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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Is floral-trait variation related to pollination in deceptive orchids? : A variação nos atributos florais está relacionada à polinização por engano em orquídeas?
Title Alternative: A variação nos atributos florais está relacionada à polinização por engano em orquídeas?
Author: Aguiar, João Marcelo Robazzi Bignelli Valente, 1990-
Advisor: Sazima, Marlies, 1944-
Giurfa, Martin
Abstract: Resumo: A polinização por engano, uma estratégia comum em orquídeas (Orchidaceae), ocorre quando as flores não apresentam recurso aos polinizadores, mas os atraem, mesmo assim, pelos seus sinais conspícuos e atrativos, como cor e fragrância. Possuir sinais atrativos variáveis pode melhorar a eficiência do engano ao atrapalhar no estabelecimento de previsões sobre a ausência de recurso. Essa ideia foi desenvolvida por Heinrich (1975) que argumentou que quanto mais diferentes as flores sem recurso de uma espécie, mais tempo os polinizadores levariam para evitá- la. A variação nos sinais atrapalharia, então, na generalização entre experiências sem recompensa. Nessa tese, testamos essa hipótese focando na interação entre uma orquídea tropical (Ionopsis utricularioides) e seus visitantes florais. Nós elaboramos uma série de experimentos cognitivos para abordar a questão do que os polinizadores percebem e aprendem quando se deparam com sinais florais variáveis. Primeiro, focamos na informação visual e caracterizamos a variação intraespecífica de cor floral dessa orquídea. Nós então treinamos abelhas sem ferrão Scaptotrigona aff. depilis (Meliponini) a visitar flores artificiais que foram manipuladas quanto à cor e presença de recompensa de açúcar, simulando as flores polimórficas de engano. Encontramos que a variação na cor floral perturba o processo de aprendizagem, resultando em um aumento no número de flores visitadas até aprenderem que todas as flores não possuíam recompensa. Nós também focamos na informação olfativa e caracterizamos a variação intraespecífica na fragrância floral dessa orquídea. Usamos compostos do perfil de odores das flores e realizamos experimentos de condicionamento olfativo em Apis mellifera, um modelo para o estudo de aprendizado e memória. Utilizando o protocolo de condicionamento olfativo de Resposta de Extensão da Probóscide (REP), estudamos se abelhas conseguem discriminar entre isômeros, que são comuns na fragrância de várias espécies de orquídeas polinizadas por engano. Encontramos que as abelhas discriminam os isômeros sob condições específicas, mas tendem a generalizar entre eles na maioria dos casos. Dessa forma, num contexto de polinização, esses sinais dificilmente seriam usados como pistas preditivas para a presença ou ausência de alimento. Nós também estudamos se compostos abundantes da fragrância floral dominam compostos minoritários, em um fenômeno cognitivo chamado overshadowing. Se esse fosse o caso, os compostos mais abundantes da fragrância da orquídea poderiam ser usados como pistas salientes a serem aprendidas em associação com presença ou ausência de recurso. Encontramos que o composto majoritário da fragrância foi dominado pelos minoritários, que variam nas flores entre indivíduos. A dominância é mantida mesmo quando a concentração do composto abundante foi aumentada em relação a dos outros compostos na mistura. Dessa forma, as abelhas não conseguem aprender o valor preditivo do composto mais abundante da fragrância da orquídea, o que ajudaria a manter a polinização por engano. Tomadas em conjunto, nossas descobertas revelam que a variabilidade olfativa e visual em orquídeas polinizadas por engano contribui para esse mecanismo ao perturbar no aprendizado associativo da ausência de recurso. Além disso, elas indicam que avaliar a polinização pela perspectiva da cognição do polinizador pode nos levar a um entendimento mais completo das interações inseto-planta e a uma análise compreensiva de problemas complexos em estudos de polinização

Abstract: Deceptive pollination, a strategy common among orchids (Orchidaceae) occurs when flowers offer no reward to pollinators and draw them, nevertheless, by means of conspicuous and attractive signals, such as color and fragrance. Having variable attracting signals may improve the efficiency of deception by hindering the establishment of predictions about the absence of reward. This idea was developed by Heinrich (1975), who argued that the more dissimilar are the non-rewarding flowers of a given species, the longer it should take pollinators to learn avoiding that species. Signal variability would thus impair generalization between non-rewarding experiences. In this thesis, we tested this hypothesis by focusing on the interaction between a tropical orchid species (Ionopsis utricularioides) and its floral visitors. We designed a series of cognitive experiments to address the question of what do pollinators perceive and learn when they face variable floral signals. First, we focused on visual information and characterized the intraspecific flower color variation of the orchid. We then trained stingless bees Scaptotrigona aff. depilis (Meliponini) to visit a setup of artificial flowers that were manipulated in color and presence of sugar reward to simulate the deceptive polymorphic flowers. We found that color variability disrupted the learning process, thus resulting in an increase of the number of flowers visited until learning that all flowers lacked reward. We also focused on olfactory information and characterized the intraspecific variation of flower fragrance in the orchid. We used components of the flower odorant profile and performed olfactory conditioning experiments with the honey bee Apis mellifera, a model for the study of learning and memory. Taking advantage of the olfactory conditioning of the Proboscis Extension Response (PER), we studied if bees discriminate between floral fragrance isomers, which are common in the fragrance of many food deceptive orchids. We found that honey bees discriminate isomers under specific conditions but tend to generalize between them in most of the cases. Thus, in a pollination context, these odor signals could seldom be used as predictive cues for the presence or absence of food. We also studied if abundant components within a floral bouquet dominate minor components, a cognitive phenomenon called overshadowing. If this were the case, the more abundant odors within an orchid fragrance could be used as salient cues to be learned in association with reward or absence of reward. We found that the major component of the orchid fragrance, was overshadowed by minor components that vary between individual flowers. Overshadowing was maintained even when the concentration of the abundant component was increased relative to those of the other odorants in the mixture. Thus, bees cannot learn the predictive value of the most abundant component of the orchid fragrance, a fact that could help maintaining deceptive pollination. Taken together, our findings show that olfactory and visual variability in deceptive orchids contributes to deceptive pollination by impairing associative learning of the absence of reward. Moreover, they indicate that evaluating pollination from the perspective of pollinator cognition can lead us to a more complete understanding of insect-flower interactions, and to comprehensive analyses of complex problems in pollination studies
Subject: Polinização
Aprendizagem
Memória
Abelha
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: AGUIAR, João Marcelo Robazzi Bignelli Valente. Is floral-trait variation related to pollination in deceptive orchids?: A variação nos atributos florais está relacionada à polinização por engano em orquídeas?. 2019. 1 recurso online (137 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia e Research Center of Animal Cognition - Université Paul Sabatier Toulouse III, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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