 minutos (N= 50, Max 25, Min 2, DE= 5.8). Entre las 8 y las 10
am se observó el mayor número de moscas, y esta actividad estuvo
relacionada con la hora del día con mayor temperatura. No se observaron
polinizadores nocturnos (esfuerzo de muestreo= 2 horas 2 noches). Los
comportamientos más frecuentes en esta mosca fueron caminar y copular (Fig.
21).
Figura 21. Perfiles de comportamiento de morfoespecie1 Drosophilidae por el
correspondiente histograma de frecuencias de los comportamientos
observados para hembras y machos.
56
4.10 MECANISMO DE POLINIZACION
El proceso de polinización implica varios pasos así: A) El labelo de las flores
de Masdevallia está en un ángulo de 450 cuando el díptero hembra
(Drosophilidae) entra de frente al tubo sepalino, por su peso baja el labelo el
cual está articulado a la columna y por esta razón el ángulo aumenta, pero a
medida que el insecto entra más en la flor, el labelo recupera su posición
original. B) El polinio se desprende debido a que al intentar salir la hembra
toca el escutelo C) El polinio se adhiere en el escutelo del díptero hembra. D)
El díptero con el polinio adherido entra en otra flor de Masdevallia. E) el díptero
hembra entra en otra flor y en esta ocasión el polinio es retenido en la cavidad
estigmática que es cóncava y la flor es polinizada (Fig. 22).
Superficie estigmática
57
Figura 22. Mecanismo de Polinización en M. coccínea
Polinario
Columna
Polinario adherido
al escutelo
Polinario depositado
en la superficie estigmático
C
D
A
B
58
4.11 ACOPLE MORFOLÓGICO
La longitud del cuerpo de la morfoespecie hembra de Drosophilidae estuvo
dentro del rango de longitud del labelo y de la columna de M. coccinea y M.
ignea (Fig. 23). LL= Longitud del labelo LC= Longitud de la columna.
Figura 23. Acople Morfológico entre la longitud de labelo (LL) y la columna (LC)
de M. coccinea y M. ignea y la longitud del cuerpo de la mosca hembra
polinizadora (Drosophilidae). Los bigotes representan la desviación estándar.
Longitud del cuerpo de la hembra 4mm
Variable
59
4.12 EFICIENCIA DE POLINIZADORES
M. coccinea
De las 263 flores estudiadas 95 (36%) actuaron como donadoras de polinios y
48 (18%) como receptoras de polinios. El índice de Nilsson fue de 0.58, es
decir que fue necesario más de un polinio para polinizar una flor. Así, un bajo
número de plantas fue polinizado en relación a los polinios removidos, es decir
hubo pérdida de polinios (Tabla 10).
M. ignea
De las 163 flores de M. ignea 25 (15%) actuaron donadoras de polen y 2 (1%)
como receptoras de polen. El índice de Nilsson fue de 1.59, es decir que por
cada polinio removido fueron polinizadas 1.6 flores. Esto significa que un bajo
número de plantas fue polinizado en relación a los polinios removidos, es decir
hay pérdida de polinios (Tabla 10).
El éxito reproductivo femenino y masculino fue mayor en M. coccinea que M.
ignea y por consiguiente la eficiencia de la polinización fue mayor en este
primera (Tabla 10).
Tabla 10. Comparación de las medidas de éxito reproductivo de M. coccinea y
M. ignea (Fr= Flores con polinario removido, Ft= Flores Totales y Fp= Flores
Polinizadas).
M.
coccinea
M. ignea
Éxito Reproductivo Masculino Fr/Ft 0.4 0.2
Éxito Reproductivo Femenino Fp/Ft 0.2 0.0
Eficiencia de la Polinización Fp/Fr 0.5 0.1
60
4.13 ESTÍMULOS VISUALES-REFLECTANCIA ESPECTRAL DE LAS
FLORES
M. coccinea
Los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el azul (500nm) y en el
rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos en el violeta (446nm), el
azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde (500nm), el amarillo (542nm),
el naranja (600nm) y el rojo, la columna en el violeta, el azul y el rojo y el labelo
en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejan en el ultravioleta
(<400nm) (Fig. 24).
Rojo Infrarrojo
Naranja
Verde
Amarillo
Azul UV
61
Figura 24. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. coccinea
M. ignea
Los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el rojo (700 nm) y en
menor proporción en el verde (500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm),
el sépalo dorsal en el rojo, el verde, el amarillo y el naranja, los pétalos en el
rojo, la columna y el labelo en el azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna
en el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron
en el ultravioleta (<400nm) (Fig. 25).
Rojo Infrarrojo
Naranja
Verde
Amarillo
Azul UV
62
Figura 25. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. ignea
4.14 VOLÁTILES DE LAS FLORES EN ÁNTESIS
Los resultados de la microextracción en fase sólida evidenciaron la presencia
de 27 compuestos en las flores en antesis de M. coccinea y 26 compuestos en
las flores en antesis de M. ignea, de los cuales 23 y 23 compuestos
respectivamente se encontraron también en el blanco y por tal razón se
eliminaron, los compuestos aparecieron en los primeros 30 minutos del
cromatograma. Los compuestos encontrados fueron diferentes; los más
importantes para M. coccinea fueron Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno,
(Sesquiterpeno), Metil Salicilato, mientras que para M. ignea fueron 2 Heptanal,
1 Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona (Fig.26 y 27, Tabla 11).
0 15 20 25 30
Tiempo de Retención
Figura 26. Cromatograma flor en antesis M. coccinea
/
0 15 20 25 30
Styreno
1-Hexanol
Cariofileno Metil Salicilato
2-Heptanal
1-Hexanal
Benzaldehído
Acetofenona
63
Tiempo de retención
Figura 27. Cromatograma flor en antesis M. Ignea
Tabla 11. Índices de Retención de los compuestos encontrados en las dos
especies de orquídeas
Especie Pico T. ret IR Área
M. coccinea 1 11.212 1203 2.58
2 18.244 1487 0.44
3 19.042 1443 1
4 21.928 1498 6.84
5 26.758 1664 2.64
M. ignea 1 19.042 1443 0.3
2 19.053 1443 0.35
3 19.622 1454 0.76
4 23.377 1547 0.25
64
4.15 SINÓPSIS DE LOS RESULTADOS
A manera de sinopsis los principales resultados obtenidos en las dos especies
se presentan a continuación (Tabla 12).
Tabla 12. Comparación de las características de M. coccinea y M. ignea
Variable M. coccinea M. ignea
Parches Más grandes (221177 cm2
DE= 37226) Menores (5649 cm2 DE= 7204)
Biología Floral
( Digital y MEB)
Sépalos dorsal (53 mm DE= 7.4) y laterales (44,4 mm DE=8.3) más largos, el primero reflexo
Labelo y columna blancos
Labelo articulado a la columna
Labelo más corto (5.5mm DE= 0.6)
Tubo Sepalino más largo (17mm DE=1.8)
Sépalos dorsal (34 mm DE= 7.7) y laterales (31.5 mm DE= 6.1) más cortos
Labelo y columna blancos con manchas moradas
Labelo articulado a la columna
Labelo más largo (7.1 mm DE=0.6)
Tubo Sepalino más corto (11.6 mm DE= 1.9)
Histoquímica Sin néctar ni osmóforos/ sistema de polinización por engaño alimentario y de refugio
Sin néctar ni osmóforos/ sistema de polinización por engaño alimentario y de refugio
Estímulos visuales
Todas las partes florales reflejan en el UV, azul y rojo
Todas las partes florales reflejan en el UV, azul y rojo
Estímulos Químicos
4 compuestos (Styreno, Hexanal, 1-Hexanol, Cariofileno)
4 compuestos (1Heptanal, 1-Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona)
Fenología Pico de marzo a abril Pico de abril a mayo
Sistema Reproductivo
Autocompatible Autocompatible
65
Variable M. coccinea M. ignea
Visitantes 15 morfoespecies 7 morfoespecies
Polinizador Morfoespecie 1 Drosophilidae Hembra
Morfoespecie 1 Drosophilidae
Hembra
Éxito Reproductivo
Masculino
0.4 0.2
Éxito Reproductivo Femenino
0.2 0.0
Eficiencia de la Polinización
0.5 0.1
66
5. DISCUSIÓN
Las flores de M. coccinea y M. ignea presentaron diferencias en la biología
floral, particularmente en el tamaño de las flores, morfología de la columna y el
labelo, los cuales son los más importantes en el aislamiento reproductivo
prepolinización mediado por la morfología floral (aislamiento morfológico)
(Shiestl y Schlüter, 2009), como también en la morfometría de las partes
florales lo cual determina que se dé o no a lugar un mejor acople morfológico
entre cada flor y su polinizador.
Por otra parte, los resultados obtenidos en los componentes de biología floral,
pruebas histoquímicas y MEB no mostraron la presencia de ningún tipo de
estructuras secretoras (néctar, osmóforos, glándulas) en las flores de M. ignea
y M. coccinea por lo tanto se concluye que las dos especies presentan
sistemas de polinización por engaño. Estos sistemas de polinización por
engaño es decir “sin recompensa” son derivados en la familia Orquidaceae ya
que las orquídeas más basales ofrecen néctar y/o polen (Singer et al.2006) y
han sido encontrados en una parte significativa de las orquídeas que han sido
estudiadas hasta el presente (Dressler, 1993, Jersakova et al. 2006, Van der
Pijl y Dodson, 1966).
En M. coccinea y M. ignea de acuerdo con los resultados de los perfiles
comportamentales del polinizador, estos sistemas de polinización pueden estar
relacionados con: engaño por alimentación (las flores presentan atributos
nutricionales que atraen polinizadores en busca de comida) ya que se observo
a la mosca hembra polinizadora (Familia Drosophilidae) causando florivoria
sobre los sépalos, engaño por imitación de sitio de refugio ya que se observo a
la mosca polinizadora en reposo dentro del tubo sepalino; sin embargo se
requieren observaciones adicionales, comportamiento gregario de copula
característico de la familia Drosophilidae. Dentro de estos dos tipos de engaño
el primero es el más común (38%) en la familia Orquidaceae (Jersacova et al.
2006). En este punto es importante resaltar que los resultados se restringen a
67
plantas en semicultivo y no son extrapolables a las poblaciones naturales de
estas dos especies de orquídeas. A pesar de ello, es importante resaltar que
la polinización por especies de la familia Drosophilidade ha sido reportada en
otras especies de orquídeas relacionadas como M. floribunda y M. infracta del
Brasil (Singer, com pers, 2009).
Sin embargo, en contraste con este sistema de polinización por engaño, las
dos especies de orquídeas presentaron flores con colores vistosos (rosado
oscuro y rojo oscuro), y produjeron un abundante número de flores. Es decir,
invierten bastante energía en el despliegue floral, lo cual es congruente con la
teoría según la cual las plantas que no ofrecen recompensa usualmente
presentan un mayor despliegue floral (Ackerman et al. 2000) y además los
colores brillantes amarillo de los polinios contrastan con las coloraciones rojas y
muchas orquídeas polinizadas por engaño tienen colores rojos, verde o blancos
(Gaskett y Herbeisntein, 2010). Adicionalmente, los resultados de reflectancia
espectral de las diferentes partes florales mostraron que las dos especies
reflejan en todos los rangos de longitud de onda y particularmente en el UV
(<400), además que los sépalos laterales fueron los que más reflejaron, los
cuales corresponden a las partes florales a las cuales arrivan los polinizadores
en primera instancia. Estas reflectancias espectrales determinan como las
moscas polinizadores perciben las flores, ya que estos insectos tienen ojos
compuestos y ocelos en un triangulo en el vertéx de la cabeza. En estos
ocelos, se encuentran omatidios (unidades sensoriales) en los cuales se
encuentran diferentes tipos de receptores espectrales para los rangos de
longitud de onda azul, verde y UV, es decir dos omatidios miran
secuencialmente a un mismo punto en el espacio, pero ven en diferentes
colores (Chittka y Raine, 2006) y en este sentido de acuerdo a los resultados
las claves visuales de M. ignea y M. coccinea pueden ser importantes para su
detección por parte de su polinizador.
Sin embargo, no solamente estas claves visuales pueden ser importantes para
la detección por parte del polinizador, ya que los resultados de los análisis de
68
microextracción en fase sólida, mostraron la emisión de diferentes compuestos
volátiles orgánicos como Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno (Sesquiterpeno), Metil
Salicilato para M. coccinea, y 2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído,
Acetofenona para M. ignea los cuales pueden ser claves químicas importantes
para la detección por parte del polinizador. Estos diferentes compuestos han
sido reportados como componentes de aromas de otras especies de la familia
Orchidaceae y de especies del mismo género como M. tridens, M. laucheana,
M. estradae, M. lehmannii y M. caesia (Gerlach, 1991; Kaiser, 1993; Reis et
al.2004; Perraudin et al. 2006). Debido a que estos diferentes compuestos son
percibidos por los insectos por medio de las antenas, son importantes para el
aislamiento etológico (Shiestl y Schlüter, 2009).
Una vez las flores fueron detectadas por sus polinizadores a través de
diferentes claves (visuales, tactiles y químicas), se observó un comportamiento
pasivo de los polinizadores evidenciado en la baja tasa de remoción de
polinios, los valores de éxito reproductivo femenino y masculino, eficiencia de la
polinización, índice de Nilsson y en general en la baja producción de frutos. El
éxito reproductivo es consecuencia de caracteres florales intrínsecos
(morfología de la flor del polinio, sistema reproductivo) y de la conducta del
polinizador (Singer et al. 2006). Esta baja producción de frutos es coherente
con las bajas tasas de producción de frutos reportadas para orquídeas
tropicales nectaríferas y no nectaríferas (<50%). Debido a que las orquídeas
que no ofrecen néctar en general son menos exitosas en la producción de
frutos en comparación a las que si producen néctar. En el caso de M. coccinea
y M. ignea por ser la reproducción sexual dependiente del polinizador, la
reproducción asexual debe jugar un papel importante en el adecuación de las
dos especies (Neyland y Wilcock, 1998). Es decir, en este caso el
mantenimiento de los individuos a través de la clonación es una estrategia para
perpetuarse y buscar con cada hoja nueva una opción para la reproducción
sexual.
La baja eficiencia de la polinización encontrada para ambas especies, refleja
que existe pérdida de polinios, es decir que la polinización falla. Lo cual puede
estar relacionado con la baja frecuencia y comportamiento pasivo de los
69
polinizadores durante el periodo de muestreo; dadas las condiciones climáticas
drásticas, M. coccinea y M. ignea podrían ser plantas muy especializadas o
muy selectivas, o estos parches podrían ser muy uniformes genéticamente
(Wilcock y Neyland, 2002), no obstante esta situación puede ser diferente en
las poblaciones naturales de estas dos especies de orquídeas. Finalmente la
tasa de depositación podría ser baja debido a la textura de los polinios y al
tiempo de deshidratación de los mismos (Johnson et al, 2004). De otra parte, el
mecanismo de polinización de M. coccinea y M. ignea en el cual la mosca
entre al tubo sepalino, baja el labelo y los polinios se adhieren al escutelo, es
característico de orquídeas que tienen las anteras incumbentes y el labelo y la
columna paralelos como es el caso de estas dos especies de orquídeas (Singer
et al, 2008).
No obstante este despliegue floral (color, reflectancia, aromas) se observo un
comportamiento pasivo de los polinizadores relacionado con la frecuencia de
observación de los mismos, por lo tanto otras características de las flores
como: el polen granular, la superficie estigmática amplia, interacción entre la
superficie estigmática y la columna, el desplazamiento de la columna y secado
del viscidio, podrían promover la polinización cruzada (Singer, et al. 2006).
Por otra parte, la fenología floral es un rasgo floral crucial que afecta el éxito
reproductivo y la estructura poblacional de las plantas a través de la
reproducción sexual y el flujo de polen (Elzinga, 2007) y combate selecciones
negativas y bajas tasas de visita de los polinizadores (Ruxton y Shaefer, 2008).
En el caso de M. coccinea el pico de floración ocurrió entre abril a mayo y la
mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio a agosto, mientras
que en M. ignea el pico de floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de
fructificación entre julio a agosto; es decir que la floración no estuvo
sincronizada entre las dos especies y estuvo relacionada con el pico de
precipitación. Este desfase fenológico entre las dos especies puede ser una
estrategia para reducir la competencia por polinizadores.
De otra parte, los resultados de los tratamientos de polinización para M.
coccinea y M. ignea mostraron que fueron autocompatibles y polinizador
70
dependientes, estos resultados coinciden con los encontrados por Bonilla et al
(2006), los cuales encontraron que M. ignea era autocompatible para plantas
cultivadas en el Jardín Botánico. Además, la ausencia de néctar floral en
ambas especies podría reducir la autopolinización como ha sido reportado para
orquídeas polinizadas por moscas (Jersakova et al. 2006). De otra parte, al
igual que en otros estudios no se encontró producción de frutos en los
tratamientos de agamospermia (producción asexual de semillas) ya que este
tipo de reproducción no ha sido favorecido en la familia Orchidaceae (Neyland
y Wilcock, 1998), como tampoco en autopolinización espontánea. Por lo tanto,
en este caso la conducta pasiva de los polinizadores y la limitación de los
mismos debido a las presiones ambientales del área de estudio (2600 m) son
elementos clave en determinar el bajo éxito reproductivo de estas especies.
Finalmente, la florivoria observada en M. coccinea y M. ignea debe tener un
efecto en la adecuación, debido a que el daño de las flores afecta el sistema
reproductivo a través de la reducción en el número de flores, lo cual reduce las
oportunidades para el depósito de polen y puede disminuir la autopolización,
mientras que un decrecimiento en el despliegue floral puede también reducir la
tasa de visita y así incrementar el chance de la autopolinización vía facilitación
de la autogamia (Pennet et al. 2008).
Finalmente, al comparar la estrategia de polinización de M. ignea y M. coccinea
se observan similitudes en la baja eficiencia de polinización, perdida de polinios
removidos y la ausencia de recompensa. Sin embargo, M. coccinea y M. ígnea
fueron autocompatibles y polinizador dependientes y las claves visuales y
químicas utilizadas por cada una fueron diferentes Estos resultados son
similares a los encontrados en otros estudios con orquídeas con sistemas de
polinización por engaño (Van der Pijl y Dodson 1966, Dressler, 1993; Johnson
et al, 1999; Schiestl, 2005; Pellegrino et al, 2005; Chavarro, 2005; Bonilla et al.
2006; Jersakova et al. 2006, 2007; Pansarin et al. 2008).
71
6. CONCLUSIONES
Los sistemas de polinización de M. coccinea y M. ígnea pueden
corresponder a engaño alimentario y engaño de sitio de refugio; ya que
los resultados de morfología floral, histoquímica y MEB no evidenciaron
la presencia de estructuras secretoras.
Los patrones fenológicos de M. coccinea y M. ignea son asincrónicos;
ya que el pico de floración de la primera ocurre entre los meses de abril
a mayo y la mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio
a agosto. Mientras que el pico de floración en M. ígnea el pico de
floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de fructificación ocurrió
entre julio a agosto.
M. coccinea y M. ignea fueron autocompatibles y polinizador
dependientes.
En M. coccinea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el
azul (500nm) y en el rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos
en el violeta (446nm), el azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde
(500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm) y el rojo, la columna en
el violeta, el azul y el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y
todas las partes reflejan en el ultravioleta (<400nm).
En M. ignea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el
rojo (700 nm) y en menor proporción en el verde (500nm), el amarillo
(542nm), el naranja (600nm), el sépalo dorsal en el rojo, el verde, el
amarillo y el naranja, los pétalos en el rojo, la columna y el labelo en el
azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna en el rojo y el labelo en el
rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron en el ultravioleta
(<400nm).
Las flores en antesis de M. coccinea produjeron los compuestos
Volátiles Orgánicos (VOC) Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno
(Sesquiterpeno), Metil Salicilato, mientras que las flores en antesis de M.
72
ignea los compuestos fueron 2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído,
Acetofenona.
M. coccinea y M. ignea fueron polinizadas por una mosca hembra de la
familia Drosophilidae.
En M. coccinea el éxito reproductivo masculino fue 0.4, el éxito
reproductivo femenino 0.2 y la eficiencia de la polinización fue 0.5.
Mientras que en M. ignea el éxito reproductivo masculino fue 0.2, el éxito
reproductivo femenino 0 y la eficiencia de la polinización fue 0.1.
73
7. PERSPECTIVAS DE LA INVESTIGACIÓN
1. Evaluar los volátiles que producen el labelo, el sépalo dorsal y los
sépalos laterales de M. coccinea y M. ígnea como claves químicas para
sus polinizadores.
2. Realizar bioensayos en campo para determinar el efecto de las claves
visuales y químicas en la polinización de M. coccinea y M. ignea.
3. Evaluar el efecto de la florivoria en la adecuación de M. coccinea y M.
ignea.
4. Evaluar los compromisos entre la reproducción y el crecimiento actual y
entre la reproducción futura y el crecimiento futuro y las presiones
selectivas a las que están impuestas las dos especies a través de los
diferentes estados.
74
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82
ANEXOS
Anexo 1 Descripción M. coccinea
PLANTA: Plantas terrestres o semiterrestre. Hojas coriáceas, oblongas,
acuminadas en el ápice,
17 cm de largo, 2,5 cm de ancho.
INFLORESCENCIA Y FLOR: Flor solitaria, pedicelo verde claro 38,5 cm de
largo; flores rosado oscuro, sépalos dorsal y lateral conspicuos y pubescentes
de color rosado oscuro; parte interna del sépalo dorsal y base de los sépalos
laterales de color amarillo; sépalos connados formando un tubo sepalino
arqueado más largo que ancho, 17mm de largo, 4,4 mm de ancho en la base,
7,2 mm de ancho en el ápice. Sépalo dorsal triangular, reflexo, base corta
ovada, ápice agudo, 1- nervado, 53 mm de largo, 6,3 mm de ancho; sépalos
laterales triangulares, connados en la base, 3-nervado, 44,4 mm de largo, 19,5
mm de ancho; pétalos blancos ovados, cordados en la base, 1-nervado,
margen entero, ápice truncado, con una vena media prominente, 6,3 mm largo,
1,4 mm de ancho, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco, inconspícuo,
oblongo, verrugoso, ápice amarillo, margen ondulado, base cordada, superficie
con tres venas longitudinales blancas, unido en la base a la columna por un
segmento de 1mm de largo, presenta un disco basal con 2 quillas
longitudinales, conspicuas, elevadas, 5,5mm de largo, 2 mm ancho; columna
blanca, 6,1 mm de largo, paralela al labelo; antera ventral, blanca, granulosa y
con cristales; estigma ventral, dos polinios amarillos, lateralmente aplanados,
en forma de triangulo, comprimidos, 0,7 mm de largo, 0,6mm de ancho.
83
Anexo 2 Descripción M. ígnea
PLANTA: Plantas terrestres o semiterrestre. Hojas coriáceas, oblongas,
acuminadas en el ápice, 21 cm de largo, 3 cm de ancho.
INFLORESCENCIA Y FLOR: Flor solitaria, pedicelo verde claro 25,3 cm de
largo; flores rojo oscuro, sépalos dorsal y lateral conspicuos y pubescentes de
color rojo oscuro; parte interna del sépalo dorsal y base de los sépalos laterales
de color amarillo; sépalos connados formando un tubo sepalino más largo que
ancho, 13,3 mm de largo, 11,7 mm de ancho en el ápice, 7,7 mm de ancho en
la base. Sépalo dorsal subtriangular, retrorso, base corta ovada, atenuada, y
apicalmente agudo, 1- nervado, 10,2 mm de largo, 3,2 mm de ancho; sépalos
laterales ovado triangulares, connados en la base, 3-nervados, 35,4 mm de
largo, 8,7 mm de ancho; pétalos blancos, ovados, base cordada, 1-nervado,
margen entero, ápice redondeado, con una vena media prominente morada,
6,3 mm largo, 1,4 mm de ancho, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco,
ovado, verrugoso, con una mancha de color morado en el centro, margen
entero, unido en la base a la columna por un segmento de 1,8 mm de largo,
base cordada, con tres venas longitudinales blancas, presenta un disco basal
con 2 quillas longitudinales, conspicuas, elevadas; labelo 4,9 mm largo, 7,3 mm
ancho; columna blanca, con bordes morados, 6,4 mm de largo, paralela al
labelo; antera ventral, blanca, granulosa y con cristales; estigma ventral, dos
polinios amarillo claro, lateralmente aplanados, en forma de triangulo,
comprimidos, 1,2 mm de largo, 1,9 de ancho.
84
Anexo 3 Características morfometricas de M. coccinea y M. ignea (N= 20)
( X= Promedio, D= Desviación estándar, CV= Coeficiente de Variación)
Especie M. coccinea M .ignea
Variable Sigla X D CV X D CV
Largo del Sépalo Dorsal LSD 53.0 7.4 13.9 34.0 7.7 22.7
Ancho del Sépalo Dorsal ASD 6.3 3.1 49.7 8.0 1.6 20.6
Largo del Sépalo lateral LSL 44.4 8.3 18.6 31.5 6.1 19.4
Ancho del Sépalo Lateral ASL 19.5 4.2 21.6 14.6 4.0 27.3
Largo fusión de los sépalos LFS 19.3 5.4 28.0 12.7 3.9 30.9
Ancho del sinsepalo AS 39.9 7.7 19.3 29.7 9.5 32.0
Largo del tubo LT 17.0 1.8 10.7 11.6 1.9 16.6
Largo del ovario LO 9.2 1.9 20.9 7.4 1.2 15.9
Ancho del orificio en la base AOB 4.4 0.6 13.8 4.7 0.6 13.3
Ancho del orificio en la parte
superior
AOA 7.2 0.8 11.0 7.0 0.6 8.3
Longitud del labelo en el borde
superior
LL 5.5 0.6 10.6 7.1 0.6 9.1
Ancho del labelo en la parte
inferior
ALA 2.0 1.2 58.0 1.4 0.4 29.6
Ancho del labelo en la parte
superior
ALB 1.4 0.3 18.1 1.5 0.4 27.4
Largo del pétalo lateral LP 6.3 1.7 27.4 7.3 1.8 24.3
Ancho del pétalo lateral AP 1.9 0.5 26.5 2.5 0.6 25.3
Largo polinario con capuchón LC 1.6 1.4 88.3 1.2 0.2 16.7
Ancho del polinario con
capuchón
AC 1.1 0.4 38.4 1.7 2.4 147.7
Largo del polinario LP0 0.7 0.2 26.9 0.9 0.1 15.7
Ancho del polinario AP0 0.6 0.2 32.8 0.5 0.2 32.4
Largo de la Columna LCO 6.1 0.4 7.1 6.2 0.9 13.9
Ancho de la Columna AC0 1.4 0.2 11.7 1.7 0.4 23.4
Largo fusión labelo LFL 1.1 0.3 28.4 1.8 0.5 28.6
85
Anexo 4 Descripción mosca Hembra Polinizadora (Drosophilidae)
Longitud del cuerpo 4,01 mm (DE= 0,37), longitud del tórax 1,31 mm (DE=
0,16), ancho de tórax 1,05 mm (DE= 0,10), longitud del abdomen 1,50 mm
(DE= 0,45), ancho del abdomen 1,19 mm (DE= 0,17). Longitud de la cabeza
0,63 mm (DE= 0,76), ancho de cabeza 0.99 mm (DE= 0,08), longitud antena
0,24 mm (DE= 0,10), ancho sutura ptilinal 0,28 mm (DE= 0,05), vibrisa oral 0,21
mm (DE= 0,06), longitud seta frontoorbital posterior 0,29 mm (DE= 0,09).
Longitud del ala 2,47 mm (DE= 0,77), distancia de la muesca proximal a la
humeral 0,13 mm (DE= 0,02), distancia de la muesca distal a la humeral 0,46
mm (DE= 0,06), longitud de la RM al borde del ala 1,72 mm (DE= 0,45),
longitud de la RMCU al borde del ala 1,14 mm (DE= 0,17). Longitud del
tarsómero 1 posterior 0,26 mm (DE= 0,05) N=10.
Anexo 4 Descripción mosca Hembra Polinizadora (Drosophilidae)
Longitud del cuerpo 3,63 mm (DE= 0,30), longitud del tórax 1,17 mm (DE=
0,21), ancho de tórax 1,03 mm (DE= 0,17), longitud del abdomen 1,30 mm
(DE= 0,16), ancho del abdomen 1,04 mm (DE= 0,13). Longitud de la cabeza
0,41 mm (DE= 0,11), ancho de cabeza 0.89 mm (DE= 0,11), longitud antena
0,19 mm (DE= 0,18), ancho sutura ptilinal 0,21 mm (DE= 0,04), vibrisa oral 0,25
mm (DE= 0,05), longitud seta frontoorbital posterior 0,27 mm (DE= 0,05).
Longitud del ala 2,55 mm (DE= 0,28), distancia de la muesca proximal a la
humeral 0,16 mm (DE= 0,13), distancia de la muesca distal a la humeral 0,47
mm (DE= 0,12), longitud de la RM al borde del ala 1,68 mm (DE= 0,17),
longitud de la RMCU al borde del ala 0,99 mm (DE= 0,13). Longitud del
tarsómero 1 posterior 0,26 mm (DE= 0,06) N=10.