Pityrocarpa Moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae: Mimosoideae)

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BOTÂNICA

POLINIZAÇÃO E MIRMECOFILIA EM

PITYROCAR PA MONILIFORMIS

(BENTH.) L UCKOW & JOBSON

( EGUMINOS AE: IMOSOIDEAE) (LEGUMINOS AE: MIMOSOIDEAE)

MARCIO HARRISON DOS SANTOS FERREIRA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BOTÂNICA

POLINIZAÇÃO E MIRMECOFILIA EM PITYROCARPA

MONILIFORMIS (BENTH.) LUCKOW & JOBSON

(LEGUMINOSAE: MIMOSOIDEAE)

MARCIO HARRISON DOS SANTOS FERREIRA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Botânica da Universidade Estadual de Feira de Santana como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Botânica .

Orientador: Prof. Dr. Luciano Paganucci de Queiroz (UEFS) Co-orientadora: Profa. Dra. Angélica Maria Lucchese (UEFS)

FEIRA DE SANTANA - BA 2009

Ficha Catalográfica Biblioteca Central Julieta Carteado

Ferreira, Marcio Harrison dos Santos F442p Polinização e Mirmecofilia em Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae: Mimosoideae). / Marcio Harrison dos Santos Ferreira. – Feira de Santana, 2009. 160f.: il.

Orientador: Luciano Paganucci de Queiroz Co-orientadora: Angélica Maria Lucchese

Dissertação (Mestrado em Botânica)–Universidade Estadual de Feira de Santana, 2009.

1. Caatinga. 2. Pityrocarpa – Biologia reprodutiva. 3. Camponotus. 4. Interações planta-formigas-polinizadores. I. Queiroz, Luciano Paganucci de. II. Lucchese, Angélica Maria. III. Universidade Estadual de Feira de Santana. IV. Título.

CDU: 581.16

iii

À memória de Friedrich Wilhelm Nietzsche e aos de sua estirpe.

v AGRADECIMENTOS

À Luciano Paganucci de Queiroz pela orientação e oportunidade de trabalhar com temas que para mim sempre foram tão instigantes, e pela paciência e confiança nos momentos em que precisei me dedicar a outras demandas pessoais;

À Leonardo Galetto por seu estímulo, generosidade e interlocução sempre presentes, pelas dicas em meus estudos com Bionia e Pityrocarpa , e pelos ensinamentos durante o III Curso de Campo sobre Biologia e Ecologia da Polinização, ministrado em Mucugê-BA;

À equipe do Programa de Pós-Graduação em Botânica (PPGBot-UEFS), pela assistência e apoio logístico sempre presentes;

Aos professores Miriam Gimenes, Abel A. Conceição, Blandina F. Viana, Ligia S. Funch e Cândida M. L. Aguiar, pelas discussões sobre “interações planta-animal” e sugestões ao meu trabalho durante o curso de diversas disciplinas no PPGBot-UEFS;

À Tadeu J. Guerra pela valiosa parceria em manuscritos, apoio nas análises estatísticas e pela camaradagem sempre presente;

Ao ‘irmão’ Domingos B. O. S. Cardoso, colega de curso e amigo dedicado, pelo ‘impulso’ inicial em minha escolha pela botânica, pelo exemplo de dedicação à vida acadêmica e pelo auxílio na identificação e seleção da área e de 30 indivíduos de Pityrocarpa moniliformis para acompanhamento da fenologia em Tucano-BA;

À Angélica M. Lucchese, pela co-orientação na triagem e análise de voláteis florais e pela parceria firmada em meu projeto de doutoramento;

À Gisele P. Rocha, pelo apoio técnico nas análises em microscopia eletrônica de varredura e pelas eletromicrografias;

À Ivan Cardoso do Nascimento pela identificação dos Formicidae, à Renata C. Monteiro pela identificação dos Thysanoptera, e à Favízia F. Oliveira pela identificação de abelhas e vespas e pelas facilidades no acesso à coleções entomológicas do Museu de Zoologia da UEFS e encaminhamento para especialistas nos diversos táxons de visitantes florais;

Ao Iza, Alessandro e Rafinha pelo apoio logístico e à José dos Santos Montino pelo apoio e permissão em realizar estudos em uma população de Pityrocarpa moniliformis localizada na Fazenda Montino (Tucano-BA), de sua propriedade;

Aos pesquisadores Barbara Briggs, Byron Lamont, Chris Ecroyd, David Morgan, Dong-Hwan Choe, Frank W. Judd, Gary A. Krupnick, Geoffrey C. Kite, Gregory Paulson, Gunnar Bergstrom, Hazel S. MacTavish, Heidi E. M. Dobson, Kleber Del-Claro, Jaboury Ghazoul, Jennifer A. Rudgers, Jérôme Orivel, John A. Pickett, K. N. Ganeshaiah, Leandro Freitas, Leonard B. Thien, Les Shipp, Margaret Friedel, Michael K. Rust, Nico Blüthgen, Nigel E. Raine, Philip S. Ward, Roman Kaiser, Rosane G. Collevatti e William D. J. Kirk pela valiosa interlocução e gentilezas na concessão de dados não publicados e/ou separatas de originais;

À Fundação de amparo à pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB) pela bolsa concedida;

Aos professores, funcionários e colegas do Depto. de Ciências Biológicas, UEFS, pelo companheirismo, pelo auxílio em várias etapas do projeto de Mestrado e por compartilharem informações e discussões importantes para minha formação acadêmica;

À minha família pela torcida constante e pelo esforço sempre presente em propiciar-me condições para continuar desenvolvendo meus estudos;

Aos meus sogros queridos, Gilson de Souza Cardoso (In memorian ) e Ghize Rasslan, pela presença sempre tão estimulante e amiga, pelo exemplo de vida e sobretudo pelas horas em que me conduziram tal qual um de vossos filhos;

À amada Thenize S. Rasslan, pela compreensão e apoio em todos os momentos, por cuidar de minhas meninas, pela ajuda em tantas etapas desse trabalho, (...);

À minhas meninas, Lua e Liz, que iluminam os meus dias (e noites). Esse trabalho o pai também dedica a vocês.

vii RESUMO Este trabalho investigou a fenologia, a biologia floral, o sistema sexual e reprodutivo e o efeito das interações agonísticas entre formigas Camponotus e potenciais polinizadores no sucesso reprodutivo de Pityrocarpa moniliformis (Leguminosae:Mimosoideae), uma espécie mirmecófila. O estudo foi conduzido em uma população localizada no Campus da Universidade Estadual de Feira de Santana, Bahia, entre Fevereiro de 2007 e Dezembro de 2008. A dinâmica das fenofases vegetativas e reprodutivas foi contínua quanto à produção e queda foliar, floração (botões e flores em antese) e frutificação (frutos imaturos e maduros), mas com picos de intensidade para cada uma. Brotamento foliar e floração foram positivamente correlacionados com a temperatura e a radiação solar. A precipitação teve correlação positiva com a formação de frutos imaturos e negativa com o amadurecimento dos frutos. A floração foi positivamente correlacionada com o brotamento, que se intensifica na transição da estação seca para a chuvosa. O pico de rebrota foi observado após queda mais intensa das folhas e estimulado pelo início das chuvas. As sementes foram dispersas predominantemente durante a estação seca subseqüente. A espécie é auto-incompatível, andromonóica e apresenta elevadas taxas de aborto de flores e frutos imaturos. As inflorescências espiciformes apresentam flores perfumadas, néctar e pólen como recursos aos visitantes e a antese é relativamente assíncrona, mas predomina nas primeiras horas da manhã. A deiscência das anteras inicia-se cerca de duas horas após a abertura das flores, quando o ‘poro’ do estigma já encontra-se aberto, indicando uma discreta protoginia. A viabilidade polínica é elevada mesmo um dia após a antese, mas a germinação do pólen é maior no período da manhã. As flores brancas tornam-se amareladas a partir do segundo dia, quando apresentam-se crescentemente senescentes e ferrugíneas, e aquelas não polinizadas destacam-se da raque até o sétimo dia. As políades são ditétrades (com oito grãos de pólen) e seu tamanho é equivalente às dimensões do poro do estigma, possibilitando que as oosferas dos oito óvulos do ovário estipitado sejam fecundadas em um único evento de polinização compatível. O sistema de polinização é entomófilo generalista com predomínio da melitofilia, principalmente por Apis mellifera e espécies de Halictidae. As mariposas crepusculares e noturnas podem ter importância destacada na polinização de flores com abertura no final da tarde e à noite. Formigas do gênero Camponotus exibem um comportamento agonístico que reduz a freqüência de visitas de abelhas e Vespidae, mas não de Lepidoptera e Diptera. Além disso, a redução no tempo de visita por A. mellifera em presença das formigas deve contribuir com a redução na geitonogamia e a elevação nos níveis de polinização cruzada, já que um experimento de exclusão demonstrou que ramos com formigas produziram maior quantidade de frutos e sementes de P. moniliformis . Palavras-chaves: Caatinga, Pityrocarpa , Camponotus , fenologia, biologia reprodutiva, interações planta-formigas-polinizadores.

viii ABSTRACT In this work we study the phenology, floral biology, sexual and breeding systems, as well as the effect of agonistic interactions between Camponotus ants and the pollinators in the reproductive output of the myrmecophilous mimosoid legume Pityrocarpa moniliformis . The study was carried out in the 2007-2008 reproductive peak of this species in a fragmented Caatinga, a seasonally dry tropical Forest in Northeastern Brazil. The vegetative and reproductive phenophases demonstrate a continuous flushing and leaf fall, flowering (buds and anthesis) and fruiting (young and ripened fruits), but with intensity peaks. Leaf flushing and flowering were positively correlated to temperature and solar radiation. Rainfall was positively correlated with young fruit formation and negatively correlated with fruit ripening. Flowering was positively correlated to leaf flush, and flushing predominated in the transition of dry to rainy season. Flushing reached your peak after intense leaf falling, and was possibly triggered by sparse rains before the wet season. Seed dispersal occurred predominantly in the successive dry season. Pityrocarpa moniliformis is self-incompatible, andromonoecious, and had high rates of flower and immature fruit abortion. Their floral spikes present fragrant flowers, nectar and pollen as resource for floral visitors, and anthesis is relatively asynchronous, although it has predominated in the morning. The anther dehisces about two hours after the flower opening, when the minute stigmatic hole is open, indicating a discrete protoginy. The pollen viability is high from the anther dehiscence to the next 24 h, although pollen germination was higher in the morning period. The flower color changes from white to yellowish-cream in the second day after opening, and reaches an increased senescence and ferruginous coloration at the seventh day, when unpollinated flowers fall. Pollen is disposed in eight-grain polyads wich fits the stigmatic hole. This potentially promotes a profitable reproductive strategy, because all eight ovules of the flowers may be fertilized by a single compatible polyad. The pollination system is generalist entomophilous, with emphasis in melithophily, primarily by Apis mellifera and Halictidae bees, which collect nectar. Crepuscular and nocturnal hawk moths may be important pollinators of flowers that open in the dusk and night period. Camponotus ants attracted to the extrafloral nectaries showed an agonistic behavior against potential pollinators. The presence of ants in the neighborhood of inflorescences significantly lowered the flower-visiting rate of Vespidae and bee foragers, but this effect was unimportant for Lepidoptera and Diptera guilds. In addition, reduction in visit time lenght of A. mellifera in the presence of ants possibly contributed to enhance the pollen flow among plants, and thus to improve plant reproductive performance. Indeed we observed a lowered fruit and seed output in branches without ants. Key Words: Caatinga, Pityrocarpa , Camponotus , phenology, reproductive biology, ant-plant- pollinator interactions.

ix SUMÁRIO

Resumo...... viii Abstract...... ix Introdução Geral...... 01 Referências Bibliográficas ...... 07 Capítulo 1: Biologia reprodutiva de Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae: Mimosoideae)...... 13 Abstract ...... 15 Resumo ...... 16 Introdução ...... 17 Material e Métodos ...... 19 Resultados ...... 28 Discussão ...... 44 Referências Bibliográficas ...... 67 Figuras ...... 81 Tabelas ...... 93 Material Suplementar - Apêndices…...... 98 Capítulo 2: The deterrent effect of Camponotus ants (Formicidae, Formicinae) on potential pollinators of Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae, Mimosoideae): a positive effect on plant reproductive output...... 107 Abstract …...... 109 Resumo ...... 110 Introduction …...... 111 Methods ...... 114 Results...... 120 Discussion ...... 122 References ...... 131 Figures ...... 137 Tables ...... 142 Considerações Finais...... 143 Referências Bibliográficas ...... 148

INTRODUÇÃO GERAL

Leguminosae subfamília Mimosoideae inclui 78 gêneros e cerca de 3.370 espécies

(Lewis et al. 2005). Na caatinga nordestina ocorrem 99 espécies de 23 gêneros (Queiroz

2009). Caracterizam-se por apresentar folhas bipinadas, raramente pinadas, geralmente com nectários no pecíolo ou na raque, flores pequenas, actinomorfas, com sépalas e pétalas geralmente conatas, corola com prefloração valvar e sementes geralmente com um pleurograma em forma de ‘U’ ou de ‘O’ (Luckow et al. 2003). Apesar de sua grande diversidade e importância, o conhecimento sobre a sua biologia reprodutiva ainda é restrito a poucos gêneros (Arroyo 1981). Do ponto de vista de sua biologia floral, é o grupo de

Leguminosae mais desconhecido, e em grande parte isso reflete dificuldades logísticas e metodológicas, como a manipulação e observação das suas flores diminutas. Por conta disso, há uma escassez de estudos aprofundados sobre ecologia reprodutiva em

Mimosoideae.

Informações sobre a reprodução das plantas são fundamentais para viabilizar ações que envolvam manejo e conservação de biodiversidade (Bawa 1974, 1990). O estudo dos atributos florais, sistemas de polinização e sistemas sexuais pode fornecer dados para responder questões relacionadas à manutenção do fluxo gênico intraespecífico, sucesso reprodutivo, partilha e competição por polinizadores e também sobre conservação de hábitats naturais afetados por processos de fragmentação (Machado & Lopes 2003;

Machado et al. 2006). A fenologia, por exemplo, estuda a ocorrência de eventos biológicos repetitivos e sua relação com os fatores bióticos (herbívoros, polinizadores e dispersores) e abióticos (variações climáticas), buscando esclarecer a sazonalidade desses eventos

(Rathcke & Lacey 1985). Muitos estudos fenológicos com espécies arbóreas têm contribuído para o entendimento da organização temporal dos recursos dentro das

3 comunidades e das interações planta-animal (e.g., Morellato et al. 1990; Talora &

Morellato 2000). Além disso, a fenologia de floração e frutificação pode ter importantes implicações no sucesso reprodutivo, ao influenciar a atração de polinizadores (Augspurger

1981) ou regular a sincronia entre potenciais ‘parceiros’ reprodutivos (Marquis 1988). No entanto, ainda são raros os estudos da fenologia de espécies de Mimosoideae em ambiente de Caatinga (mas veja Machado et al. 1997; Griz & Machado 2001).

Muitas características tornam as Mimosoideae interessantes para se estudar diferentes aspectos relacionados à biologia reprodutiva de leguminosas. Por exemplo, a elevada freqüência de espécies auto-incompatíveis e andromonóicas (Arroyo 1981;

Kenrick & Knox 1989), associada a outras características com valor adaptativo para o incremento no fluxo de pólen e aumento da eficiência na polinização cruzada: pólen composto na forma de políades; relação morfométrica (ca. 1:1) entre o tamanho da políade e a superfície estigmática, onde a fecundação de todos os óvulos pode ser garantida por uma única políade (‘sweepstakes reproduction’; Cruden 1977); ocorrência de dicogamia, com muitas espécies protogínicas ou protândricas; e uma taxa de políades/óvulos normalmente elevada (Kenrick & Knox 1982, 1989; Bernhardt et al. 1984; Koptur 1984;

Tybirk 1989, 1993, 1997; Sornsathapornkul & Owens 1998; Stone et al. 2003). Por outro lado, a reprodução dessas plantas também é caracterizada por uma baixa produção de frutos em relação ao número de flores produzidas devido a elevadas taxas de aborto de flores e frutos (Koptur 1984; Kenrick & Knox 1989, 1997; Tybirk 1993, 1997), ou a ocorrência de flores femininas estéreis (Ortiz et al. 2003). Há também espécies com fluxo restrito de pólen devido à escassez de polinizadores e outras alterações ambientais (Koptur

1984; Cunningham 2000), ou ainda espécies em que a ocorrência de auto-compatibilidade pode estar relacionada a um padrão de distribuição geográfica restrito (Pires & Freitas

2008).

Outro aspecto que pode ter importantes implicações para o sucesso reprodutivo das

Mimosoideae é a presença de nectários extraflorais que mantém populações de formigas como parte da defesa dessas plantas. Alguns estudos sugerem que as formigas afetam negativamente o sucesso reprodutivo das plantas ao reduzir a freqüência e/ou o tempo de visita dos polinizadores às flores (Willmer & Stone 1997; Altshuler 1999; Tsuji 2004;

Junker et al. 2007; Lach 2008), através da redução na viabilidade polínica por meio de secreções de glândulas do corpo das formigas (Beattie et al. 1985; Wagner 2000) ou, ainda, ao pilhar o néctar floral sem participar no processo de polinização (Galen 1983, 2003).

Assim, deve haver um balanço entre os benefícios derivados da defesa contra herbívoros e os custos para a reprodução que resultam do efeito antagônico da presença de formigas

(Rico-Gray & Oliveira 2007; Agarwal & Rastogi 2008). Interações agonísticas entre formigas e visitantes florais podem resultar em competição por interferência (Palmer et al.

2003), repercutindo negativamente na reprodução da planta caso contribuam com a redução na freqüência ou duração da visita de potenciais polinizadores. Esses agonismos em formigas são marcados por comportamentos peculiares, tais como: encurvamento do gáster, boxe antenal (antenação), e abertura ou mordida de mandíbula (Monnin & Peeters

1999; Delabie et al. 2000).

O gênero Piptadenia Benth. s.l. pertence à tribo Mimoseae da subfamília

Mimosoideae e inclui cerca de 27 espécies de árvores, arbustos e, ocasionalmente, lianas, nativas dos trópicos da América do Sul, com uma espécie atingindo a América Central e o

México (Luckow 2005). Através de um estudo de filogenia molecular do gênero

Piptadenia , Jobson & Luckow (2007) apresentam a hipótese de que esse grupo seja polifilético, com três linhagens independentes, e propõem o restabelecimento do gênero

Pityrocarpa com as espécies e as seguintes combinações novas: Pityrocarpa moniliformis

(Benth.) Luckow & Jobson, Pityrocarpa obliqua ssp. brasiliensis (G. P. Lewis) Luckow &

Jobson e Pityrocarpa leucoxylon (Barneby & J. W. Grimes) Luckow & Jobson.

Pityrocarpa aparece como grupo irmão de Pseudopiptadenia em uma linhagem com

Parapiptadenia , Microlobius e Stryphnodendron (Jobson & Luckow 2007).

Entre as Mimosoideae da Caatinga, Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow &

Jobson (= Piptadenia moniliformis Benth.) tem notórios valores de importância e dominância relativa (Maracajá et al. 2003; Cestaro & Soares 2004; Lemos 2004; Lima et al. 2007), sendo um componente conspícuo da flora de caatingas sobre solo arenoso

(Queiroz 2006; Cardoso & Queiroz 2007). Entretanto, sua área de distribuição também inclui a região de Sucre na Venezuela (Queiroz 2009). É uma árvore relevante economicamente como espécie forrageira, para a extração de taninos, e para a apicultura

(Santos et al. 2004; Luckow 2005; Sodré et al. 2008). Diante disso, e visando contribuir com a ampliação do conhecimento sobre a biologia reprodutiva das Mimosoideae, especialmente em ambiente de Caatinga, onde são pouco estudadas, o presente estudo teve o objetivo de analisar diferentes aspectos da biologia reprodutiva de Pityrocarpa moniliformis e verificar o efeito das interações agonísticas de formigas Camponotus Mayr na frequência e duração da visita de seus potenciais polinizadores, acompanhando-se a produção de frutos e sementes na presença e ausência dessas formigas. Visando uma melhor apresentação e discussão dos resultados obtidos, esta dissertação foi dividida em dois capítulos.

No capítulo I são abordados a fenologia vegetativa e reprodutiva, a biologia floral, o sistema sexual e reprodutivo, a taxa de aborto de frutos, o número de sementes por fruto e o espectro de visitantes florais, elencando-se os potenciais polinizadores. Os dados obtidos permitiram: (a) relacionar os padrões fenológicos com os fatores climáticos, verificando se há influência da sazonalidade; (b) descrever diferentes aspectos da biologia floral utilizando-se protocolos clássicos e eletromicrografias de varredura; (c) descrever o

6 sistema sexual e reprodutivo, a taxa de aborto de frutos imaturos e o número de sementes por fruto; e (d) indicar os potenciais polinizadores considerando-se aspectos como a freqüência e período de visitação às flores, o comportamento durante as visitas e a carga polínica de P. moniliformis no corpo dos visitantes florais mais freqüentes. Devido à carência desse tipo de informação para as Mimosoideae de Caatinga, a proposta do capítulo I é também fornecer uma primeira descrição da biologia reprodutiva de uma espécie de destacada relevância econômica e fitossociológica nesse bioma, podendo servir como base para futuros estudos. Além disso, esse estudo fez uso de diferentes enfoques e metodologias (clássicas e inovadoras), fornecendo uma amostra de abordagens que podem ser aplicadas a outras Mimosoideae com biologia floral semelhante.

No capítulo II discute-se o impacto da presença de espécies de Camponotus

(Hymenoptera: Formicidae) na reprodução da planta hospedeira, testando-se o seu efeito repelente sobre diferentes guildas de potenciais polinizadores de P. moniliformis na população estudada. A partir de experimentos controlados de exclusão seletiva de formigas em diferentes indivíduos dessa população, são analisadas as freqüências de visita de Apis mellifera L., Hylaeus spp. (Colletidae), abelhas Halictidae, outras abelhas (Apidae e

Megachilidae), Vespidae, Lepidoptera, e Diptera, em inflorescências dispostas em ramos com e sem essas formigas. Também é avaliada a duração das visitas por A. mellifera e espécies de Vespidae na ausência e na presença de formigas. São listadas as espécies de formigas que apresentam comportamentos agressivos contra visitantes florais e avalia-se o efeito de sua presença na produção de frutos e sementes de P. moniliformis .

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CAPÍTULO I

Biologia reprodutiva de Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae: Mimosoideae)

Ferreira, M. H. S. & Queiroz, L. P. Em preparação para a Revista Flora (Jena).

Biologia reprodutiva de Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson

(Leguminosae: Mimosoideae)

Marcio Harrison dos Santos Ferreira*, Luciano Paganucci de Queiroz

Marcio Harrison dos Santos Ferreira Programa de Pós-Graduação em Botânica, Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), Km 03-BR 116, 44031-460, Feira de Santana, Bahia, Brazil. E-mail: [email protected]

Luciano Paganucci de Queiroz Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), Km 03-BR 116, 44031-460, Feira de Santana, Bahia, Brazil.

*Autor para correspondência.

Abstract The mimosoid legume Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson is a tree typical of the Neotropical Seasonally Dry Tropical Forests (SDTF). This work aims to study the vegetative and reproductive phenology, floral biology, sexual and breeding systems, and indicate the potential pollinators of Pityrocarpa moniliformis during 2007- 2008 in an early successional Caatinga, a SDTF in Northeastern Brazil. The vegetative and reproductive phenophases demonstrate a continuous flushing and leaf fall, flowering (buds and anthesis) and fruiting (young and ripened fruits), but with intensity peaks. Leaf flushing and flowering were positively correlated to temperature and solar radiation. Rainfall was positively correlated with young fruit formation and negatively correlated with fruit ripening. Flowering was positively correlated to leaf flush, and flushing predominated in the transition of dry to rainy season. Flushing reached your peak after intense leaf falling, and was possibly triggered by sparse rains before the wet season. Seed dispersal occurred predominantly in the following dry season. Pityrocarpa moniliformis is self-incompatible, andromonoecious, and had high rates of flower and immature fruit abortion. Their floral spikes present fragrant flowers, nectar and pollen as resources for floral visitors, and anthesis is relatively asynchronous, although it has predominated in the morning. The anther dehisces about two hours after the flower opening, when the minute stigmatic hole is open, indicating a weak protogyny. The pollen viability is high from the anther dehiscence to the next 24h, although pollen germination was higher in the morning. The flower color changes from white to yellowish-cream in the second day after opening, and reaches an increased senescence and ferruginous coloration at the seventh day, when unpollinated flowers fall. Pollen is disposed in eight-grain polyads wich fits the stigmatic hole. This potentially promotes a profitable reproductive strategy, because all eight ovules of the ovaries may be fertilized by a single compatible polyad. The pollination system is generalist entomophilous, with emphasis in melithophily, primarily by Apis mellifera and Halictidae bees, which seek for nectar. These are the most common bee visitors and carry a heavy load of polyads. Crepuscular and nocturnal hawk moths perhaps are important pollinators of flowers that open in the afternoon end and in nocturnal period. Keywords : Caatinga; Pityrocarpa ; phenology; reproductive biology; polyads; pollination.

Resumo Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson é uma árvore típica das Florestas Tropicais Sazonalmente Secas (SDTF) do Neotrópico. O objetivo deste trabalho foi estudar a fenologia, a biologia floral, os sistemas sexual e reprodutivo e indicar os potenciais polinizadores de Pityrocarpa moniliformis (Leguminosae: Mimosoideae). O estudo foi conduzido em uma população localizada no Campus da Universidade Estadual de Feira de Santana, Bahia, Nordeste do Brasil, entre Fevereiro de 2007 e Dezembro de 2008. As fenofases vegetativas e reprodutivas apresentaram produção e queda foliar, floração e frutificação contínuas, mas com picos de intensidade para cada uma. O brotamento foliar e a produção de botões e flores em antese foram positivamente correlacionados com a temperatura e a radiação solar. A precipitação teve correlação positiva com a formação de frutos imaturos e negativa com o amadurecimento dos frutos. A floração foi positivamente correlacionada com o brotamento foliar, que se intensifica na transição da estação seca para a chuvosa. O pico de rebrota foi observado após queda mais intensa das folhas e estimulado pelo início das chuvas. As sementes foram dispersas predominantemente durante a estação seca subseqüente. A espécie é auto-incompatível, andromonóica e apresenta elevadas taxas de aborto de flores e frutos imaturos. As inflorescências apresentam flores perfumadas, néctar e pólen como recursos aos visitantes e a antese é relativamente assíncrona, mas predomina nas primeiras horas da manhã. A deiscência das anteras inicia-se cerca de duas horas após a abertura das flores, quando o poro do estigma já encontra-se aberto, indicando uma discreta protoginia. A viabilidade polínica é elevada mesmo um dia após a antese, mas a germinação do pólen é maior no período da manhã. As flores brancas tornam-se amareladas a partir do segundo dia, quando apresentam-se crescentemente senescentes e ferrugíneas, e aquelas não polinizadas destacam-se da raque até o sétimo dia. As políades são ditétrades (com oito grãos de pólen) e seu tamanho é equivalente às dimensões do ‘poro’ do estigma, possibilitando que as oosferas dos oito óvulos do ovário estipitado sejam fecundadas em um único evento de polinização compatível. O sistema de polinização é entomófilo generalista com predomínio da melitofilia, principalmente por Apis mellifera e espécies de Halictidae, devido às suas elevadas freqüências de visitas e ao grande número de políades no corpo dessas abelhas. As mariposas crepusculares e noturnas podem ter importância destacada na polinização de flores com abertura no final da tarde e à noite. Palavras Chave : Caatinga; Pityrocarpa ; fenologia; biologia reprodutiva; políades; polinização.

Introdução

Leguminosae subfamília Mimosoideae inclui 78 gêneros e cerca de 3.370 espécies

(Lewis et al. 2005), sendo um dos grupos floristicamente mais importantes em muitos tipos de vegetação do Neotrópico. No entanto, o conhecimento sobre a sua biologia reprodutiva ainda é restrito a representantes de poucos gêneros (Arroyo, 1981), como por exemplo,

Inga (Koptur, 1983), Parkia (Hopkins, 1984, 2000), Pseudopiptadenia (Pires e Freitas,

2008), Mimosa (Vogel et al., 2005) e Acacia s.l. (Bernhardt et al., 1984). Na Caatinga, um dos maiores núcleo de florestas neotropicais sazonalmente secas (Pennington et al. 2006), as Mimosoideae estão entre os grupos mais diversos, ocorrendo 99 espécies de 23 gêneros

(Queiroz, 2009), mas estudos da ecologia dessas espécies são ainda raros, inclusive sobre biologia reprodutiva. Em geral os trabalhos relatam apenas os visitantes florais e o recurso utilizado nessas plantas (e.g., Aguiar, 2003), ou então alguns aspectos isolados como a fenologia e o sistema reprodutivo, em estudos enfocando comunidades e com um pequeno número de réplicas (Griz e Machado, 2001; Machado et al., 1997, 2006; Machado e Lopes,

2003, 2004). Em grande parte, isso reflete dificuldades logísticas e metodológicas, como por exemplo a manipulação e a observação das flores diminutas das espécies dessa subfamília.

O estudo dos atributos florais, sistemas de polinização e sistemas sexuais pode fornecer dados para responder questões relacionadas à manutenção do fluxo gênico intraespecífico, sucesso reprodutivo, partilha e competição por polinizadores e também sobre conservação de hábitats naturais afetados por processos de fragmentação (Bawa,

1990; Machado et al., 2006; Machado e Lopes 2003). A fenologia de floração e frutificação também pode ter importantes implicações no sucesso reprodutivo, uma vez que determinam a sincronia entre potenciais ‘parceiros’ reprodutivos (Marquis, 1988) e podem influenciar a atração de polinizadores (Augspurger, 1981). A fenologia vegetativa também

é igualmente importante, já que os ciclos de reposição e queda foliar estão intimamente associados a processos como crescimento, status hídrico e trocas gasosas na planta (Reich et al., 1992).

Grande parte das espécies de Mimosoideae estudadas apresenta sistema de auto- incompatibilidade (Arroyo, 1981; Kenrick e Knox, 1989), com ocorrência de muitos sistemas sexuais de valor adaptativo para o incremento no fluxo de pólen, como a andromonoicia (Bawa e Beach, 1981; Sornsathapornkul e Owens, 1998; Walker e Whelan,

1991). Outras características associadas ao aumento da eficiência na polinização cruzada em Mimosoideae são: ocorrência de pólen composto na forma de políades, normalmente com 4, 8 ou 16 grãos de pólen (Kenrick e Knox, 1982); uma relação morfométrica (ca. 1:1) entre o tamanho da políade e a superfície estigmática (Tybirk, 1993, 1997), onde a fecundação pode ser mediada por uma única políade (‘sweepstakes reproduction’; Cruden,

1977); a ocorrência de dicogamia, havendo espécies protogínicas (Bernhardt et al., 1984;

Sornsathapornkul e Owens, 1998; Stone et al., 2003) e protândricas (Stone et al., 1998;

Stone et al., 2003; Tybirk, 1989); e uma taxa de políades/óvulos (relação pólen-óvulo;

Cruden, 1977) normalmente elevada (Kenrick e Knox, 1989; Koptur, 1984).

Por outro lado, em Mimosoideae também é muito comum haver elevadas taxas de aborto de flores e frutos (Kenrick e Knox, 1989, 1997; Koptur, 1984; Tybirk, 1993, 1997), além de espécies auto-compatíveis (Bernhardt et al., 1984; Pires e Freitas, 2008; Zapata e

Arroyo, 1978) e com ocorrência de flores femininas estéreis (Ortiz et al., 2003), o que pode estar relacionado à baixa produção de frutos. Há também espécies com fluxo restrito de pólen (‘pollen limitation’; Horvitz e Schemske, 1988) devido à escassez de polinizadores e outras alterações ambientais, como em Acacia brachybotrya Benth. (Cunningham, 2000) e espécies de Inga (Koptur, 1984). Ocorrência de auto-compatibilidade pode também estar relacionada a um padrão de distribuição geográfica restrito, como foi sugerido ocorrer em

Pseudopiptadenia leptostachya (Benth.) Rauschert (Pires e Freitas, 2008). Isso torna as espécies de Mimosoideae interessantes para estudos de diferentes aspectos relacionados à biologia reprodutiva de leguminosas.

Entre as Mimosoideae da Caatinga, Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow &

Jobson tem grande valor de importância e dominância relativa em várias áreas (e.g.,

Cestaro e Soares, 2004; Lemos, 2004; Lima et al., 2007; Maracajá et al., 2003), sendo um componente conspícuo da flora de áreas de solo arenoso (Queiroz, 2006). Entretanto, sua

área de distribuição também inclui os "llanos" venezuelanos (Bigarella et al., 1975;

Queiroz, 2009). Esta é uma árvore relevante economicamente como espécie forrageira, para a extração de taninos, e para a apicultura (Lewis et al., 2005; Santos et al., 2004;

Sodré et al., 2008). Diante disso, e visando contribuir com a ampliação do conhecimento sobre a biologia reprodutiva das Mimosoideae, especialmente em ambiente de Caatinga, o presente estudo teve o objetivo de estudar a fenologia vegetativa e reprodutiva, a biologia floral, os sistemas sexual e reprodutivo, a taxa de aborto de frutos imaturos e o número de sementes por fruto, e identificar os potenciais polinizadores de Pityrocarpa moniliformis .

Material e métodos

Área de estudo

A população de Pityrocarpa moniliformis estudada localiza-se no Campus da

Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS) (12º12’10’’S, 38º58’15’’W; ca. 243 m a.n.m.) no município de Feira de Santana, Bahia, Nordeste do Brasil. O trabalho de campo foi desenvolvido entre Fevereiro de 2007 e Dezembro de 2008. O clima da região é do tipo

20 semi-árido, de acordo com a classificação de Köppen, e a precipitação total anual varia entre 444 e 1.595 mm, com a temperatura média anual por volta dos 23.5°C (Bahia, 1995).

A vegetação do Campus inclui fragmentos de Caatinga e áreas antropizadas em diferentes estágios sucessionais.

Fenologia vegetativa e reprodutiva

A fenologia reprodutiva da população de P. moniliformis teve avaliação mensal no período de Março de 2007 a Dezembro de 2008, com registro das fenofases botões, flores, frutos imaturos e frutos maduros por planta, por meio de avaliação não destrutiva

(estimativa visual) em trinta indivíduos. A intensidade de cada fenofase foi estimada para cada indivíduo através de uma escala semi-quantitativa de cinco categorias (0 a 4) a intervalos de 25% entre as categorias, com 0=ausência de fenofase e 4=100% de presença na copa do indivíduo (Fournier, 1974). Da mesma forma, foram acompanhadas as fenofases de brotamento e queda foliar entre Agosto de 2007 a Dezembro de 2008. A porcentagem de intensidade das fenofases (% Fournier) foi estimada somando-se os valores de intensidade de Fournier dos indivíduos, dividindo-se este somatório pelo valor máximo possível (número de indivíduos amostrados multiplicado por 4) e multiplicando-se o valor obtido por 100. Em Fevereiro de 2008 foram perdidos quatro indivíduos devido a um fogo não controlado em uma área do Campus e, portanto, os fenogramas obtidos a partir desse mês referem-se aos 26 indivíduos restantes.

Foram utilizados os dados de precipitação, temperatura, umidade e radiação solar fornecidos pelo site do INMET para a estação meteorológica A413-Feira de Santana

(12º11’53,16”S, 38°59’16,08”W). No entanto, só foram utilizados os registros a partir de

Maio de 2007, quando a estação entrou em atividade. As fenofases foram classificadas

21 quanto à sua freqüência e duração com base nos critérios adotados por Newstron et al.

(1994). O índice de correlação de Spearman ( rs) foi utilizado para relacionar os fatores climáticos às diferentes fenofases observadas, uma vez que foi refutada a normalidade da distribuição dos dados, utilizando-se o teste de Shapiro-Wilk (Zar, 1999). A correlação foi aplicada para o dado climático do mês de ocorrência do evento fenológico. Também foi calculada a correlação entre as diferentes fenofases.

Sistema reprodutivo, aborto de frutos e nº de sementes por fruto

O sistema reprodutivo de P. moniliformis foi estudado através de testes de polinizações controladas, utilizando-se a inflorescência como unidade amostral (unidade reprodutiva em Mimosoideae; Arroyo, 1981), devido ao alto grau de coesão e tamanho reduzido das flores, o que dificulta a sua manipulação. Entre Fevereiro e Abril de 2007, três indivíduos serviram como “planta mãe” (receptoras de pólen) e o pólen para os cruzamentos foi obtido de quatro indivíduos distantes no mínimo 20 m da planta-mãe.

Inflorescências com botões em pré-antese foram isoladas em sacos de “voile” e submetidas aos seguintes tratamentos: a) autopolinização espontânea, na qual a inflorescência foi deixada intacta para posterior verificação do sucesso na formação de frutos; b) autopolinização manual, realizada com auxílio de estilete bem fino que era passado sobre a inflorescência, efetuando a polinização com pólen das flores da própria inflorescência

(geitonogamia ‘intra-inflorescência’); c) autopolinização manual, efetuando a polinização com pólen das flores da outra inflorescência do mesmo indivíduo (geitonogamia ‘inter- inflorescências’); e d) polinização cruzada manual, efetuada utilizando-se pólen de indivíduos diferentes. Para avaliar a eficiência da polinização em condições naturais, inflorescências com botões em pré-antese foram marcadas e mantidas expostas. O sucesso

22 reprodutivo (fecundidade) dos diferentes tratamentos foi estimado através do número de frutos formados. A partir dos resultados obtidos, foram calculados o índice de auto- incompatibilidade (ISI = % frutos formados por flores autopolinizadas manualmente / % flores submetidas à polinização cruzada; sensu Zapata e Arroyo, 1978) e a eficácia reprodutiva (ER = % frutos formados em condições naturais / % frutos formados por polinização cruzada; sensu Sobrevila e Arroyo, 1982).

Para acompanhar o desenvolvimento de frutos, a taxa de aborto de frutos imaturos e o número de sementes por fruto, foram marcados frutos imaturos (ainda verdes, mas já apresentando o aspecto moniliforme e com aproximadamente 2-3 cm de comprimento) aleatoriamente em diferentes infrutescências de cinco indivíduos em Março de 2007 ( n =

150) e Março de 2008 ( n = 120). Com a estabilização do tamanho até o início da liberação das sementes, foi registrado o número de sementes por fruto maduro. Os mesmos indivíduos foram amostrados nos dois anos, porém um deles não produziu frutos maduros em 2007 e nem frutos imaturos em 2008, e um segundo indivíduo foi parcialmente queimado em Abril de 2008, e assim foram excluídos da análise comparativa. Esses dados também serviram para registrar o tempo médio de maturação dos frutos. Adicionalmente, foi sorteado um entre os indivíduos ainda em frutificação em Janeiro de 2008, de onde foram retiradas todas as infrutescências ( n = 117) presentes em oito ramos de 70 cm de comprimento. O material foi acondicionado separadamente por ramo e posteriormente triado para aferir o número de infrutescências, o número de frutos em cada uma, e o número de sementes em cada fruto. Dados em percentual foram transformados em arco- seno (Zar, 1999) e uma análise de variância (ANOVA, um critério) foi utilizada para verificar se há diferença significativa na freqüência de ocorrência para o número de sementes por fruto. Testes t (bilaterais) foram utilizados para verificar se há diferenças

23 significativas na média do número de sementes por fruto para cada indivíduo entre a produção de 2007 e 2008, ao nível de significância de 5%.

Biologia floral

Pityrocarpa moniliformis apresenta flores pequenas reunidas em espigas cilíndricas, que constituem a unidade de polinização. Foi verificada a duração das inflorescências, acompanhando-se a evolução dos estágios desde a pré-antese até a senescência floral, com auxílio de registro fotográfico (após 15, 41, 66, 95 e 165 h da antese), em inflorescências de três indivíduos diferentes ( n = 30) em Janeiro de 2008, durante o início do pico de floração da espécie. O comprimento da inflorescência, o número de flores por inflorescências, e a expressão sexual (nº de flores hermafroditas e estaminadas) foram registrados utilizando-se espigas de seis indivíduos ( n = 40), dissecadas com auxílio de lupa quando necessário. Para registrar os diferentes estágios desde a pré-antese até a senescência floral e determinar o momento de abertura das flores, foram marcadas inflorescências com botões em pré-antese de cinco indivíduos diferentes

(n = 20). Em cada uma, alguns botões bem desenvolvidos foram marcados com tinta indelével e acompanhados periodicamente até a antese (exceto no período entre 23:30 e

05:00 h) ao longo de dois dias consecutivos. Algumas flores, anteras e estigmas em diferentes estágios (pré-antese, início da abertura floral, e após 2, 4, 6 e 10 h) foram fixadas em glutaraldeído 2,5 % em tampão fosfato 0,1M, pH 7,3, por pelo menos uma hora. Então foram desidratadas em série crescente de soluções etanólicas, secas até o ponto crítico

(aparelho de ponto crítico CPD 030), montadas em suporte de alumínio, metalizadas com ouro (Metalizador SCD 050), e examinadas e eletromicrografadas em microscópio eletrônico de varredura LEO 1430 VP Carl Zeiss ® do Brasil.

As etapas seguintes foram desenvolvidas durante os picos de floração de P. moniliformis em Março e Abril de 2007 e entre Fevereiro e Abril de 2008. A morfologia floral foi analisada, enfatizando-se a estrutura dos órgãos sexuais, a partir de material fresco, em flores fixadas em FAA (ácido acético 5%, formaldeído 5% e etanol 90%) e estocadas em etanol 70%. Para as análises morfométricas foram utilizados microscópio estereoscópico, paquímetro e microscópio eletrônico de varredura. Alguns atributos florais, tais como, coloração, odor, presença de hercogamia e dicogamia, presença de néctar e duração da disponibilidade de recompensa para os visitantes, foram registrados em observações diretas no campo. A presença de osmóforos foi verificada em flores recém abertas ( n = 20), imergindo-as em solução de vermelho neutro (1%) por cerca de 30 a 60 minutos e posteriormente lavando-as em água corrente (Dafni, 1992). A receptividade do estigma foi avaliada por dois diferentes métodos: com peróxido de hidrogênio (3%), observando-se a formação de bolhas na superfície estigmática com auxílio de microscópio

(Dafni, 1992); ou utilizando-se Sudam III glicerinado e verificando-se a mudança de coloração ocorrida no ápice do estilete (M. Gimenes, com. pessoal). A viabilidade polínica foi estimada a partir da contagem dos grãos de pólen (políades) viáveis, corados com vermelho neutro ou lactofenol em anilina azul, e inviáveis (não corados ou fracamente corados) com auxílio de microscópio ótico (Kearns e Inouye, 1993). As amostragens foram feitas em diferentes estágios, desde a fase de botão até flores abertas há aproximadamente

24 h, utilizando-se inflorescências marcadas e ensacadas de três indivíduos diferentes, em intervalos de duas horas entre as 06:00 e as 22:00 h. Cada amostra (lâmina) consistiu do material macerado de três anteras provenientes de 3 flores de inflorescências distintas (1 antera/flor) de um mesmo indivíduo (protocolo adaptado de Dafni, 1992). Foram avaliadas as 50 primeiras políades visualizadas em cada amostra (Dafni, 1992), e optou-se por desconsiderar aquelas que eventualmente continham apenas uma fração de pólen viável.

Foram executados testes de germinação de pólen oriundo de anteras de flores que também foram utilizadas para o teste de viabilidade. Foram utilizadas diferentes concentrações de solução de sacarose a 100 g/L, 250 g/L, e 500 g/L (selecionadas a partir de testes piloto), enriquecidas em meio contendo 10 g/L de ácido bórico e 6 g/L de ágar

(protocolo adaptado de Bomben et al. 1999). Os testes foram executados às 09:00, 13:00 e

17:00 h. Em cada horário, foi semeado pólen fresco de cerca de 20 anteras inteiramente deiscentes em nove lâminas de microscopia, sendo que para cada tratamento foram reservadas três lâminas ( n = 27). O material permaneceu em câmara úmida e após 24 hs da semeadura foi avaliado para verificar a germinação de tubo polínico. Para a leitura das lâminas foi utilizado lactofenol em anilina azul visando facilitar a visualização das políades. Foram avaliadas as primeiras 100 políades e verificado o percentual delas que apresentava início de formação do tubo polínico.

A relação pólen-óvulo ( sensu Cruden, 1977) foi obtida através da contagem do número de políades por antera (média obtida a partir de 3 anteras por flor; n = 66), multiplicando esse valor por oito (nº grãos de pólen/políade), multiplicando-o por dez (nº anteras/flor) e finalmente dividindo-o pelo número de óvulos no ovário ( n = 22). Esses dados foram coletados para flores de três indivíduos diferentes, entre as 10:00 e as 13:00 h, período em que a deiscência das anteras é máxima entre as que abrem no início da manhã.

Foi utilizado lactofenol em anilina azul para facilitar a leitura das lâminas; os óvulos puderam ser facilmente visualizados com o auxílio de um corte longitudinal no ovário.

Não foi possível estudar aspectos da secreção de néctar devido ao pequeno volume produzido por flor e mesmo para o volume acumulado de um conjunto de 10 flores (ca.

1µL, teste piloto em Dezembro de 2007). Além disso, volumes tão reduzidos inviabilizaram a leitura da concentração de açúcares com uso de refratômetro de bolso.

Laminários com material montado em lâmina permanente e um voucher de Pityrocarpa

26 moniliformis encontram-se depositados no Herbário da Universidade Estadual de Feira de

Santana (HUEFS).

Visitantes florais e potenciais polinizadores

Os visitantes florais foram observados diretamente na copa, em ramos com três inflorescências em antese, em oito indivíduos marcados, no período das 05:00 às 23:00 h.

As amostragens foram feitas aleatoriamente entre os indivíduos, em observações focais com duração de quinze minutos, por três dias consecutivos em cada mês, entre Fevereiro e

Abril de 2007 e entre Dezembro de 2007 e Abril de 2008, totalizando 553 registros focais ao longo de 24 dias (138 horas de observação). Devido à grande diversidade de visitantes florais (ca. 112 morfoespécies), os dados foram coletados para espécies que isoladamente são muito freqüentes e de fácil reconhecimento em campo ( Apis mellifera e Hylaeus spp.) e as demais foram agrupadas em ‘guildas’ (ou grupos funcionais) de visitantes mais comuns (Halictidae, Outras abelhas, Vespidae, Diptera e Lepidoptera). Optou-se por esse critério de amostragem a partir de algumas observações piloto. Só foi possível registrar dípteros maiores que 5 mm durante os focais. Para cada morfoespécie foram coletados alguns indivíduos com rede entomológica e sacrificados em frascos contendo acetato de etila. Espécimes de Diptera menores que 5 mm e de Coleoptera, Hemiptera, Thysanoptera,

ácaros florais (Acari) e aranhas (Thomisidae) em visita as flores foram coletadas diretamente das espigas e aleatoriamente durante as observações focais. Os espécimes coletados foram montados a seco ou conservados em álcool 70% e mantidos sob refrigeração ou congelados para posterior identificação.

Com o intuito de caracterizar a importância de cada visitante na polinização, em cada observação focal foi registrada a quantidade de visitas (para cada espécie ou ‘guilda’)

27 e, para os visitantes mais freqüentes, foi considerado o comportamento de abordagem às flores e a quantidade de políades no corpo. As análises de comportamento foram auxiliadas por registros fotográficos e utilizando-se uma câmera filmadora digital Sony ® modelo

DCR-HC30, com zoom de 120x de alcance e dispositivo infravermelho para captura de imagens e cenas à noite, sob baixa luminosidade. A presença e localização de políades no corpo dos visitantes foram verificadas através de análises em estereomicroscópio. Os indivíduos foram acondicionados individualmente em potes plásticos etiquetados e alguns foram congelados para posterior análise. Para confirmar se o pólen aderido era proveniente de P. moniliformis, foram confeccionadas lâminas em gelatina glicerinada corada com fucsina básica a 2% (Dafni, 1992) e levemente aquecidas para facilitar a homogeneização e análise do material. O pólen foi retirado da região ventral (tórax e abdômen), local de maior contato com as estruturas reprodutivas. Para algumas abelhas, também foi analisada a carga polínica em escopas (tibiais e/ou ventrais) ou corbículas. O percentual de políades de P. moniliformis do total de grãos de cada amostra foi determinado por contagem aleatória de até 150 grãos de pólen em dois campos visuais de 2 mm 2 sorteados por lâmina referente a cada visitante. Para cada guilda, o número de indivíduos examinados variou entre 12 e 33 e optou-se por capturá-los entre as 10:00 e as 13:00 h (exceto para mariposas noturnas, coletadas após as 18:00 h), o período de maior ‘funcionalidade’ reprodutiva para flores abrindo no começo da manhã.

Os dados de visitação são apresentados em intervalos de três horas e, como o esforço amostral foi reduzido em alguns horários, ele também é reportado oportunamente.

Como aqui o nosso objetivo foi identificar os potenciais polinizadores, nós optamos por apresentar e discutir apenas a composição de visitantes florais e sua variação em diferentes períodos (exceto entre 23:00 h e 05:00 h) e para os diferentes meses de amostragens, nesse caso utilizando-se os dados agrupados dos três dias de observações em cada um deles.

Espécimes de cada táxon foram depositados no Museu de Zoologia da UEFS e no

Laboratório de Mirmecologia do Centro de Pesquisas do Cacau – CEPEC/UESC

(Ilhéus/BA).

Resultados

Fenologia vegetativa e reprodutiva

As temperaturas médias e precipitação acumulada para a área nos meses do período estudado e o fenograma das fenofases vegetativas e reprodutivas encontram-se nas Fig. 1 e

2, respectivamente. O aspecto geral da área e do hábito de alguns indivíduos da população de Pityrocarpa moniliformis estudada pode ser visualizado na Fig. 3a. O brotamento e queda foliar, floração (botões e flores em antese) e frutificação (frutos imaturos e maduros) foram contínuos ( sensu Newstron et al., 1994). Porém, foram evidenciados picos pronunciados de intensidade de floração (de Fevereiro a Abril) e frutos maduros (em

Setembro e Outubro), com um pico moderado de queda foliar em Outubro-Novembro, precedendo em aproximadamente dois meses um moderado pico de brotamento (Fig. 2).

As fenofases de botão e flores em antese apresentaram uma fenodinâmica semelhante nos dois anos, com o pico de formação de botões antecedendo em cerca de um mês o pico de flores em antese (Fig. 2).

As fenofases de brotamento foliar, botão e flores em antese foram positivamente correlacionadas entre si, enquanto que as fenofases de queda foliar, frutos imaturos e maduros não apresentaram correlação significativa nem entre si nem com as demais

(Tabela 1). Queda foliar foi a única fenofase que não apresentou correlação com nenhum

29 dos componentes abióticos e nem com quaisquer das demais fenofases. A temperatura média mensal foi positivamente correlacionada com as fases de brotamento, botão e flores em antese. A umidade e a precipitação foram positivamente correlacionadas com a formação de frutos imaturos, sendo que o período chuvoso foi negativamente correlacionado com frutos maduros (Fig. 1 e 2). Os índices de radiação solar foram positivamente correlacionados com a intensidade de formação de botões florais (mas também fracamente correlacionados com a antese e o brotamento foliar; Tabela 1). Da mesma maneira, os dados de fotoperíodo para as coordenadas geográficas do local de estudo (dados não apresentados) só indicaram uma correlação significativa (e positiva) para a fenofase de botões florais.

O pico de queda foliar, com a maioria dos indivíduos com grande parte da copa descoberta, apresentou sincronia com o pico de dispersão de sementes, entre Setembro e

Outubro (Fig. 2), possivelmente com uma pequena fração ocorrendo em Novembro, uma vez que observações mais minuciosas em frutos coletados em Dezembro revelaram que a maioria deles já se encontrava sem sementes. A dispersão ocorreu imediatamente antes da retomada na produção de botões florais em Novembro e Dezembro, com o início das chuvas (Fig. 1 e 2). Paradoxalmente, a produção de frutos em 2008 foi bem inferior àquela observada em 2007, a despeito da maior produção de botões, flores em antese e frutos imaturos em 2008 (Fig. 2). Isso pode ser explicado pela maior precipitação observada em

2008, considerando-se que a maturação de frutos foi correlacionada negativamente com a precipitação, um padrão oposto ao observado para frutos imaturos (Tabela 1). Talvez também por isso a produção e o posterior aborto de frutos imaturos tenha sido maior em

2008 (mas confira a sessão ‘aborto e nº sementes/fruto’ mais adiante). Alguns frutos maduros permaneceram presos à planta mãe por vários meses, embora na maioria das

30 vezes não foi verificada a presença de sementes, permanecendo apenas as valvas coriáceas abertas.

Sistema reprodutivo, aborto de frutos e nº de sementes por fruto

Os frutos são moniliformes, do tipo folículo (ca. 65x7 mm; Queiroz, 2009) apresentando uma constrição entre as sementes (Fig. 3c), que são comprimidas, ovóides, esbranquiçadas e com um pleurograma em forma de U. Os experimentos controlados de autopolinização espontânea e manual (com pólen da mesma inflorescência) não produziram frutos (ISI = 0; Tabela 2). Houve formação de apenas um fruto após experimentos de autopolinização manual com políades de outra inflorescência de um mesmo indivíduo, indicando uma baixa eficiência deste tipo de polinização ou mesmo uma ocasional contaminação com pólen de outro indivíduo. A formação de frutos em condições naturais foi reduzida, mas ainda assim um pouco superior a taxa obtida com polinização cruzada manual, embora o esforço amostral tenha sido menor para o cruzamento manual devido a dificuldades encontradas na manipulação e condução do experimento. Entretanto, não houve diferença significativa ( χ2 = 1,059; p = 0,3034) na formação de frutos através de polinização cruzada manual e em condições naturais (ER = 1.44; Tabela 2).

Os frutos imaturos marcados encontravam-se em um estágio de desenvolvimento de no máximo seis semanas ao início do experimento (M.H.S. Ferreira, obs. pess.) e, considerando-se também o fenograma de frutificação (Fig. 2), nossos dados sugerem que os frutos demoram entre 180 e 210 dias para amadurecer. Entretanto, observou-se um amadurecimento relativamente mais rápido no ano de 2007, quando a maioria dos frutos marcados expuseram suas sementes já em meados de Agosto. Em 2008, isso se deu em

Setembro e início de Outubro e, mais uma vez, a maior precipitação observada pode ter

31 retardado a liberação de sementes nesse ano. A taxa de aborto de frutos imaturos foi de

52,66% em 2007 ( n = 150) e 50% em 2008 ( n = 120). O número de sementes por fruto variou entre 2 e 10 (apenas dois frutos com 10 sementes, em 2008; cf. Tabela 3), mas a maioria dos frutos que atingiram a completa maturação (74,63% em 2007 e 69,99% em

2008) apresentavam 4, 6, ou 8 sementes (Fig. 4), não havendo diferenças significativas entre os percentuais observados para cada condição (F = 0,0516; p = 0,9969; gl = 5).

Também não foram observadas diferenças significativas no número médio de sementes por frutos produzidos por cada indivíduo em 2007 e 2008 ( p < 0,05; Tabela 3).

O indivíduo amostrado adicionalmente em 17 de Janeiro de 2008 também apresentou a maioria (52%) dos frutos com 4, 6 ou 8 sementes, embora nesse caso tenha prevalecido a condição de 4 sementes/fruto (34,11%, n = 170). Nesse indivíduo também foi encontrado um fruto com 10 sementes. Cada ramo apresentou 14,62 ± 3,42 infrutescências (Média ± d.p.; n = 8) e 21,25 ± 3,69 frutos, normalmente com 1 ou 2

(>70%) e raramente 4 ou 5 (<5%) frutos por infrutescência.

Biologia floral

A população estudada encontrava-se composta por arbustos, arvoretas (ca. 1,5-3 m) e árvores inermes com 4 a 8 metros (Fig. 3a). São plantas com folhas bipinadas, apresentando flores pentâmeras, actinomorfas (Fig. 3b), sésseis e dispostas em inflorescências axilares, do tipo espiga, pedunculadas, pêndulas, com 7,15 ± 1,06 cm de comprimento (exceto o pedúnculo, Média ± d.p.; n = 40). As inflorescências apresentam uma coloração branco-esverdeada ao início de abertura das flores e tornam-se creme- amareladas e depois crescentemente ferrugíneas. As flores permanecem na inflorescência, tendo sido polinizadas ou não, até a sua completa senescência e abscisão por volta do

32 sétimo dia (Fig. 3d). Nas flores polinizadas nota-se um total enrijecimento do pistilo seguido de um escurecimento na coloração do estigma e estilete e, mesmo em frutos imaturos bem desenvolvidos, ainda permanecem alguns verticilos florais (Fig. 3j). O número médio de flores por espiga foi de 200,0 ± 28,19 ( n = 40) e o comprimento da espiga apresentou correlação positiva com o número de flores ( r = 0,6382; p = 0,0033).

Sistema Sexual. − Em uma mesma inflorescência ocorrem flores hermafroditas e estaminadas, o que caracteriza a ocorrência de andromonoicia para a espécie, nos níveis de população, indivíduo e inflorescência (nesse caso androginia, sensu Walker e Whelan,

1991). Das 7410 flores analisadas em 48 inflorescências, 69,54% eram hermafroditas e

30,45% estaminadas. Cada inflorescência apresentou em média 107,35 ± 71,96 flores hermafroditas ( n = 48) e 47,02 ± 60,49 flores estaminadas, com uma diferença significativa no número de flores em cada uma dessas expressões sexuais (dados transformados em

Log10; t = 3,40; p = 0,0014; n = 48). Também houve uma variação significativa na quantidade de flores hermafroditas (Shapiro-Wilk, W = 0,9072; p = 0,0098) e estaminadas

(Shapiro-Wilk, W = 0,7739; p = 0,0083; n = 48) entre as inflorescências de um mesmo indivíduo. Em quase metade das amostras as flores estaminadas predominavam no ápice e/ou base das espigas, indicando que pode haver uma associação de flores hermafroditas com a região mediana da raque, o que também foi observado em muitas ocasiões durante outras etapas do trabalho de campo. Além disso, na população, 29,16% das espigas tinham somente flores hermafroditas, enquanto apenas 10,41% delas eram inteiramente estaminadas.

Morfologia floral. − A flor tem entre 6 e 10 mm de comprimento (Média ± d.p.;

7,71 ± 1,22; n = 32), com cálice gamossépalo, de cor esverdeada (Fig. 3e), e pétalas com coloração branca nas primeiras 48 h da antese. O odor floral perfumado é intenso e adocicado. Em cada flor encontram-se 10 estames e anteras brancos, pistilo verde com

33 ovário glabro (entre 1,05 e 1,14 mm; 1,08 ± 0,03; n = 32) e com um estípite alongado, deixando o ovário exserto da flor e o estigma normalmente um pouco acima do nível das anteras, o que produz uma discreta hercogamia (Fig. 3b). O estilete é terminal, delgado e diminuto (entre 270 e 310 µm; 288,33 ± 10,07; n = 24), e o estigma relativamente côncavo e inconspícuo (Fig. 5). O ‘poro’ da superfície estigmática mede entre 20 e 25 µm (22,74 ±

1,50; n = 27). O número de óvulos variou de 7 a 9, sendo mais freqüente a ocorrência de 8

óvulos por ovário (8,00 ± 0,69; n = 22).

As anteras bitecas apresentam deiscência longitudinal e são dorsifixas (Fig. 6c).

Cada antera apresenta uma glândula apical fixa através de uma haste (Fig. 3e,i e 6b-d) e que mede entre 110 e 150 µm (126,06 ± 12,48; n = 33). Não foi verificada correlação significativa entre o número de flores em antese e o número de glândulas nas anteras de flores de uma mesma inflorescência ( r = 0,1611; p = 0,3626; gl = 32; n = 34), provavelmente devido ao fato de que essas glândulas são caducas (Queiroz, 2009) e se destacam facilmente nas primeiras 6 horas após a completa abertura da flor, principalmente sob condições de baixa umidade relativa do ar (M.H.S. Ferreira, obs. pess.). O pólen se encontra reunido em políades com oito grãos de pólen (Fig. 3g,h), sendo então denominadas ditétrades, e o seu maior comprimento mede entre 19 e 25 µm (20,8 ± 1,66; n

= 30). Durante as observações em MEV, quando presentes foram observadas apenas uma políade sobre o estigma, exceto em algumas varreduras onde foram notadas diferentes políades no pistilo, mas nunca compartilhando a superfície estigmática. Assim, nossos dados indicam que as dimensões internas do estigma permitem que apenas uma ditétrade seja nele depositada (Fig. 5e-h). Entretanto, a produção de frutos contendo 10 sementes levanta a hipótese de que eventualmente possa ocorrer a deposição e germinação de mais de uma ditétrade sobre o estigma.

Eventos da antese. − Para a maioria dos botões florais a antese teve início entre

06:00 e 08:00 h (ca. 40-50% das flores em uma mesma espiga). No entanto, às 05:00 h

(primeiras observações) alguns deles já encontravam-se em antese, apresentando o estilete totalmente e os estames parcialmente distendidos, o que evidencia que algumas flores têm antese no final da madrugada. Além disso, numa mesma espiga, os botões apresentaram horários de abertura variados (inclusive no período vespertino e início da noite), não tendo sido a antese totalmente sincrônica nem na inflorescência nem em um mesmo indivíduo.

Nossos dados, portanto, indicam a ocorrência de antese assincrônica em P. moniliformis , mas com predomínio da abertura floral nas primeiras horas da manhã. Por volta das 11:00 h todas as espigas apresentaram a maior parte das flores abertas, mas com algumas delas ainda exibindo estames e estigmas não totalmente alongados. Os demais botões se abriram nas horas seguintes (alguns no segundo dia), ou então foram abortados (Fig. 3e).

Análises de viabilidade polínica e de deiscência das anteras em MEV revelaram que apesar de viável, o pólen ainda não se encontra exposto na pré-antese (Fig. 6a). Entretanto, algumas vezes foram observadas políades dispersas nos verticilos que provavelmente

‘escaparam’ através das fendas de algumas tecas devido ao seu tamanho reduzido. Nas flores hermafroditas, ao início da abertura das pétalas, geralmente surgem duas ou três anteras (com as glândulas já com uma “feição” ativa, secretora) e ocorre a liberação do estigma, parcial ou totalmente distendido (Fig. 3e e 5d). Posteriormente, os estames emergem dobrados (Fig. 3f) do interior da flor, distendendo-se lentamente por cerca de 2-3 horas. Nesse estágio, inicia-se a deiscência das anteras com a exposição das políades (Fig.

6). No entanto, a deiscência é relativamente assincrônica mesmo entre anteras (e tecas; Fig.

6d) de uma mesma flor. Com a total distensão dos estames, as glândulas das anteras formam uma “camada” mais superficial em torno da espiga. Essas glândulas normalmente encontram-se impregnadas de políades aderidas à sua superfície (Fig. 3i). Flores recém

35 abertas exalam um odor levemente adocicado que se intensifica bastante após as primeiras

3-4 h, a partir de osmóforos que se localizam nas bordas da corola e nas anteras e glândulas das anteras, sendo que as duas últimas coraram-se mais intensamente.

Viabilidade, germinação polínica e receptividade estigmática. − A viabilidade polínica foi elevada em todo o período avaliado, tanto em material testado com vermelho neutro (>95%) quanto com lactofenol em anilina azul (>70%), embora esse último tenha demonstrado ser um método mais eficiente em detectar pequenas variações na viabilidade ao longo do dia. Por exemplo, curiosamente, em material ensacado submetido ao teste do lactofenol às 10:00 h, os índices de viabilidade foram um pouco menores do que nas flores abertas à visitação (ca. 85% e 95%, respectivamente). Por outro lado, às 16:00 h foram de

75% no pólen ensacado e de 65% no exposto aos visitantes. Além disso, mesmo após 24 h da antese a viabilidade polínica se manteve entre 56 e 60%. Em termos qualitativos, esses dados indicam que mesmo entre as 22:00 e as 06:00 h a viabilidade polínica é alta em P. moniliformis . Em termos quantitativos, entretanto, a relação políades/antera (dados não apresentados) sofreu um decréscimo significativo após as 13:00 h.

Os testes de germinação também indicaram que às 09:00 h cerca de 11% das políades ( n = 300) apresentaram algum grão de pólen germinando (em 500 g/l de sacarose), e que esse índice cai para cerca de 5% às 13:00 h e para 2% às 17:00 h. Esses dados reforçam, portanto, que na população estudada as chances de sucesso na polinização são maiores até o início da tarde, já que após esse período há uma redução na quantidade de políades e na germinabilidade dos grãos de pólen, a despeito da manutenção de taxas elevadas de viabilidade polínica.

Não foi possível determinar a receptividade estigmática com os métodos utilizados.

No entanto, as observações em MEV sugerem que a total ascensão do estilete e formação do poro estigmático (Fig. 5d-h) deve estar associada com a sua receptividade ou com a

36 possibilidade de polinização, uma vez que só foram avistadas políades encaixadas na superfície estigmática nessa condição (Fig. 5h). Assim, sugere-se que ocorra uma discreta dicogamia protogínica em P. moniliformis , o que só poderá ser confirmado após a aplicação de outras metodologias, como a técnica de microscopia de epifluorescência

(Martin, 1959) associada a experimentos de fecundação controlada em diferentes estágios florais e períodos do dia.

Relação pólen:óvulo. − Entre as 10:00 e as 13:00 h, em cada antera de flores hermafroditas, foram quantificadas em média 112,19 ± 20,43 políades (Média ± d.p.; n =

66), o que equivale a uma média de 8975,25 ± 1634,75 grãos de pólen por flor ( n = 22). No período vespertino resta apenas uma pequena fração das políades expostas pela manhã

(Fig. 6e,f). Não houve diferenças significativas nas médias dessa produção entre os três indivíduos avaliados (Kruskal-Wallis; H2,22 = 0,4606; p = 0,7943), embora o número de póliades tenha variado significativamente entre anteras de uma mesma flor nos três indivíduos (ANOVA um critério; todos com F ≥ 7,00; p < 0,05; gl = 2). A relação pólen:óvulo obtida foi de 1121,90:1, sugerindo a ocorrência de xenogamia facultativa

(sensu Cruden, 1977). No entanto, considerando-se a andromonoicia, com o conseqüente aumento na oferta proporcional de pólen em relação a óvulos, e a auto-incompatibilidade, reforça-se a tese de xenogamia obrigatória em P. moniliformis .

Visitantes florais e potenciais polinizadores

Composição de visitantes e uso de recursos . − Foram observadas visitas de insetos das ordens Hymenoptera, Diptera, Coleoptera, Hemiptera, Lepidoptera e Thysanoptera, além de ácaros florais (Acari) e aranhas Thomisidae (Fig. 7; cf. Tabela 4 para alguns dos táxons mais frequentes). Espécies de Hymenoptera foram responsáveis por 69% das visitas

(n = 11617), enquanto que Lepidoptera por 17,57% e Diptera por 13,41% do total de visitas. A maioria das visitas foi realizada por abelhas (54,28%) das famílias Apidae,

Colletidae, Halictidae e Megachilidae, sendo que visitas por Apis mellifera L. 1758 representaram 29,23% e por espécies de Halictidae 28,8% desse total ( n abelhas = 6307).

Diversas espécies de Megachilidae e Apidae foram agrupadas juntas e efetivaram 31,64%

(guilda ‘outras abelhas’) das visitas por abelhas, enquanto que a família Colletidae foi representada por um único gênero ( Hylaeus ), cujas espécies responderam pelos 10,3% restante dessas visitas (Fig. 8). Nossas observações indicam que para a maioria dos visitantes florais não há coleta direta de pólen, sendo esse recurso transportado passivamente durante a coleta de néctar. Mesmo abelhas com estruturas especializadas para armazenamento e transporte de pólen tais como corbícula, no caso de Apis mellifera ,

Trigona spinipes (Fabricius, 1793) e Tetragonisca angustula Latreille, 1811, e escopa tibial ( Exomalopsis auropilosa Spinola, 1853) ou ventral ( Dicranthidium arenarium

(Ducke 1907) e outras Megachilidae), em nenhuma ocasião foram vistas ativamente coletando esse recurso. Os dípteros da família Syrphidae, coleópteros Curculionidae e

Chrysomelidae e tripes do gênero Frankliniella (Thysanoptera:Thripidae) foram os únicos visitantes florais observados manipulando ativamente as anteras e eventualmente consumindo pólen. Os tripes e alguns coleópteros diminutos (espécies de Coccinelidae) também foram vistos ‘sugando’ ou ‘lambendo’ as glândulas das anteras. No caso dos tripes, isso ocorreu mesmo em botões em pré-antese forçadamente abertos e observados sob lupa. Diversas larvas (espécies não identificadas) também foram vistas em botões em pré-antese e alimentando-se de secreções (provavelmente néctar) no interior dos botões, o que sugere que néctar pode estar presente já neste estágio.

Análise das cargas polínicas aderidas ao corpo. − Em todos os visitantes analisados as políades encontravam-se depositadas predominantemente na região ventral

38 do corpo, difusamente distribuídas pelo tórax e abdômen. Em abelhas (exceto Hylaeus spp.), alguns dípteros (Calliphoridae, Sarcophagidae, e Syrphidae) e mariposas noturnas

(Noctuidae spp.) foram encontradas em média mais de 40 políades de P. moniliformis por indivíduo amostrado ( n = 98; Tabela 5), e esses foram os agentes com maior carga polínica aderida à região ventral. Além disso, nesses grupos em média pelo menos 75% da carga polínica avaliada pertencia a P. moniliformis . Os índices para os demais visitantes avaliados podem ser conferidos na Tabela 5. As abelhas (exceto espécies de Hylaeus ) foram o grupo com a maior quantidade de políades na região ventral e, apesar de não ter sido observada coleta ativa de pólen, as estruturas especializadas na sua coleta e transporte

(e.g., escopa tibial e ventral, corbícula e pêlos especializados) também carregavam significativa quantidade de políades ( n = 89; Tabela 6). Mais de 80% da carga polínica da escopa ventral em Megachile sp. (Megachilidae) e da tibial em Exomalopsis spp. (Apidae) pertencia à P. moniliformis (>50 políades; Tabela 6). Entre as abelhas avaliadas, houve variação significativa na quantidade (ANOVA um critério, F2,82 = 21,64; p < 0,001) mas não no percentual (Kruskal-Wallis, H2,82 = 3,60; p = 0,1651) de políades de P. moniliformis aderidos à região ventral do seu corpo. Cargas polínicas puras

(exclusivamente pólen de P. moniliformis ) foram encontradas em 35% dos indivíduos de

A. mellifera , 27% das Halictidae e em 17% das demais abelhas. Quanto às abelhas Hylaeus spp. (Colletidae), apesar de serem visitantes comuns apresentaram pequeno número de políades no corpo (Tabela 4 e 5), e isso pode ser explicado pelo fato de possuírem poucos pêlos ramificados e um corpo relativamente liso quando comparadas à outras abelhas.

Freqüência de visitas. − Quanto ao padrão temporal de visita, considerando-se os oito meses de amostragens durante os picos de florada em 2007 e 2008, somente A. mellifera e Hylaeus spp. não foram registrados em Dezembro de 2007. Todas as demais

‘guildas’ estiveram presentes ao longo do período (Fig. 8). O mês de Março concentrou o

39 maior número de visitas, e nos dois anos esse também foi o período de maior intensidade de flores em antese (cf. Fig. 2). As menores freqüências de visita foram observadas em

Dezembro e Janeiro. No geral, houve pouca variação no percentual de visitas de cada grupo ao longo dos meses (Fig. 8). Considerando-se os dados agrupados dos diferentes períodos de visitação em cada mês, não foi verificada diferença significativa entre as taxas de visita para todos os grupos (todos com p < 0,05, resultados da análise de variâncias a seguir; só foram incluídas as amostragens dos meses de Fevereiro, Março e Abril nos dois anos visando atender aos pressupostos estatísticos). Os táxons de insetos avaliados, e em ordem de importância em termos de freqüência de visita, foram Lepidoptera ( H5,391 = 7,71; p = 0,172; Hesperiidae, Lycaenidae, Nymphalidae, Noctuidae, Papilionidae, Pieridae,

Pyralidae, Sphingidae, e Zygaenidae), Outras abelhas ( F5,391 = 0,44; p = 0,820; Apidae,

Anthophoridae, Megachilidae), Apis mellifera (Apidae) ( F5,391 = 0,23; p = 0,944),

Halictidae ( F5,391 = 0,08; p = 0,992), Vespidae ( F5,391 = 0,26; p = 0,929), Diptera ( H5,391 =

6,18; p = 0,820; Muscidae, Syrphidae, Sarcophagidae e Calliphoridae), e Hylaeus spp.

(Colletidae) ( H5,391 = 5,93; p = 0,312). No entanto, os percentuais de visita para os

Lepidoptera são explicados, em grande parte, pela elevada freqüência de visitas por mariposas no final da tarde e a noite, quando de fato são os visitantes mais freqüentes (Fig.

9 e ‘Material Suplementar’-Apêndices I, II e III). Entretanto, à noite, também foram observados alguns Curculionidae e Coccinellidae (Coleoptera) em quantidade semelhante à verificada durante o dia nas inflorescências (normalmente em grupos entre 5 e 15 indivíduos numa mesma espiga). As primeiras visitas às flores de P. moniliformis ocorreram pouco antes das 6:00 h, tendo sido efetuadas por esfingídeos (não coletados), alguns Pompilidae, e por A. mellifera . O maior número de visitas foi observado entre 11:00 e 14:00 h (Fig. 9 e ‘Material Suplementar’-Apêndices I), sendo que 60.4% das visitas ( n =

3999) foram por abelhas nessa faixa de horário. Esse percentual se manteve também entre

40 as 05:00-08:00 h (58,02%; n = 536), entre 08:00-11:00 h (59,46%; n = 2874) e entre as

14:00-17:00 h (57,61%; n = 3173). No período entre as 17:00 e as 20:00 h (82,74%; n =

846) e após as 20:00 h (100%; n = 189) predominaram as visitas por lepidópteros.

Comportamento às flores e eficiência na polinização. − O comportamento de visita das abelhas em geral foi ‘estereotipado’, marcado pelo deslocamento em movimentos circulares em torno da espiga ao longo do eixo da inflorescência, contactando as estruturas reprodutivas, principalmente com a região ventral do corpo, enquanto coletavam néctar. Em muitas ocasiões, essa circulação das abelhas promovia a queda de anteras (e/ou glândulas). Entretanto, foram observadas algumas variações desse padrão geral que merecem destaque. Algumas abelhas de pequeno porte, como Exomalopsis spp.,

Ceratina spp. (Anthophoridae), T. spinipes (Apidae) e diversas Halictidae (principalmente

Augochloropsis sp., Dialictus (cf. Chloralictus ) sp., e Augochlora sp.), menores que A. mellifera , contactavam o estigma com diferentes partes do corpo (cabeça, pernas, escopa e região ventral do tórax e abdômen) (Fig. 7a-h). Espécies de Exomalopsis também manipulavam os verticilos de flores (ou duplas de flores) individualmente (Fig. 7b,c), mas mesmo os registros em vídeo não conseguiram indicar se ocorre coleta ativa de pólen nessas circunstâncias. Hylaeus spp. (Colletidae), devido ao seu tamanho reduzido, comumente se deslocava entre os verticilos em um nível abaixo das anteras e estigmas

(Fig. 7g) e muitas vezes se refugiavam por entre as sépalas com a aproximação do observador ou de outros visitantes florais. Espécies de Megachilidae foram vistas muitas vezes executando movimentos de zig-zag, com pousos e ‘retiradas’ curtas reiteradas vezes numa mesma visita em uma mesma inflorescência, muitas vezes no mesmo grupo de flores. Durante esse movimento, a escopa ventral dessas abelhas era a primeira estrutura que entrava em contato com anteras e estigmas (Fig. 7d). Abelhas grandes, como Xylocopa frontalis , devido ao seu peso corpóreo e à fragilidade dos pedúnculos das espigas,

41 promoviam uma compactação no grupo de flores em que pousavam e se deslocavam, e não conseguiam permanecer muito tempo em uma mesma espiga. Além disso, observou-se que em vários dias não ocorreram visitas de abelhas grandes como Bombus spp., Xylocopa spp., e Apis mellifera (Dezembro de 2007) embora estivessem voando nas proximidades.

Os dípteros (principalmente Calliphoridae, Muscidae, Syrphidae, e Sarcophagidae) também foram visitantes comuns e durante o período diurno foram suplantados em freqüência apenas pelos Vespidae e pelas abelhas (Fig. 9). Deslocavam-se pela inflorescência tomando néctar e, eventualmente, se alimentando de pólen com o aparelho bucal (no caso dos Syrphidae); muitos deles permaneciam parados na espiga, provavelmente exibindo um comportamento de ‘display sexual’, e alguns indivíduos foram vistos em cópula. Durante o forrageamento nas flores também contactavam as estruturas reprodutivas, além de carregarem uma expressiva quantidade de políades na região ventral do corpo (Tabela 5).

Borboletas e mariposas diurnas (espécies de Hesperiidae, Lycaenidae,

Nymphalidae, Papilionidae, Pieridae, Pyralidae, e Zygaenidae), mariposas noturnas

(principalmente espécies de Noctuidae) e um esfingídeo crepuscular (Sphingidae sp.), aqui englobados no grupo Lepidoptera, foram também visitantes comuns (Fig. 9; Tabela 4).

Durante o forrageamento normalmente contactavam as estruturas reprodutivas com as pernas e a espiro-tromba, introduzindo-a na região central da corola e ‘tateando’ a existência de néctar em diversas flores numa mesma espiga, e menos freqüentemente com a região ventral (Fig. 7i-m). Ainda assim, os lepidópteros diurnos apresentaram um número razoável de políades (ca. 27) na região ventral do corpo (superior ao dos Vespidae mas inferior ao de abelhas e dípteros), e os noturnos superaram a maioria das abelhas, com exceção de A. mellifera (Tabela 5).

Diversas ‘vespas’ (várias espécies de Hymenoptera das famílias Braconidae,

Eumenidae, Ichneumonidae, Pompilidae, Sphecidae, Scoliidae, Tiphiidae e Vespidae) foram observados desde as 06:40 h até por volta das 17:30 h, mas foram encontradas poucas políades aderidas ao seu corpo (Tabela 5). Esses indivíduos apresentam um corpo relativamente liso, sem pêlos ramificados, e comumente houve pouco contato com as estruturas reprodutivas durante o forrageamento por néctar (Fig. 7v).

Foram observadas também muitas espécies de Coleoptera pertencentes às famílias

Cantharidae, Chrysomelidae, Coccinelidae, Curculionidae, Lycidae, Meloidae, Melyridae,

Nitidulidae e Tenebrionidae, mas todos eles apresentaram grande variação na freqüência de ocorrência às flores tanto ao longo do dia, quanto ao longo dos meses amostrados evidenciando uma baixa fidelidade de visitas. O número de políades em seu corpo foi cerca de 50% menor que nos Vespidae avaliados (Tabela 5). Alguns grupos, como por exemplo os Meloidae, Chrysomellidae, e Coccinellidae foram observados consumindo partes florais. Os besouros mais freqüentes foram os Curculionidae spp. e normalmente ficavam muito tempo em uma mesma espiga e subseqüentemente voavam para espigas circunvizinhas do mesmo indivíduo, e por isso devem raramente contribuir para a polinização cruzada.

Entre os Hemiptera, os mais freqüentes foram os da família Coreidae (Fig. 7p) e

Pentatomidae spp., tendo sido observados se alimentando de néctar, mas carregavam pouco pólen de P. moniliformis no corpo. Apresentaram baixa fidelidade de visitas (Tabelas 4 e

5), normalmente associados ao período chuvoso (entre Fevereiro e Março). As visitas por outros hemípteros fitófagos e predadores (e.g., Lygaeidae spp.) foram menos comuns.

Diversas espécies de Aphididae, Cicadellidae, Coccidae, Flatidae e Membracidae

(Homoptera) foram observadas em pecíolos e ramos próximos às inflorescências. Alguns deles muitas vezes eram ‘atendidos’ por formigas que forrageavam secreções

(‘honeydew’), liberadas principalmente na porção posterior do corpo desses hemípteros

(Fig. 7u).

Algumas espécies de vespas sociais de Vespidae, como Polybia spp., Brachygastra lecheguana (Latreille, 1824) (Polistinae) e Zethus sp. (Eumeninae), além de formigas dos gêneros Camponotus Mayr e Pseudomyrmex Kempf (Formicidae), foram os únicos visitantes florais em flores já senescentes. Em algumas ocasiões, foram vistos capturando presas como larvas e aranhas. Aranhas Thomisidae também exploram esses microhabitats, além de serem comuns em espigas em antese (Fig. 7n), exibindo uma estratégia de predação do tipo ‘senta-e-espera’. Três espécies de formigas, Brachymyrmex heeri Forel,

1874 (Formicinae), Dorymyrmex sp.1 e Linepithema sp.1 (Dolichoderinae) foram observadas em flores em antese, sempre forrageando em grupos com mais de 10 indivíduos

(provavelmente forrageando néctar e pequenas presas), porém só foram registradas em raríssimas ocasiões. Além disso, algumas formigas do gênero Camponotus Mayr

(Formicinae), apesar de geralmente não visitarem flores em antese (exceto quando atraídas por ‘honeydew’ de larvas de Lycaenidae ou Homoptera, Fig. 7t,u) foram observadas exibindo um comportamento agonístico (mandíbulas abertas e comportamento de ataque) contra alguns visitantes florais (Fig. 7x-z). Elas normalmente eram atraídas por nectários extraflorais ativos nas proximidades das espigas e em muitas ocasiões foram vistas utilizando inflorescências em botão para ‘importunar’ os visitantes que forrageavam em flores em antese no mesmo ramo (Fig. 7z).

Discussão

Fenodinâmica de Pityrocarpa moniliformis

A produção de novas folhas não foi correlacionada com a precipitação, contrariando o que se verifica normalmente em regiões semi-áridas (e.g., Bullock e Solís-

Magallanes, 1990), embora o pico de brotamento tenha coincidido com o período mais chuvoso. No entanto, brotamento foi fortemente correlacionado com a elevação da temperatura. A queda foliar, embora não tenha apresentado correlação com fatores abióticos nem com outras fenofases, se intensificou com a chegada dos dias mais curtos

(dados não apresentados) e mais frios do ano e exibiu um pico de atividade no período mais seco. Em florestas sazonalmente secas, a abscisão foliar pode se intensificar com a idade da folha, com o aumento no estresse hídrico ou com a redução no fotoperíodo

(Borchert et al., 2002). Esses autores destacaram que é impossível separar os efeitos de cada uma destas variáveis, uma vez que a maioria das folhas caem ao início da estação seca, coincidindo com os dias mais curtos e a ocorrência de folhas mais velhas, simultaneamente. Além disso, interações complexas entre idade foliar e stress hídrico variam amplamente entre diferentes tipos funcionais de árvores (Borchert et al., 2002).

Embora P. moniliformis tenha apresentado contínua produção e queda foliar, foram evidenciados picos ao longo do período amostrado, e com as primeiras chuvas (Outubro-

Novembro) do período chuvoso funcionando como um ‘gatilho’ para o incremento de folhas novas, imediatamente após (ou ao final) o pico de abscisão foliar. Na Mimosoideae

Samanea saman (Jacq.) Merr., folhas jovens também emergem imediatamente após a queda foliar (Borchert et al., 2002). Esses dados são corroborados por Machado et al.

(1997), que também observaram pico de brotamento e de queda foliar no período chuvoso

45 e seco, respectivamente, em estudo com 19 espécies de caatinga, incluindo Parapiptadenia zehntneri (Harms.) M.P.Lima e Anadenanthera colubrina var. cebil (Griseb.) Reis

(Mimosoideae). Esses autores também verificaram que a floração dessas duas espécies ocorreu na estação chuvosa, o que também foi observado em P. moniliformis , embora em nosso estudo a floração não tenha apresentado correlação com a precipitação. Isso pode ser explicado pelo fato de P. moniliformis ter exibido uma florada contínua (no nível populacional) nos dois anos na área estudada, embora com pico de floração no período chuvoso e mais quente, o que não foi observado nessas espécies, que só floriram entre

Dezembro e Fevereiro do segundo ano de estudo, comportando-se como supra-anuais

(Machado et al., 1997). Diferentemente, outras Mimosoideae como Parkia platycephala

Benth., Stryphnodendron coriaceum Benth. e Plathymenia foliolosa Benth. tiveram floração predominantemente na estação seca (Bulhão e Figueiredo, 2002).

A floração contínua observada nessa população de P. moniliformis reflete o grande intervalo de tempo que alguns indivíduos permaneceram com flores abertas. Assim, a floração prolongada e a considerável longevidade funcional das inflorescências de P. moniliformis permitem que os visitantes florais realizem inúmeras visitas em dias distintos.

Alguns autores destacam que esse fenoritmo contribui com o aumento nos níveis de polinização (e.g., Forfang e Olesen 1998). Um predomínio da florada na estação chuvosa em algumas espécies tipicamente associadas com florestas sazonalmente secas tem sido tomado como evidência de que a antese seja induzida por reidratação ocasionada pela redução da transpiração e utilização de água residual (Borchert, 1994), e que a deficiência hídrica nos solos submetidos a uma seca mais prolongada limita a produção de flores

(Seghieri et al., 1995). Semelhantemente, assim como em P. moniliformis , a renovação de folhas tardia na seca após o pico de queda foliar também foi observada em Parkia platycephala e Plathymenia foliolosa (Bulhão e Figueiredo, 2002). Alguns autores

46 sugerem que isso pode estar relacionado a um súbito balanço positivo do déficit hídrico com a retomada das chuvas em climas semi-áridos (e.g., Borchert, 1994), como foi observado em Outubro-Novembro de 2008 na área estudada.

Como no presente estudo, a formação de frutos imaturos no período chuvoso e a dispersão (frutos maduros) na estação seca subseqüente também foram observadas em

Plathymenia foliolosa , Stryphnodendrom coriaceum (Bulhão e Figueiredo, 2002),

Plathymenia reticulata Benth. (Goulart et al., 2005), Acacia bahiensis Benth. e

Anadenanthera colubrina (Vell.) Brenan (Griz e Machado, 2001). Comparada à P. reticulata , essa similaridade foi ainda maior já que, como em P. moniliformis , o pico de dispersão de sementes ocorreu entre Setembro e Outubro, simultaneamente ou um pouco após o pico de queda foliar, e imediatamente antes da retomada na produção de botões florais em Novembro, com o início das chuvas (Goulart et al., 2005). Infelizmente foram encontrados poucos estudos fenológicos com Mimosoideae, mas vale ressaltar que, contrariamente, algumas espécies de Caatinga apresentaram maturação de frutos no período chuvoso, como Parapiptadenia zehntneri e Mimosa malacocentra (Mart.) Benth.

(Griz e Machado, 2001), que apresentam síndrome de dispersão anemocórica e barocórica, respectivamente. Isso é curioso uma vez que frutificação no período chuvoso normalmente está relacionada com ocorrência de zoocoria (Bullock, 1995). As características da frutificação e morfologia de frutos e sementes em P. moniliformis permitem enquadrá-la na síndrome de dispersão autocórica por gravidade (Barocoria, sensu van der Pijl, 1982). De fato, a maioria das outras leguminosas barocóricas de Caatinga estudadas por Griz e

Machado (2001) e de Cerrado (e.g., Bulhão e Figueiredo, 2002; Oliveira, 1998) têm sua dispersão concentrada no período seco, assim como P. moniliformis . Nessas espécies, as sementes caem logo abaixo da árvore e normalmente ocorre dispersão secundária pelo gado (e.g., Brown e Archer, 1987), o que pode ser testado em P. moniliformis uma vez que

é comumente encontrada em áreas de pastagem no Nordeste do Brasil (M.H.S. Ferreira, obs. pessoal).

Algumas das discrepâncias observadas entre a fenodinâmica de P. moniliformis e de outras Mimosoideae estudadas podem estar relacionadas com o grau de antropização relativamente elevado da área de estudo ou com os efeitos do El Niño de 2007. Além disso,

é importante destacar que o nosso período de estudo foi relativamente curto (22 meses) e reconhecemos que um fenograma mais robusto e com maior poder de correlação com os fatores abióticos só pode ser obtido em estudos de longo prazo. Newstrom et al. (1994) e

Bencke e Morellato (2002) ressaltaram que o brotamento, a floração e a frutificação em plantas tropicais são complexos, apresentando padrões irregulares e de difícil reconhecimento, principalmente em estudos de curto prazo.

Auto-incompatibilidade, andromonoicia, taxas de frutificação e aborto, e nº de sementes/fruto

Embora nossos dados indiquem que P. moniliformis é uma espécie auto- incompatível, o mecanismo que determina essa incompatibilidade ainda necessita ser estudado detalhadamente. Ela pode estar relacionada a um sistema gametofítico com sítio de restrição no ovário (Richards, 1997), a um mecanismo de ação tardia, com um tempo insuficiente para o crescimento do tubo polínico (Seavey e Bawa, 1986), ou ainda relacionada a fatores como a depressão endogâmica, levando à abscisão de pistilos auto- polinizados (Kearns e Inouye, 1993). Ocorrência de auto-incompatibilidade é muito comum em Mimosoideae (Arroyo, 1981), e foi demonstrada em diversos gêneros como

Acacia (Bernhardt et al., 1984; Raine et al., 2007; Simpson, 1977; Stone et al., 2003;

Zapata e Arroyo, 1978), Calliandra (Chamberlain, 1998; Simpson, 1977; Zapata e Arroyo,

1978), Enterolobium (Bawa, 1974; Rocha e Aguilar, 2001), Inga (Koptur, 1984), Mimosa

(Silva, 2006), Pithecellobium (Bawa, 1974), Prosopis (Simpson, 1977), e

Pseudopiptadenia (Pires e Freitas, 2008). É provável que a auto-incompatibilidade seja uma característica basal do ponto de vista filogenético e que se tornou importante para as

Mimosoideae e Caesalpinioideae com estratégias de polinização ‘promíscua’ (Tybirk,

1997), uma vez que elas contam com diferentes ‘guildas’ como potenciais polinizadores, como é o caso de P. moniliformis .

Taxas de frutificação reduzidas também são muito comuns em diversas

Mimosoideae (Kenrick e Knox, 1989; Tybirk, 1993), e são as menores entre as leguminosas (Arroyo, 1981). Isso pode obviamente estar relacionado à um fluxo de pólen restrito (no caso de espécies xenogâmicas). Nesse sentido, alguns fatores causais como escassez de polinizadores, baixas taxas de visitação e comportamento ineficiente durante a visita podem ser descartados nessa população de P. moniliformis , pelo menos para o período estudado. Em outras Mimosoideae, no entanto, eles podem estar atuando. Por exemplo, em Mimosa bimucronata (DC.) Kuntze, apenas 33% das flores possuíam uma políade corretamente encaixada no estigma, e isso poderia explicar a baixa taxa de formação de frutos (Seijo e Nefa, 2004).

Por outro lado, taxa de frutificação reduzida pode estar relacionada à andromonoicia, a restrições fisiológicas em produzir e amadurecer tantos frutos quantas flores existirem (Koptur, 1984; Ruiz e Arroyo, 1978; Stephenson, 1981; Walker e Whelan,

1991), ou ainda à ocorrência de flores hermafroditas estéreis, o que parece ser comum em

Mimosoideae, apesar de muitas vezes ser difícil detectá-las morfologicamente (Arroyo,

1981). É provável que as flores estaminadas funcionem como doadoras de pólen

(Stephenson, 1981; Tybirk, 1997; Zapata e Arroyo, 1978) ou que possam aumentar a eficiência de polinização de visitantes com maior tamanho corpóreo, ao minimizar o

49 deslocamento de pólen já depositado no estigma (Heithaus et al., 1974). Uma tendência na evolução de flores femininas estéreis, proximais, funcionando também como doadoras de pólen em Acacia (Tybirk, 1997) é bem desenvolvida também em espécies de Parkia e

Dichrostachys , onde essas flores foram ‘selecionadas’ para a produção de néctar ou atração visual (Arroyo, 1981; Hopkins et al., 1984, 2000). Baranelli et al (1995) propôs a ocorrência de um mecanismo regulador pós-polinização em Acacia caven (Molina) Molina que favoreceria a predominância de uma ou poucas flores legitimamente polinizadas sobre outras na mesma inflorescência. Assim como P. moniliformis , Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville também é andromonóica e flores hermafroditas são mais freqüentes no centro da inflorescência (Ortiz et al., 2003). Talvez por isso os frutos que atingem a maturação em P. moniliformis normalmente encontram-se na porção mediana da infrutescência (M.H.S. Ferreira, obs. pess.). Esse padrão também foi sugerido em espécies de Pseudopiptadenia , provavelmente devido a um mecanismo de esterilidade feminina críptico em flores na base da inflorescência (Pires e Freitas, 2008).

O número médio de frutos por infrutescência (1-2) observado em P. moniliformis encontra-se dentro do limite verificado para algumas Acacia (Tybirk, 1989, 1993). Alguns autores sugerem que a competição entre frutos imaturos numa mesma infrutescência poderia explicar a elevada taxa de aborto de frutos imaturos (e.g., Tybirk, 1993, 1997), como foi verificada em P. moniliformis . Isso sugere que, em Mimosoideae, a seleção se dá predominantenmente entre diferentes frutos numa mesma infrutescência (Tybirk, 1997; mas veja Seijo e Nefa, 2004), um padrão oposto ao que se verifica em espécies de

Papilionoideae e Caesalpinioideae, onde a seleção normalmente ocorre entre sementes em cada fruto (Bawa e Buckley, 1989).

Com relação a produção de sementes por fruto, considerada por alguns autores como uma boa estimativa de eficiência na polinização, já que o ‘fruit set’ é sempre

50 reduzido independentemente do número de políades por estigma (e.g., Pires e Freitas,

2008; Schrire, 1989; Tybirk, 1997), o número médio máximo encontrado em P. moniliformis foi de 8 sementes. Isso sugere que geralmente somente uma políade é capaz de se encaixar no estigma e contribuir com o processo de fecundação, embora tenham sido observados três frutos contendo 10 sementes, indicando que eventualmente mais de uma políade pode estar envolvida no processo de fecundação em P. moniliformis . Uma média de 4 a 6 sementes também foi observada em outras Mimosoideae (Kenrick e Knox, 1989), implicando que nem todos os grãos de uma políade são ‘aproveitados’ na fertilização. Em

P. moniliformis isso pode ser explicado ou pela presença de alguns grãos de pólen inviáveis numa mesma políade, ou então pela estreita relação entre as dimensões do ‘poro’ estigmático e as da políade, fazendo com que somente os grãos de pólen em contato com a superfície do estigma possam germinar. Nossa primeira hipótese também foi sugerida para algumas Acacia africanas estudadas por Tybirk (1993), onde a variabilidade no número de sementes por fruto poderia ser explicada pela presença de pólen inviável e viável numa mesma políade, mas também por diferenças genéticas entre indivíduos e populações.

Uma outra hipótese, sugerida por Seijo e Neffa (2004), é a da ocorrência de aborto seletivo de sementes em frutos de uma mesma infrutescência. No entanto, a variação no número de sementes por fruto em P. moniliformis manteve-se em infrutescências contendo um, dois ou mais frutos (dados não apresentados), o que sugere que a produção de sementes não deve estar sendo regulada por aborto, pelo menos devido a recursos limitantes numa mesma infrutescência. Tybirk (1993) afirma que o aborto de frutos imaturos (e não de sementes), nesse caso, seria uma solução mais econômica visando regular limitações na disponibilidade de recursos para as infrutescências, ramos ou mesmo indivíduos. Em Acacia suaveolens Willd., por exemplo, os níveis mais elevados de aborto ocorreram transcorridas entre 5 e 8 semanas de desenvolvimento dos frutos (Kenrick e

Knox, 1989). Nossos resultados sugerem que um mecanismo semelhante possa estar atuando na população de P. moniliformis estudada, embora um maior esforço amostral seja necessário para se obter resultados mais conclusivos a esse respeito.

Antese predominantemente diurna e moderadamente assincrônica

Em P. moniliformis o horário do início da antese é similar a outras Mimosoideae como Inga (Koptur, 1983), Pseudopiptadenia (Pires e Freitas, 2008), Mimosa (Silva, 2006) e Acacia (Bernhardt et al., 1984; Baranelli et al., 1995; Sornsathapornkul e Owens, 1998;

Tybirk, 1993), em que em uma mesma inflorescência predominam flores abrindo no final da madrugada e início da manhã. O pico de disponibilidade, viabilidade e germinabilidade do pólen e de emissão de fragrância ocorre nas primeiras 6 horas após a antese (08:00 às

14:00 h), e então diminuem. Este parece ser o período mais favorável à atração de visitantes e polinização efetiva nesse sistema. Um período similar de maior atratividade também foi registrado para outras Mimosoideae (e.g., Stone et al., 2003; Sornsathapornkul e Owens, 1998; Tybirk, 1993). Néctar foi o recurso mais procurado por diferentes polinizadores potenciais de P. moniliformis , e dados relativos ao seu padrão de secreção serão importantes para melhor compreender o significado da manutenção da oferta desse recurso mesmo após o período de maior funcionalidade floral. Isso pode estar relacionado, por exemplo, a manutenção da atratividade floral ou da fidelidade de visitas de polinizadores com maior demanda energética. Outra característica interessante da antese em P. moniliformis é a mudança de coloração das flores. A retenção de flores após mudanças na coloração e na funcionalidade floral tem sido interpretada como uma adaptação para o aumento da atratividade floral a longas distâncias, aumentando a freqüência de visitas dos polinizadores (Gori, 1983; Weiss, 1991).

A sequência do ‘desdobramento’ de estames e estigma e a progressiva deiscência das anteras sugere a ocorrência de protoginia em P. moniliformis . Essa seqüência também

é comum em Acacia (Bernhardt et al., 1984; Sornsathapornkul e Owens, 1998; Stone et al.,

2003), embora haja espécies cuja antese envolve extensão dos estames e liberação de pólen, seguido pelo alongamento dos estiletes; nessas espécies, inicialmente os estigmas estão encobertos pela massa de estames, sugerindo que possam ser efetivamente protândricas (Stone et al, 1998; Tybirk, 1989). Nossas observações sugerem que a protoginia em P. moniliformis é fraca, considerando-se a formação do ‘poro’ estigmático como indício de receptividade, já que ocorre poucas horas antes da deiscência das anteras.

Essa mesma condição foi registrada para um híbrido de Acacia (Sornsathapornkul e

Owens, 1998), mas um cenário inteiramente diferente foi observado em Acacia retinodes

Schltdl., com um estigma receptivo um dia antes da liberação de pólen (Bernhardt et al.,

1984). Em Acacia mearnsii De Wild., cerca de 70% dos estigmas já encontravam-se receptivos ao início da abertura floral e a viabilidade polínica manteve-se acima dos 75% durante toda a antese (Stiehl-Alves e Martins, 2008). Essa espécie também compartilha outras características observadas em P. moniliformis , como a presença de políades viáveis mesmo após 24 h da antese e a sobreposição da fase de viabilidade polínica e de receptividade estigmática no nível da inflorescência (Stiehl-Alves e Martins, 2008). Como

P. moniliformis é auto-incompatível, isso potencialmente aumenta as chances de perda por geitonogamia (“pollen discounting” sensu Harder & Barret, 1996), para aquelas flores eventualmente polinizadas com pólen de outras flores da mesma inflorescência, ou do mesmo indivíduo. Contudo, considerando-se a ocorrência de flores estaminadas

(androginia, sensu Walker e Whelan, 1991) e a moderada assincronia na antese entre flores de uma mesma inflorescência, é possível que a protoginia não seja uma característica de grande importância para o sucesso reprodutivo de P. moniliformis , já que normalmente

53 ocorre um mosaico de estágios funcionais para as funções feminina e masculina no nível da inflorescência e do indivíduo nesse sistema. Ainda assim, recomendamos que nessa e em outras Mimosoideae que apresentem limitações à aplicação de protocolos usuais na determinação da receptividade estigmática sejam utilizadas metodologia alternativas, como o uso do reagente de Baker (Dafni e Maués, 1998). Esse teste colorimétrico foi recentemente utilizado com sucesso em Acacia mearnsii por Stiehl-Alves e Martins

(2008).

A ocorrência de mais de um conjunto (‘cohort’) de flores com horário de abertura variado, tanto no mesmo indivíduo quanto numa mesma inflorescência, também foi verificada em algumas espécies de Inga (Koptur, 1983) e de Acacia subgênero Aculeiferum

(Tybirk, 1997). Sugere-se que essa característica possa reduzir a competição interespecífica com espécies florindo simultaneamente ou ainda aumentar as chances de polinização em diferentes períodos do dia (Koptur, 1983). De fato, o bloqueamento do estigma (‘stigma clogging’) por pólen heteroespecífico pode ter um efeito negativo na fecundidade dos indivíduos com floração sincrônica com outras espécies (Waser, 1978).

Segundo Stone et al. (1998), essa assincronia na antese exerce efeito também sobre os visitantes florais, já que a coleta de grande volume de pólen exclusivamente em uma dessas espécies seria mais custosa para abelhas grandes, mas favoreceria o forrageamento por pequenas abelhas, para as quais uma única flor já seria um recurso significativo.

Em P. moniliformis , a assincronia na antese também poderia minimizar a competição intraespecífica, já que a espécie é auto-incompatível e, no pico de floração, diferentes indivíduos apresentam em sua copa um grande número de flores pertencentes à coortes diferentes. Por outro lado, essa característica também pode representar uma adaptação à imprevisibilidade climática na escala diária, já que a fertilização é mais difícil sob condições estressantes, como chuva, frio ou calor excessivo (Koptur, 1983). Nesse

54 sentido, haveria mais riscos associados a uma situação em que todas as flores abrissem sincronicamente em condições desfavoráveis a uma polinização bem sucedida. Por exemplo, assim como P. moniliformis , Inga quaternata Poepp. também apresenta antese moderadamente assincrônica e um pico de florada no período chuvoso, sugerindo-se que assincronia na antese pode ter sido selecionada como uma condição que possibilita a obtenção de serviços de polinização em períodos mais favoráveis, no intervalo entre as chuvas (Koptur, 1983). Essas são hipóteses que merecem ser testadas futuramente nesse e em outros sistemas similares, podendo contribuir com um melhor entedimento da relação entre a estratégia fenológica da floração e os níveis de sincronicidade da antese nessas espécies.

Equivalência entre o tamanho da políade e do poro estigmático, ‘loteria reprodutiva’ e relação pólen:óvulo

A elevada produção de pólen por inflorescência e a unificação do pólen em políades em P. moniliformis potencialmente maximizam a eficiência de transporte (e coleta) pelos visitantes. As forças seletivas atuando em unidades de polinização multi- estigmáticas são diferentes daquelas encontradas em outras Leguminosae, e a políade certamente é uma característica derivada e bastante freqüente em Mimosoideae (Seijo e

Neffa, 2004; Tybirk, 1997), embora ocorra em cerca de 15% das famílias de Angiospermas

(Kenrick e Knox, 1982). Além disso, é notável que o número de grãos de pólen por políade seja correlacionado com o número de óvulos por ovário, contribuindo com uma maior eficiência no processo de polinização (Kenrick e Knox, 1989; Tybirk, 1989, 1997).

Considerando o número de grãos de pólen em uma políade e o número de óvulos por carpelo, os resultados mostram uma estreita relação entre os números de gametófitos masculino e feminino envolvidos no processo de fertilização de P. moniliformis . Como há

55 uma marcante adaptação morfométrica entre a ditétrade e o estigma, e devido à proporção

1/1 entre número de grãos de pólen por políade e o número de óvulos por ovário, potencialmente todos os óvulos de um pistilo podem ser fecundados após um único evento de polinização cruzada (Kenrick e Knox, 1982; Kenrick e Knox, 1989; Seijo & Neffa,

2004; Tybirk, 1997). O gineceu poderia ser entendido como um módulo reprodutivo no qual todos ou nenhum dos óvulos desenvolveriam sementes numa espécie de ‘loteria’ reprodutiva (‘sweepstake reproduction strategy’, Cruden, 1977). Assim, os gineceus presentes em uma inflorescência agiriam em cooperação como o pistilo de uma única flor

(Baranelli et al, 1995). No entanto, a ocorrência de alguns frutos de P. moniliformis com mais de oito sementes leva à suposição de que a germinação de mais de uma ditétrade possa ocorrer eventualmente. Silva (2006) e Seijo e Neffa (2004) também observaram a ocorrência ocasional de mais de uma ditétrade aderida ao pistilo de Mimosa bimucronata

(DC.) Kuntze.

A relação pólen:óvulo em P. moniliformis a caracteriza como xenogâmica facultativa ( sensu Cruden, 1977; Dafni, 1992). O índice obtido (1122:1) foi similar ao verificado em espécies de Calliandra Benth. (Cruden, 1977), Acacia Mill. (Kenrick e

Knox, 1982) e Inga Mill. (Koptur, 1984), mas bem inferior ao verificado em outras

Mimosoideae, como por exemplo, 16000:1 em Mimosa bimucronata (Seijo e Neffa, 2004).

Alguns autores sugerem que espécies com sistemas mais eficientes de transferência de pólen normalmente apresentam uma relação pólen:óvulo reduzida (e.g., Cruden, 1977;

Kenrick e Knox, 1982). Seijo e Neffa (2004) propuseram que o tamanho reduzido das políades e sua grande quantidade por flor é o que justifica a elevada razão P:O observada em M. bimucronata . Nesse sistema, as políades seriam uma adaptação para maior eficiência na dispersão do pólen por insetos, mas também minimizariam o efeito da mistura das cargas de pólen depositadas sobre o estigma (Seijo e Neffa, 2004). Esta última função

56 também foi sugerida para as polínias de algumas Asclepiadaceae (Wyatt et al., 2000).

Entretanto, em P. moniliformis também são produzidas muitas políades (ca. 1120) por flor e elas também são pequenas (ca. 20 µm). Por exemplo, elas são cerca de cinco vezes menores que as de algumas espécies de Calliandra (Teppner e Stabentheiner, 2007), podendo-se incluí-las entre as menores já estudadas em Mimosoideae (e.g., ca. 20 µm em algumas Mimosa L. do Semi-Árido brasileiro, Lima et al., 2008; e entre 6 e 40 µm no grupo Piptadenia Benth., Caccavari, 2002). Além disso, o presente estudo indica que P. moniliformis não deve sofrer limitações no fluxo de pólen uma vez que conta, por exemplo, com uma elevada freqüência de visita de potenciais polinizadores. Diante disso, nós sugerimos que a ocorrência de um sistema eficiente de polinização poderia explicar a relativamente baixa razão P:O encontrada em P. moniliformis quando comparada à M. bimucronata , por exemplo. No entanto, continua sendo difícil compreender porque políades (e polínias) seriam uma solução à baixa eficiência de polinização somente em algumas espécies (Wyatt et al., 2000). Assim, todas essas hipóteses ainda estão em franco debate, não havendo ainda uma explicação satisfatória para o significado evolutivo dessa tendência na aglutinação do pólen (e.g., nas Mimosoideae e Asclepiadaceae). Nesse sentido, as Mimosoideae representam um bom modelo biológico no qual testar muitas dessas idéias e estudos de biologia reprodutiva, nesse caso, são bem indicados (Seijo e

Neffa, 2004).

Possíveis funções para as glândulas das anteras em P. moniliformis

Como em algumas espécies de Acacia africanas (Stone et al., 2003) e outras

Mimosoideae (Luckow e Grimes, 1997), em P. moniliformis as anteras apresentam uma pequena glândula apical que fica ereta (através de uma haste estipitada) aparentemente

57 influenciada pelo movimento de deiscência das anteras. Em muitos gêneros da tribo

Mimoseae, a qual inclui Pityrocarpa , elas normalmente caem rapidamente após a antese

(Luckow e Grimes, 1997 e referências citadas). Na Caatinga, essa glândula também está presente em espécies de Plathymenia , Prosopis , Pseudipiptadenia , Piptadenia e

Parapiptadenia e Anadenanthera colubrina (Vell.) Brenan (Queiroz, 2009). Essa é uma estrutura interessante do ponto de vista evolutivo, já que sua natureza secretora (Chaudry e

Vijayaraghavan, 1992; Endress, 1994) tem estimulado a formulação de muitas hipóteses sobre a sua função. Ela tem sido normalmente associada à produção de odor, sobretudo nos primeiros momentos da antese (Bernhardt, 1989; Luckow e Grimes, 1997; Pires e Freitas,

2008; Tybirk, 1997), no incremento da transferência de pólen para o corpo do visitante

(Endress, 1994; Schrire, 1989), ou ainda servindo como recompensa para os polinizadores

(Chaudry e Vijayaraghavan, 1992). De fato, nossas observações sugerem que em P. moniliformis ela tenha importância na emissão de odor e como recompensa, pelo menos para tripes e coleópteros que consomem parte dela ou se alimentam de sua secreção. Por outro lado, durante as análises de cargas polínicas dos potenciais polinizadores foram observadas glândulas com muitas políades em sua superfície (e mesmo algumas anteras inteiras aderidas ao seu corpo), o que pode contribuir com um maior número de políades sendo transportado no corpo desses visitantes. No entanto, somente estudos mais aprofundados poderão indicar com acurácia sua função (ou funções) nesse sistema.

Atrativos florais, espectro de visitantes e uso de recursos, e polinização entomófila generalista com ênfase na melitofilia

A flor das Mimosoideae é uma unidade morfológica que não necessariamente corresponde à unidade funcional do processo de polinização (Arroyo, 1981). Se as flores

58 de uma inflorescência são pequenas e a inflorescência é compacta, os insetos podem perceber esse conjunto como a unidade de atração (Dafni e Neal, 1997). A inflorescência de P. moniliformis tem essas características, enquadrando-se no tipo escova (‘brush- blosson’, sensu Faegri e van der Pijl, 1979). Nela, os estames sobrepujam os demais órgãos florais em aparência, e esta é uma característica comum entre as Mimosoideae (Arroyo,

1981; Endress, 1994; Tybirk, 1997). Tybirk (1997) sugeriu que a pressão de seleção favorecendo essas flores diminutas tornou-se vantajosa em ambientes áridos e semi-áridos, onde diversos gêneros com essa característica (e.g., Mimosa , Acacia , Prosopis ) representam quase metade de todas as espécies de Mimosoideae.

Embora a coloração branco-esverdeada das flores em antese de P. moniliformis possa não representar um atrativo importante, o conjunto das flores na inflorescência e no indivíduo torna-as conspícuas. Essas características, associadas ao odor floral intenso, ampliam a atração à distância da maioria dos grupos de insetos, como por exemplo, abelhas, moscas, vespas, besouros e borboletas (Faegri e van der Pijl, 1979). Além disso, nessas flores, essa atração visual é difusa e a deposição do pólen ocorre principalmente na região ventral do abdômen, predominando a polinização esternotríbica (Arroyo, 1981;

Faegri e van der Pijl, 1979).

A morfologia e disposição das flores em P. moniliformis facilitam o acesso a uma ampla variedade de visitantes e, juntamente com o fato de ofertar néctar e pólen como recurso, a predispõem a uma estratégia generalista para a polinização. A ocorrência de políades como unidades de dispersão do pólen também aumenta a versatilidade no uso de diferentes agentes para o seu transporte (Kenrick e Knox, 1982; Pacini e Franchi, 1998).

Por outro lado, isso impossibilita ou minimiza bastante as chances de polinização anemófila (Pacini e Franchi, 1998; Pacini, 2000), embora políades de Acacia tenham sido encontradas em coletores aéreos de pólen (Kenrick, 2003). Políades também aderem mais

59 facilmente aos pêlos do corpo dos visitantes florais através de forças eletrostáticas (Pacini e Franchi, 1998). Nesse sentido, espera-se que vetores com maior pilosidade no corpo, como as abelhas e alguns outros insetos, tenham um papel preponderante na polinização de plantas com essas características (Fleming et al., 2007).

De fato, em flores de P. moniliformis foram observadas visitas de insetos das ordens Hymenoptera, Diptera, Coleoptera, Hemiptera, Lepidoptera e Thysanoptera, com destaque em termos de freqüência de visita e carga polínica aderida ao corpo para as abelhas, principalmente Apis mellifera e abelhas menores, como espécies de Halictidae,

Megachilidae e Anthophoridae. Essas abelhas possuem adaptações para a coleta e transporte de pólen, como densa pilosidade na superfície corporal, densas escopas com pêlos ramificados ou, quando simples, rígidos (Thorp, 2000). Entretanto, o pólen depositado de forma passiva na região ventral do corpo dessas abelhas deve ser mais eficiente na polinização do que aquele depositado na escopa tibial devido à maior superfície de contato com as estruturas reprodutivas e sua difícil remoção durante a limpeza (‘self-grooming’; Raine et al., 2007; Thorp, 2000). Entre as abelhas, uma exceção

é Hylaeus spp. (Colletidae) que, apesar da expressiva freqüência de visitas, apresentam um corpo relativamente liso quando comparadas a outras abelhas (Thorp, 2000). Isso corrobora o baixo número de políades encontrados nos indivíduos amostrados em P. moniliformis .

Diversos trabalhos indicam a importância de espécies de Halictidae e Megachilidae

(Bernhardt, 1987; Bernhardt et al., 1984; Hopkins et al., 2000; Stone et al., 2003; Tandon et al., 2001; Willmer e Stone, 1997), assim como de ‘Anthophoridae’ (Sornsathapornkul e

Owens, 1998; Tybirk, 1993), Colletidae (Bernhardt, 1987; Raine et al., 2002) e espécies de abelhas sociais (Bernhardt et al., 1984; Pires e Freitas, 2008; Raine et al., 2002, 2007;

Silva, 2006; Stone et al., 2003) na polinização de várias leguminosas Mimosoideae. Na

Caatinga, espécies andromonóicas com flores diminutas, actinomórficas, em pincel, e ofertando néctar e pólen como recurso, como é o caso de P. moniliformis , também foram mais visitadas por abelhas e diversos pequenos insetos (Machado e Lopes, 2003, 2004).

Quanto ao forrageamento, abelhas sociais como Apis mellifera e Trigona spinipes , e parassociais como Dialictus (Halictidae) são generalistas (polilécticas) e oportunistas, explorando intensivamente os recursos mais abundantes (e.g., Cortopassi-Laurino e

Ramalho, 1988; Schlindwein, 1998). Contudo, níveis elevados de visitação floral nem sempre repercutem em maior fecundidade, com aumento na produção de sementes

(Herrera, 1989; Klinkhamer et al., 1994). Elevada frequência de visitas associada com um grande número de flores visitadas no mesmo indivíduo foi observado em A. mellifera e espécies de Halictidae forrageando em P. moniliformis . Pires e Freitas (2008) também observaram muitas abelhas visitando diversas inflorescências numa mesma árvore, possivelmente elevando os níveis de polinizações geitonogâmicas em Pseudopiptadenia contorta e P. leptostachya . Em geral, esse padrão de forrageamento reduziria a fecundidade por conta dos níveis elevados de geitonogamia, bloqueamento do estigma com pólen do mesmo indivíduo, e redução nos níveis de pólen ‘exportado’ (e.g., de Jong et al.,

1993; Klinkhamer et al., 1994). Além disso, muitas abelhas (como espécies de Apis L.,

Bombus Latr. e Xylocopa Latr.) são condicionadas rapidamente e procuram por flores com características que elas associam com recompensas mais atrativas; visitam muitas espécies de plantas, mas normalmente restringem seu forrageamento àquelas que oferecem maior ganho energético por unidade de tempo investido na tomada de alimento (Heinrich, 1975).

Esse comportamento justificaria a não ocorrência de visitas de abelhas grandes em P. moniliformis em diferentes dias e de A. mellifera em Dezembro de 2007, mesmo havendo grande quantidade de recurso disponível, tanto no nível do indivíduo quanto no da população. Provavelmente nessas ocasiões essas abelhas estavam ativas em outras fontes

61 mais vantajosas, já que foram vistas em vôo na área estudada (MHS Ferreira, obs. pessoal).

Por outro lado, a dificuldade observada no forrageamento de abelhas grandes (como espécies de Bombus e Xylocopa ) em P. moniliformis também foi observada em outras

Mimosoideae (e.g., Bernhardt e Walker, 1984; Heinrich e Heinrich, 1983; Stone et al.,

2003). Esses autores sugerem que inflorescências densamente compactas e com flores diminutas não estão aptas a suportar o peso dessas abelhas e tendem a colapsar, tornando o forrageio mais difícil. Assim, as abelhas pequenas teriam vantagem na coleta de recurso nessas espécies (Heinrich e Heinrich, 1983) e isso também corrobora sua importância para a polinização de P. moniliformis na população estudada.

Alguns visitantes florais aparentemente não têm importância no sucesso de polinização e sugere-se que sejam antagonistas de P. moniliformis , uma vez que são predadores de potenciais polinizadores (no caso de algumas ‘vespas’ das famílias

Vespidae, Scoliidae e Eumenidae, e aranhas Thomysidae que caçam camufladas nas inflorescências), florívoros (alguns Coleoptera que consomem peças florais como estames e anteras, e tripes do gênero Franklyniella (Thysanoptera) que se alimentam de pólen), ou ainda ‘pilhadores’ de néctar (como alguns ácaros observados nos nectários florais, principalmente no período chuvoso). Por outro lado, a importância dos tripes nesse sistema merece estudos adicionais, principalmente considerando-se sua elevada abundância em todos os horários durante o pico de florada (M.H.S. Ferreira, observação pessoal) e seu potencial como vetor de pólen, o que é facilitado pelo vôo planado em rajadas de vento e sua atração por fragrâncias florais (Kirk, 1985). Eles podem exercer um efeito positivo, caso se demonstre sua importância na polinização (e.g., através do uso de diferentes

‘malhas’ seletivas no material de ensacamento em experimentos de exposição controlada aos visitantes) ou negativo, caso contribuam predominantemente com a geitonogamia ou ainda tenham efeito deletério através dos danos promovidos pela deposição de ovos ou

62 florivoria (Thien, 1980). Vários Thysanoptera têm sido elencados como polinizadores de importância primária ou secundária em um grande número de espécies pertencentes a famílias basais de Angiospermas (e.g., Winteraceae, Lauraceae, Chloranthaceae,

Annonaceae e Magnoliaceae), mas seu papel na polinização de espécies mais derivadas tem sido renegado ou muito pouco explorado (Thien, 1980; Thien et al., 2000)

Bernhardt (1987), em um estudo com oito espécies de Acacia australianas, não classificou as vespas como polinizadores efetivos devido à baixa freqüência e duração das visitas, embora tenham sido os visitantes mais comuns em Acacia nigrescens Oliv. na

África do Sul (Fleming et al., 2007). Em Mimosa bimucronata , elas exibiram uma preferência por flores senescentes, com uma freqüência muito baixa de visitas a flores em antese (Silva, 2006). Esse é provavelmente mais um exemplo de mecanismo de ‘engodo’ em uma espécie que não apresenta néctar, mas que atrai visitantes que normalmente buscam essa recompensa em flores similares (Tybirk, 1997). Segundo Tybirk (1993,

1997), muitas borboletas e vespas carnívoras, conhecidas por se alimentarem também de néctar, comumente visitaram Acacia tortilis (Forssk.) Hayne que não possui nectário. Isso também deve explicar a grande diversidade de ‘vespas’ com dieta generalista visitando as flores de P. moniliformis ao longo do dia em busca de néctar e presas. Muitos dípteros visitantes de P. moniliformis pertencem a famílias reconhecidas pela abrangente revisão de

Larson et al. (2001) como antófilos, mas normalmente são apenas visitantes florais (e.g.,

Calliphoridae) ou polinizadores ocasionais (Syrphidae). Tandon et al. (2001), em um estudo da polinização de acácias australianas, também não considerou besouros como polinizadores efetivos devido à baixa freqüência e fidelidade de visitas e à atividade destrutiva desse grupo junto às flores. Alguns autores justificam que o pequeno tamanho e a polifagia de muitos Chrysomelidae e Curcullionidae, alimentando-se de brotos, folhas e

63 peças florais, muitas vezes causam danos severos às plantas, tendo pouca ou nenhuma importância na polinização de outras espécies (e.g., Maués e Couturier, 2002).

Importância da falenofilia e de abelhas Apis mellifera na população estudada

Nossos dados demonstram a ocorrência em P. moniliformis de um sistema de polinização entomófilo generalista com predomínio da melitofilia, mas também compartilhando características das síndromes de esfingofilia e falenofilia ( sensu Faegri e van der Pijl, 1979), o que a põe entre as espécies com síndrome de polinização ‘promíscua’

(e.g., Anderson et al., 2002; Fenster et al., 2004; Forfang e Olesen, 1998; Tybirk, 1997).

As flores brancas formando um forte contraste com o plano de fundo, o ‘cilindro’ de estames facilitando o pouso, disponibilidade de néctar e um odor floral intenso e adocicado

(características normalmente importantes na atração de borboletas e mariposas diurnas e noturnas; Baker e Hurd, 1968; Faegri e van der Pijl, 1979), associados à elevada freqüência de visitas por mariposas noturnas, sugerem que essa guilda pode ser importante no fluxo de pólen entre flores com abertura no final da tarde e à noite. No entanto, somente testes com exposição seletiva a polinizadores diurnos e noturnos (e.g., Guitian et al., 1993; Herrera,

2000) poderão confirmar sua importância no sucesso reprodutivo de P. moniliformis .

Koptur (1983) elencou borboletas, mariposas e esfingídeos entre os potenciais polinizadores de algumas espécies de Inga , sendo que as famílias Hesperiidae e Pieridae foram mais importantes em espécies com antese predominantemente diurna (como também

é o caso de P. moniliformis ) e Sphingidae em espécies com antese noturna ou crepuscular.

Yamamoto (2001) também sugeriu a importância das síndromes de falenofilia e psicofilia para a polinização de Piptadenia gonoacantha (Mart.) MacBr, e Arroyo (1981) ressalta que embora em Mimosoideae predomine a melitofilia, ocorrem rotas alternativas para

64 esfingofilia, ornitofilia e quiropterofilia. Assim, considerando-se o padrão de forrageamento entre plantas e a expressiva quantidade de políades encontradas na região ventral do corpo das mariposas noturnas visitando P. moniliformis , a sua importância no sucesso de polinização de flores abertas ao longo da tarde e à noite não deve ser descartada e merece estudos mais aprofundados.

Levando-se em conta os componentes qualitativo e quantitativo da interação planta- polinizador (Herrera, 1989), sugere-se que A. mellifera tem sua importância destacada enquanto potencial polinizador de P. moniliformis na população estudada. Para isso contribuem sua elevada freqüência de visitas durante o pico de floração, sua morfologia

(abelhas robustas e com muitos pêlos ramificados), seu comportamento na visita às flores

(contactando as estruturas reprodutivas) e o grande número de políades observadas na região ventral do seu corpo. Esse também foi o principal polinizador de Mimosa bimucronata (Silva, 2006), e de várias espécies do gênero Acacia , tanto em locais onde são nativas (África, sudeste da Ásia) como em locais onde foram introduzidas (Américas e

Austrália) (Raine et al., 2002, 2007; Stone et al., 2003). No Nordeste do Brasil, também é uma espécie muito abundante em flores de Mimosoideae em geral (e.g., Aguiar, 2003) e, considerando-se análises melissopalinológicas, nas flores de P. moniliformis na Bahia

(Moreti et al., 2000; Santos et al., 2004) e no Piauí (Lorenzon et al., 2003; Sodré et al.,

2008). Contudo, Westerkamp (1991) ressalta que sua importância na polinização muitas vezes é superestimada considerando-se, por exemplo, que o pólen coletado pelas operárias

é levado para as colméias ao final de cada sessão de forrageamento. Em P. moniliformis , entretanto, elas não coletam pólen ativamente, o que minimiza o seu eventual impacto na redução da quantidade de pólen disponível para a polinização. Além disso, a maior carga de políades foi encontrada na região ventral do seu corpo que, como anteriormente

65 referido, é uma região de mais difícil acesso durante o processo de ‘limpeza’ (e.g., Thorp,

2000).

Na área estudada, até 2007 existiam pelo menos seis colméias ativas na área do

Campus, sendo que quatro delas foram extintas em meados de 2008, após o período das observações focais de visitantes. Em uma caatinga arbóreo-arbustiva em Tucano-BA, onde não existem apiários a pelo menos 5 km da nossa área de estudo, A. mellifera é um visitante raro de P. moniliformis . Somente três operárias foram observadas em 16 h de focais entre Janeiro e Abril de 2008 (Ferreira e Queiroz, dados não publicados). Assim, diante de sua elevada freqüência de visitas no Campus da UEFS e considerando-se que é uma espécie introduzida, torna-se interessante investigar seu papel no eventual deslocamento de polinizadores nativos de P. moniliformis . Esse é um tema ainda relativamente pouco explorado, mas com grandes implicações para uma melhor compreensão do impacto de abelhas exóticas para a flora e a melissofauna nativas

(Goulson, 2003). Além disso, características como a xenogamia associada à entomofilia generalista e ao grande número de flores, tornam P. moniliformis bem adaptada a ambientes ruderais. De fato, essa espécie coloniza com facilidade ambientes degradados, sendo bastante comum em estágios iniciais da sucessão na Caatinga (Lemos, 2004;

Maracajá et al. 2003 ). Entretanto, segundo Maracajá et al. (2003), a colonização de P. moniliformis nesses ambientes deve estar sendo limitada pela proliferação de indivíduos de

Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir.. Nessas áreas, Mimosa tenuiflora comumente forma densas moitas arbustivas quase homogêneas (Queiroz, 2009). Assim, também são indicados estudos no sentido de elucidar as estratégias reprodutivas dessas duas espécies quando ocorrem conjuntamente nesses ambientes. Além disso, sugere-se que A. mellifera amplie o potencial ‘invasor’ de algumas espécies de plantas em várias regiões onde essas abelhas foram introduzidas (‘invasional meltdown’, sensu Simberloff, 2006) e, nesse

66 sentido, esses estudos também poderiam explorar esse aspecto na relação entre P. moniliformis e M. tenuiflora em algumas áreas do Nordeste do Brasil.

Finalmente, este estudo ressaltou a utilização de recursos em Pityrocarpa moniliformis por uma fauna diversificada de visitantes florais (polinizadores ou não).

Diante disso, sugere-se que em outras Mimosoideae com características semelhantes, sejam feitos estudos mais detalhados não somente de deposição de políades no corpo dos visitantes, mas também nos estigmas. Por exemplo, um período prolongado de disponibilidade de flores e um amplo espectro de potenciais polinizadores (como foi observado no presente estudo) maximizariam o sucesso de polinização, mas podem não ter um grande impacto nas taxas de deposição de pólen nos estigmas devido ao seu tamanho reduzido (Sornsathapornkul e Owens, 1998). Além disso, esses estudos também deveriam incorporar em sua análise o uso de alguns índices de eficácia e/ou eficiência na polinização

(e.g., Ne’eman et al., 1999; Spears, 1983), visando avaliar com maior acurácia a importância de diferentes visitantes na polinização dessas espécies. Essas informações podem ser um importante guia para a tomada de decisões em gestão ambiental, mas ainda são escassas mesmo para guildas de plantas importantes (em termos de biodiversidade) para muitos ecossistemas (Potts et al., 2001). Esse é o caso, por exemplo, das Mimosoideae de Caatinga. Nessa perspectiva, os estudos adicionais de receptividade estigmática e padrões de secreção de néctar em Pityrocarpa moniliformis , aqui sugeridos, preencherão lacunas importantes para uma melhor compressão da sua biologia reprodutiva e, juntamente com o presente estudo, poderão aprimorar futuras investigações com outras espécies de Mimosoideae.

Agradecimentos

À Gisele P. Rocha pela obtenção das eletromicrografias; à Renata C. Monteiro

(ESALQ-USP) pela identificação dos Thysanoptera; à Ivan C. do Nascimento (CEPEC-

UESC; UEFS) pela identificação dos Formicidae; à Favízia F. de Oliveira pela identificação de abelhas e vespas e pelas facilidades no depósito de material e acesso às coleções do Museu de Zoologia da UEFS; aos pesquisadores do LAMIV e do LATAXON pelas sugestões e apoio durante a execução de várias etapas desse trabalho; à FAPESB, pela concessão da bolsa de mestrado ao primeiro autor e ao CNPq, pela concessão de bolsa de produtividade científica para L.P. de Queiroz.

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Legenda das figuras

Fig. 1 Distribuição média mensal da precipitação (barras), temperatura média, mínima e máxima para a região de Feira de Santana, Bahia, Brasil, entre Maio de 2007 e Dezembro de 2008. Fonte: INMET, Estação A-413.

Fig. 2 Índice de Fournier das intensidades médias de fenofases da fenologia vegetativa (brotamento e queda foliar) e reprodutiva (botão, flores em antese, frutos imaturos e maduros) de 30 indivíduos de Pityrocarpa moniliformis entre Março de 2007 e Dezembro de 2008 em Feira de Santana, Bahia, Brasil.

Fig. 3 (A) Aspecto geral da área e hábito dos indivíduos de maior porte de Pityrocarpa moniliformis estudados quanto a sua biologia reprodutiva. (B) Detalhe da flor (barra = 2 mm) e (C) do fruto na fase de dispersão das sementes (barra = 2 cm) (retirado de Queiroz, 2009). (D) Inflorescência marcada em botão e acompanhada desde a antese das primeiras flores (seta) em 16 de Janeiro de 2008 às 17:30 h (primeiro quadro) e em diferentes períodos após 15, 41, 66, 95 e 165 horas, quando as flores senescentes e ferrugíneas começam a cair (sétimo dia, último quadro), permanecendo apenas as fecundadas (seta) nos dias seguintes. (E) Detalhe da inflorescência com botões em pré-antese (bpa) e duas flores nos primeiros momentos da antese, quando os estames começam a desenrolar-se forçando a abertura das pétalas, expondo as anteras com glândulas (seta) e o ovário estipitado e estigma (e) (barra = 2 mm). (F) Micrografia eletrônica de varredura (MEV) de um botão em pré-antese (pétalas foram retiradas) mostrando o enrolamento dos verticilos e a disposição do ovário e estigma (e) (barra = 500 µm). (G) MEV de políades de P. moniliformis apresentando o arranjo dos oito grãos de pólen (gp) (barra = 6 µm). (H) Uma políade viável com citoplasmas corados em lactofenol-anilina azul, com 2 grãos de pólen germinando (setas) (barra = 8 µm). (I) MEV de antera (a) e glândula (ga) com políades (p) aderidas (barra = 40 µm). (J) Detalhe de uma infrutescência mostrando o aspecto de dois frutos imaturos cerca de 2 meses após a fecundação e ainda com verticilos florais ferrugíneos persistentes (seta) (barra = 1 cm).

Fig. 4 Histograma de freqüência para o número de sementes por fruto de Pityrocarpa moniliformis a partir de frutos imaturos marcados e acompanhados em 2007 ( n = 150) e 2008 ( n = 120) em Feira de Santana, Bahia, Brasil.

Fig. 5 MEVs mostrando diferentes estágios de disposição do estilete e abertura do estigma em Pityrocarpa moniliformis . (A-C) Ovários e estiletes retirados de botões em pré-antese. (A) Estilete dobrado repousando sobre o ovário estipitado (ov) com políades aderidas (p) e estigma (e) recurvado lateralmente. (B) Início da ascensão do estilete e formação do poro do estigma (seta); note o intumescimento do ovário e a maior delimitação de células da superfície do estilete. (C) Detalhe da superfície estigmática fechada. (D-H) Ovários e estiletes retirados de flores em antese. (D) Elevação quase completa do estilete e estigma com poro bem definido. (E) Magnificação da visão da abertura estigmática da Fig. 5D. (F) Estilete totalmente ereto e estigma ‘receptivo’ ao encaixe de uma políade. (G) Magnificação da vista frontal da abertura estigmática. (H) Políade (p) inteiramente encaixada no poro estigmático às 14:00 h, seis horas após a abertura floral. Barras = 60 µm.

Fig. 6 MEVs mostrando diferentes estágios de deiscência das anteras de Pityrocarpa moniliformis . (A) Antera madura extraída de botão em pré-antese, apresentando duas tecas, células coniformes da epiderme (ep) e linhas de deiscência (setas). (B) Antera parcialmente aberta ao longo da linha de deiscência, retirada de flor ao início da antese (ca. 2 h). (C) Antera completamente aberta (ca. 4 h da antese) expondo um grande número de políades (ca. 160; seta) e glândula da antera (ga) com intensa atividade secretora (note a secreção recobrindo as células). (D) Antera de flor exposta à visitação (ca. 6 h da antese) mostrando um reduzido número de políades e uma das tecas ainda por abrir. (E, F) Anteras de flor aberta a cerca de 10 h e exposta à visitação, com poucas políades e sem glândula. Barras = 60 µm.

Fig. 7 Alguns visitantes florais com importância primária (abelhas), secundária (‘vespas’, Lepidoptera e Diptera) ou duvidosa (Thysanoptera, Coleoptera e Hemiptera) na polinização de Pityrocarpa moniliformis em Feira de Santana, Bahia, Brasil, durante os picos de floração de 2007 e 2008. (A) Ceratina sp (B) Exomalopsis auropilosa e (C) Exomalopsis sp.2 (Hym., Apidae) manipulando as flores individualmente. (D) Megachile sp (Hym., Megachilidae) contactando as estruturas reprodutivas com a escopa ventral

(seta). (E) Trigona spinipes tomando néctar e (F) Apis mellifera (Hym., Apidae), o visitante mais freqüente. (G) Hylaeus sp (Hym., Colletidae). (H) Augochloropsis sp (Hym., Halictidae). (I) Papilionidae sp.1, (J) Hesperidae sp.1 (a mariposa diurna mais freqüente), (K) Mechanitis sp.1 (Ithomidae) e uma vespa não identificada, (L) Lycaenidae sp.1 e (M) Noctuidae sp.1 (Lepidoptera), a mariposa noturna mais freqüente. (N) Aranha Thomisidae camuflada nas flores e em posição de ataque. (O) Curculionidae sp.1 (Coleoptera). (P) Coreidae sp.1 (Hemiptera). (Q) Calliphoridae sp.1, (R) Syrphidae sp.1 e (S) Sarcophagidae sp.1 (Diptera). (T) Pseudomyrmex gracilis (Hym., Formicidae) utilizando secreção (seta) de larva de Lycaenidae (Lepidoptera). (U) Camponotus novogranadensis (Hym., Formicidae) ‘atendendo’ um indivíduo de Membracidae sp., com dois Coccidae sp. (Homoptera, Auchenorrhyncha) presentes no mesmo ramo (seta), no entorno de uma inflorescência. (V) A ‘vespa’ Pompilidae sp.1 e a borboleta Zygaenidae sp.1 (seta). (W) Frankliniella sp.1 (Thysanoptera, Thripidae) em meio contendo lactofenol em anilina azul para corar políades nas asas e abdômen (seta). (X-Z) Sequência de interação agonística entre formiga e A. mellifera . (X) Camponotus novogranadensis (seta) tenta se aproximar da abelha utilizando ramos e folhas próximos à espiga, (Y) exibe um sinal de alarme (mandíbulas abertas) na raque (seta) da espiga, ou ainda (Z) utiliza inflorescências em botão (seta) para facilitar seu ataque. Barras, A-H = 5 mm; I-M = 3 cm; N-S = 1 cm; T,U = 5 mm; V = 1 cm; W = 300 µm.

Fig. 8 Frequência (eixo y) de diferentes visitantes florais de Pityrocarpa moniliformis em diferentes meses nos picos de floração de 2007 e 2008, entre as 05:00 e as 23:00 h, em Feira de Santana, Bahia, Brasil (valores entre parênteses abaixo dos meses referem-se ao número total de indivíduos observados em cada mês).

Fig. 9 Número médio de visitas (eixo y) durante observações focais de 15 minutos em ramos com 3 inflorescências em antese de Pityrocarpa moniliformis em diferentes períodos (intervalos de 3 horas) entre as 05:00 e as 23:00 h nos picos de floração em 2007 e 2008 (dados agrupados) em Feira de Santana, Bahia, Brasil (Am = Apis mellifera (Hym., Apidae), Hy = Hylaeus spp (Hym., Colletidae), Ha = Halictidae (Hymenoptera), Oa = Outras abelhas (diversos Apidae e Megachilidae), Ve = Vespidae, Le = Lepidoptera, Di = Diptera ( > 5 mm de comprimento); Linha central representa a média, retângulos o desvio padrão, e suiças os valores máximo e mínimo).

Fig. 1

Fig. 2

A B C

bpa e gp

E F G

a ga

H I J Fig. 3

Fig. 4

p A B

C D E

F G H

Fig. 5

A B

C D

E F

Fig. 6

A B C D

E F G H

I J K L

M N O P

Q R S T U

V W X Y Z

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

Tabela 1 Correlação entre o Índice de Fournier para diferentes fenofases de Pityrocarpa moniliformis e fatores abióticos (temperatura, umidade relativa do ar, precipitação atmosférica e radiação solar) e entre diferentes fenofases para uma amostra de 30 indivíduos observados entre Março de 2007 e Dezembro de 2008 no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil (valores referem-se ao coeficiente de correlação de Spearman ( rs) e em negrito as correlações significativas com p < 0.05; Fenofases: BR = brotamento foliar, Q = queda foliar, B = botão floral, FL = flores em antese, FI = frutos imaturos, e FM = frutos maduros). Fenofases Br Q B FL FI FM Temperatura (°C) 0.7545 -0.0818 0.74 0.6044 -0.3901 -0.3246 p 0.0073 0.811 0.0038 0.0286 0.1875 0.2791 Umidade (%) -0.4545 -0.0636 -0.6602 -0.456 0.5989 -0.1431 p 0.1601 0.8525 0.014 0.1172 0.0305 0.641 Precipitação (mm) 0.2636 -0.2727 -0.0495 0.0934 0.6044 -0.6135 p 0.4334 0.4171 0.8724 0.7615 0.0286 0.0257 Radiação (kJm 2) 0.6091 -0.1182 0.7318 0.5604 -0.5275 0.0963 p 0.0466 0.7293 0.0044 0.0463 0.0639 0.7543 Q -0.3273 p 0.3258 B 0.7182 -0.4545 p 0.0128 0.1601 FL 0.7091 -0.3273 0.8733 p 0.0145 0.3258 <0.001 FI 0.1 -0.4455 0.0707 0.1091 p 0.7699 0.1697 0.7946 0.6876 FM -0.451 0.2688 -0.3292 -0.3461 -0.4761 p 0.1637 0.4241 0.2131 0.1891 0.0622

Tabela 2 Fecundidade (‘fruit-set’ por inflorescência) de Pityrocarpa moniliformis após experimentos controlados de polinização no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil. Tratamentos Inflorescências ‘Fruit-set’ (n)

Autopolinização espontânea 70 0 Autopolinização manual 35 0 (geitonogamia intra-inflorescência) Autopolinização manual 40 1 (2.5%) (geitonogamia entre inflorescências)

Polinização cruzada manual 30 4 (13.33%)

Controle 125 24 (19.2%)

Tabela 3 Número de sementes por fruto de três indivíduos de Pityrocarpa moniliformis com frutos imaturos marcados e acompanhados em 2007 e 2008 no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil. Nº sementes/fruto 2007 2008 Indivíduo Média ± d.p. (n) Média ± d.p. (n) t p* [mín.- máx.] [mín.- máx.] 2 5.31 ± 1.92 (16) 5.68 ± 2.18 (22) 0.5061 0.6201 [2-8] [2-10] 8 5.25 ± 2.22 (20) 5.35 ± 2.34 (23) 0.1496 0.8827 [2-8] [2-10] 26 5.31 ± 1.95 (18) 5.43 ± 1.96 (16) 0.1901 0.8518 [2-8] [2-8] * Não foram observadas diferenças significativas entre os anos de amostragem para todos os indivíduos ( p > 0.05)

95 Tabela 4 Composição, abundância (Ab), eficiência na polinização (Ep) e período de visitação (Pv) dos principais visitantes florais em 8 indivíduos de Pityrocarpa moniliformis observados entre Fevereiro e Abril de 2007 e entre Dezembro de 2007 e Abril de 2008 no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil (Ab = pertencente a uma guilda responsável por acima de 15 % das visitas (A: abundante), de 5 à 14 % (C: comum) ou abaixo de 5 % (I: incomum). Ep = muito boa (1), boa (2), razoável (3) e pobre (4) eficiência na polinização; Ep foi adotada subjetivamente, considerando- se a freqüência de visitas, a morfologia (tamanho e pilosidade do corpo), comportamento de visita, forrageamento entre plantas e carga polínica no corpo. Pv = intervalo entre a primeira e a última visita.). Táxon Ab Ep Pv Apis mellifera L. 1758 (Hym.:Apidae) A 1 05:45-17:10 Trigona spinipes (Fabricius, 1793) (Hym.:Apidae) A 2 06:15-16:05 Hylaeus sp. (Hym.:Colletidae) C 3 08:55-16:30 Exomalopsis auropilosa Spinola, 1853 (Hym.:Apidae) A 2 08:05-16:45 Exomalopsis sp.2 (Hym.:Apidae) A 3 10:05-14:50 Ceratina sp. (Hym.:Apidae) A 3 09:45-14:35 Augochloropsis sp. (Hym.:Halictidae) A 2 06:30-16:30 Dialictus (cf. Chloralictus ) sp. (Hym.:Halictidae) A 2 07:10-17:00 Augochlora sp. (Hym.:Halictidae) A 2 06:50-17:10 Dicranthidium arenarium (Ducke, 1907) (Hym.:Megachilidae) A 2 09:30-17:25 Megachile sp. (Hym.:Megachilidae) A 2 09:15-16:45 Zethus sp. (Hym.:Vespidae:Eumeninae) C 4 08:15-17:00 Brachygastra lecheguana (Latreille, 1824) (Hym.:Vespidae:Polistinae) C 3 06:40-17:30 Polybia sp. (Hym.:Vespidae:Polistinae) C 3 07:10-17:15 Myschocyttarus sp. (Hym.:Vespidae:Polistinae) C 3 07:00-16:35 Polistes sp. (Hym.:Vespidae:Polistinae) C 3 07:15-17:00 Sphecidae sp. (Hym.:Sphecidae) C 4 07:00-17:10 Pompilidae sp. (Hym.:Pompilidae) C 4 06:50-17:00 Braconidae sp. (Hym.:Braconidae) C 4 07:30-16:45 Noctuidae sp. (Lepidoptera:Noctuidae) C 2 17:35-23:00 Heliconius sp. (Lepidoptera:Heliconidae) A 4 07:10-17:25 Phoebis cf. sennae (Lepidoptera:Pieridae) A 3 06:50-17:35 Mechanites sp. (Lepidoptera:Ithomidae) A 4 07:30-16:15 Anartia cf. jatrophae (Linnaeus, 1763) (Lepidoptera:Nymphalidae) A 4 07:10-17:15 Syrphidae sp. (Diptera:Syrphidae) C 2 06:15-17:35 Sarcophagidae sp. (Diptera:Sarcophagidae) C 3 06:50-17:25 Calliphoridae sp. (Diptera:Calliphoridae) C 3 07:00-17:35 Muscidae sp. (Diptera:Muscidae) C 3 06:45-17:45 Tachinidae sp. (Diptera:Tachinidae) C 3 07:10-17:25 Curculionidae sp. (Coleoptera:Curculionidae) A # 4 00:00-24:00 Coreidae sp. (Hemiptera:Coreidae) I 4 06:30-17:30 Frankliniella sp.1 (Thysanoptera:Thripidae) A # 3 * 00:00-24:00 * Caso esses tripes sejam capazes de se movimentar entre copas de P. moniliformis , sua importância enquanto agente polinizador será mais destacada já que são muito abundantes e cada indivíduo adulto (ca. 1 mm) carrega em média 8 políades (principalmente nas asas e abdômen). # Espécies muito abundantes em todos os horários, embora não tenham sido incluídas no rol de visitantes avaliados devido a inviabilidade de quantificá-los durante as observações focais.

Tabela 5 Número e percentual de políades de Pityrocarpa moniliformis (Pm ) visualizadas em dois campos (4 mm 2) por lâmina ( n) contendo a carga polínica da região ventral do tórax e abdômen de diferentes visitantes florais coletados entre as 10:00 e as 13:00 h em Março e Abril de 2008 no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil. Nº políades de Pm % políades de Pm

Visitante floral Média ± d.p. ( n) Média ± d.p. ( n) [mín.- máx.] [mín.- máx.]

Apis mellifera (Hym.:Apidae) 97.57 ± 35.80 (26) 91.00 ± 9.33 (26) [18-148] [72-100]

Hylaeus sp. (Hym.:Colletidae) 12.53 ± 8.17 (13) 94.86 ± 6.50 (13) [4-28] [83-100]

Halictidae (Hymenoptera) 47.33 ± 29.19 (33) 79.97 ± 21.96 (33) [9-111] [32-100]

Outras abelhas (Apidae e 48.73 ± 30.64 (23) 82.86 ± 16.87 (23) Megachilidae) [8-101] [40-100]

Vespidae (Hymenoptera) 18.33 ± 10.84 (12) 68.04 ± 28.79 (12) [6-39] [18-100]

Noctuidae sp. 89.12 ± 39.75 (16) 91.70 ± 11.18 (16) (Lepidoptera noturnos) [22-150] [62-100]

Lepidoptera diurnos (Pieridae, 26.93 ± 27.86 (16) 94.06 ± 6.20 (16) Nymphalidae, Hesperidae) [2-111] [83-100]

Diptera (Syrphidae, 48.60 ± 26.69 (23) 75.67 ± 23.79 (23) Sarcophagidae, Calliphoridae) [8-99] [27-100]

Coleoptera (Curculionidae, 8.96 ± 10.11 (25) 97.41 ± 5.51 (19) Melloideae, Chrysomelidae) [0-41] [82-100]

Frankliniella sp.* 7.81 ± 3.84 (32) 100.00 ± 0.00 (29) (Thysanoptera:Thripidae) [0-15] [100-100]

Coreidae sp. (Hemiptera) 4.00 ± 5.00 (15) 92.12 ± 15.79 (11) [0-16] [50-100] * Nesse caso, imediatamente após a coleta, cada indivíduo foi depositado no centro da lâmina e posteriormente foram quantificadas todas as políades presentes.

97 Tabela 6 Número e percentual de políades de Pityrocarpa moniliformis ( Pm ) visualizadas em dois campos (4 mm 2) por lâmina ( n) contendo a carga polínica de estruturas especializadas na coleta e transporte de pólen em abelhas coletadas entre as 10:00 e as 13:00 h em Março e Abril de 2008 no Campus da UEFS, Feira de Santana, Bahia, Brasil. Nº políades de Pm % políades de Pm

Estrutura Abelha Média ± d.p. ( n) Média ± d.p. ( n) analisada* [mín.- máx.] [mín.- máx.]

Apis mellifera corbícula 37.46 ± 20.62 (13) 91.53 ± 10.91 (13) (Hym.:Apidae) [16-81] [66-100]

Trigona spinipes corbícula 26.44 ± 11.58 (9) 76.82 ± 16.72 (9) (Hym.:Apidae) [11-44] [52-100]

Augochloropsis sp. pêlos do fêmur 44.76 ± 24.45 (13) 84.29 ± 16.48 (13) (Hym.:Halictidae) e tíbia [10-91] [55-100]

Dialictus (cf. Chloralictus ) sp. pêlos do fêmur 37.46 ± 20.62 (13) 89.47 ± 13.88 (13) (Hym.:Halictidae) e tíbia [16-81] [63-100]

Exomalopsis sp. escopa tibial 58.61 ± 27.47 (13) 80.55 ± 11.82 (13) (Hym.:Apidae) [23-112] [55-100]

Ceratina sp. (Hym.:Apidae) pêlos tibiais 24.42 ± 11.34 (7) 77.53 ± 17.27 (7) [9-41] [52-100] Dicranthidium arenarium escopa ventral 39.69 ± 26.82 (13) 83.14 ± 19.04 (13) (Hym.:Megachilidae) [9-95] [40-100]

Megachile sp. escopa ventral 54.00 ± 19.47 (8) 94.32 ± 6.69 (8) (Hym.:Megachilidae) [36-89] [83-100] *Corbícula, pêlos e escopa tibial localizam-se nas pernas posteriores, e escopa ventral na região do abdome.

98 Apêndice I Número de visitas acumuladas durante observações focais de 15 minutos ( n = 553) por ramo com três inflorescências de Pityrocarpa moniliformis para espécies e guildas de visitantes mais freqüentes em diferentes períodos entre as 05:00 e as 23:00 h nos picos de floração em 2007 e 2008. n = 69 (05:00-08:00), 86 (08:01-11:00), 101 (11:01-14:00), 128 (14:01-17:00), 111 (17:01-20:00) e 58 observações focais (20:01- 23:00).

4500

4000

3500 Diptera(>5mm)

3000 Lepidoptera Vespidae 2500 Outras abelhas 2000 Halictidae

Nº devisitantes Nº 1500 Hylaeus sp. 1000 Apis mellifera 500

0 05:00-08:00 08:01-11:00 11:01-14:00 14:01-17:00 17:01-20:00 20:01-23:00 Período de visitação (hs)

99 Apêndice II Número de visitas (Média ± d.p.) durante observações focais ( n) de 15 minutos por ramo com três inflorescências de Pityrocarpa moniliformis para espécies e guildas de visitantes mais freqüentes entre as 05:00 e as 14:00 h nos picos de floração em 2007 e 2008. Teste de Kruskal-Wallis ( H) com * p < 0.05 (letras diferentes sobrescritas indicam diferenças significativas entre médias mensais ao nível de 5% de significância pelo Método de Dunnet). 05:00-08:00 08:01-11:00 11:01-14:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 69) p n Média ± d.p. H (7, 86) p n Média ± d.p. H (7, 101) p

Apis mellifera Fev2007 6 2.16 ± 1.47 a 11 6.18 ± 0.60 a 14 8.28 ± 1.85 a (Hymenoptera:Apidae) Mar2007 8 2.44 ± 1.66 a 11 7.54 ± 2.33 a 11 9.81 ± 2.31 a

Abr2007 5 1.66 ± 1.36 a 12 5.91 ± 1.16 a 10 7.80 ± 2.25 a

Dez2007 18 0 15 0 15 0

Jan2008 11 0.90 ± 0.70 b 15 2.06 ± 1.09 b 13 2.61 ± 0.76 b

Fev2008 4 3.25 ± 1.25 a 12 6.41 ± 0.90 a 14 8.21 ± 2.42 a

Mar2008 13 2.42 ± 1.55 a 14 6.78 ± 2.04 a 14 10.07 ± 2.58 a

a a a Abr2008 4 2.75 ± 1.25 15.09 # 0.0195* 11 5.81 ± 1.32 40.82 # < 0.0001* 10 7.80 ± 2.20 41.61 # < 0.0001* Hylaeus spp. Fev2007 6 0 11 0.90 ± 1.44 a 14 5.00 ± 1.46 a (Hymenoptera:Colletidae) a a Mar2007 8 0 11 1.45 ± 1.86 11 5.63 ± 1.85

Abr2007 5 0 12 0.66 ± 0.77 a 10 2.70 ± 1.25 b

Dez2007 18 0 15 0 15 0

Jan2008 11 0 15 1.13 ± 0.99 a 13 2.92 ± 1.25 b

Fev2008 4 0 12 1.58 ± 1.78 a 14 5.07 ± 1.26 a

Mar2008 13 0 14 1.00 ± 1.56 a 14 5.57 ± 2.56 a

Abr2008 4 0 11 0.63 ± 1.02 a 10 2.50 ± 0.97 b − − 3.22 # 0.7803 40.56 # < 0.0001* # meses sem visitação foram excluídos da análise para atender aos pressupostos do teste estatístico.

100 cont. Apêndice II

05:00-08:00 08:01-11:00 11:01-14:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 69) p n Média ± d.p. H (7, 86) p n Média ± d.p. H (7, 101) p

Halictidae Fev2007 6 2.00 ± 2.52 a 11 6.18 ± 2.56 a 14 7.42 ± 2.13 a

a a a Mar2007 8 1.75 ± 2.05 11 6.36 ± 1.12 11 8.27 ± 2.10

Abr2007 5 1.40 ± 1.34 a 12 6.25 ± 1.86 a 10 7.20 ± 2.04 a

Dez2007 18 0.61 ± 0.77 a 15 2.53 ± 0.99 b 15 3.06 ± 0.88 b

Jan2008 11 0.45 ± 0.68 a 15 2.93 ± 1.38 b 13 4.61 ± 0.86 c

Fev2008 4 2.25 ± 2.63 a 12 7.08 ± 3.11 c 14 7.21 ± 2.00 a

Mar2008 13 1.00 ± 1.58 a 14 6.14 ± 1.16 a 14 7.71 ± 2.19 a

a a a Abr2008 4 2.75 ± 1.25 5.03 0.6552 11 5.63 ± 1.85 53.81 < 0.0001* 10 7.10 ± 2.46 23.07 0.0008* Outras abelhas Fev2007 6 1.33 ± 1.63 a 11 6.00 ± 1.67 a 14 7.57 ± 1.55 a (Apidae e Megachilidae) a a a Mar2007 8 2.87 ± 2.16 11 8.09 ± 1.44 11 9.63 ± 1.68

Abr2007 5 2.00 ± 1.00 a 12 6.91 ± 2.02 a 10 7.20 ± 1.54 a

Dez2007 18 1.16 ± 0.85 a 15 2.66 ± 1.63 b 15 3.93 ± 1.27 b

Jan2008 11 1.18 ± 0.98 a 15 4.60 ± 2.22 b 13 5.69 ± 1.49 c

Fev2008 4 1.75 ± 1.50 a 12 6.50 ± 1.62 a 14 7.35 ± 1.21 a

Mar2008 13 2.38 ± 2.02 a 14 7.50 ± 1.95 a 14 9.28 ± 2.01 a

Abr2008 4 1.75 ± 0.50 a 11 6.45 ± 1.86 a 10 7.20 ± 1.39 a 8.77 0.2692 46.55 < 0.0001* 57.02 < 0.0001*

101 cont. Apêndice II

05:00-08:00 08:01-11:00 11:01-14:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 69) p n Média ± d.p. H (7, 86) p n Média ± d.p. H (7, 101) p

Vespidae Fev2007 6 1.00 ± 1.26 a 11 6.09 ± 1.75 a 14 7.14 ± 1.83 a

Mar2007 8 1.87 ± 1.35 a 11 5.54 ± 1.29 a 11 7.54 ± 1.21 a

Abr2007 5 0.80 ± 1.30 a 12 5.50 ± 1.56 a 10 6.30 ± 1.56 a

Dez2007 18 0.77 ± 0.73 a 15 1.93 ± 1.03 b 15 2.33 ± 1.11 b

Jan2008 11 0.72 ± 0.64 a 15 3.33 ± 1.34 c 13 4.30 ± 0.94 c

Fev2008 4 1.50 ± 1.91 a 12 6.58 ± 1.97 a 14 7.28 ± 1.72 a

Mar2008 13 1.30 ± 1.37 a 14 5.64 ± 1.33 a 14 7.50 ± 1.09 a

a a a Abr2008 4 0.75 ± 0.95 4.87 0.6749 11 5.90 ± 1.30 55.68 < 0.0001* 10 6.10 ± 0.73 61.91 < 0.0001* Lepidoptera Fev2007 6 0.83 ± 0.98 a 11 2.18 ± 1.77 a 14 5.07 ± 2.30 a

Mar2007 8 1.37 ± 1.99 a 11 3.45 ± 1.50 a 11 7.27 ± 1.90 a

Abr2007 5 0.60 ± 0.54 a 12 3.91 ± 1.83 a 10 5.60 ± 1.77 a

Dez2007 18 0.55 ± 0.70 a 15 0.66 ± 0.89 b 15 1.33 ± 0.97 b

Jan2008 11 0.81 ± 0.87 a 15 1.33 ± 0.48 b 13 2.00 ± 0.81 b

Fev2008 4 1.50 ± 1.29 a 12 2.00 ± 1.90 a 14 5.00 ± 2.07 a

Mar2008 13 1.15 ± 1.21 a 14 3.64 ± 1.69 a 14 7.42 ± 1.86 a

Abr2008 4 0.50 ± 0.57 a 11 3.90 ± 1.92 a 10 5.50 ± 1.71 a 3.64 0.8193 47.29 < 0.0001* 62.28 < 0.0001*

102 cont. Apêndice II

05:00-08:00 08:01-11:00 11:01-14:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 69) p n Média ± d.p. H (7, 86) p n Média ± d.p. H (7, 101) p

Diptera Fev2007 6 1.66 ± 1.21 a 11 4.09 ± 1.30 a 14 5.14 ± 1.09 a

Mar2007 8 2.12 ± 1.55 a 11 6.36 ± 1.43 a 11 7.54 ± 1.75 a

Abr2007 5 2.00 ± 1.58 a 12 4.91 ± 1.08 a 10 5.50 ± 0.70 a

Dez2007 18 0.38 ± 0.60 b 15 0.66 ± 0.72 b 15 0.93 ± 0.79 b

Jan2008 11 0.72 ± 0.64 a 15 2.00 ± 0.92 c 13 2.92 ± 0.95 c

Fev2008 4 1.75 ± 1.25 a 12 4.16 ± 1.11 a 14 4.92 ± 0.91 a

Mar2008 13 1.69 ± 1.37 a 14 6.21 ± 1.18 a 14 7.92 ± 1.77 a

a a a Abr2008 4 2.50 ± 0.57 22.59 0.0020* 11 5.54 ± 0.93 75.00 < 0.0001* 10 5.40 ± 0.69 79.04 < 0.0001*

103 Apêndice III Número de visitas (Média ± d.p.) durante observações focais ( n) de 15 minutos por ramo com três inflorescências de Pityrocarpa moniliformis para espécies e guildas de visitantes mais freqüentes entre as 14:01 e as 23:00 h nos picos de floração em 2007 e 2008. Teste de Kruskal- Wallis ( H) com * p < 0.05 (letras diferentes sobrescritas indicam diferenças significativas ao nível de 5% de significância pelo Método de Dunnet). 14:01-17:00 17:01-20:00 20:01-23:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 128) p n Média ± d.p. H (7, 111) p n Média ± d.p. H (7, 58) p

Apis mellifera Fev2007 17 4.64 ± 2.14 a 12 0 3 0 (Hymenoptera:Apidae) Mar2007 14 6.14 ± 2.85 a 16 0.12 ± 0.50 a 6 0

Abr2007 13 6.69 ± 2.39 a 12 0 8 0

Dez2007 19 0 18 0 15 0

Jan2008 19 1.94 ± 1.54 b 12 0.08 ± 0.28 a 6 0

Fev2008 17 5.47 ± 1.87 a 12 0.15 ± 0.55 a 5 0

Mar2008 14 6.00 ± 2.77 a 17 0.11 ± 0.33 a 7 0

a Abr2008 15 6.60 ± 2.64 37.23 # < 0.0001* 12 0 0.07 # 0.9947 8 0 − − Hylaeus spp. Fev2007 17 1.58 ± 1.50 a 12 0 3 0 (Hymenoptera:Colletidae) a Mar2007 14 1.96 ± 0.85 16 0 6 0

Abr2007 13 1.69 ± 2.09 a 12 0 8 0

Dez2007 19 0 18 0 15 0

Jan2008 19 1.68 ± 1.56 a 12 0 6 0

Fev2008 17 1.52 ± 1.37 a 12 0 5 0

Mar2008 14 1.78 ± 1.76 a 17 0 7 0

Abr2008 15 1.86 ± 2.19 a 12 0 8 0 0.46 0.9983 − − − − # meses sem visitação foram excluídos da análise para atender aos pressupostos do teste estatístico.

104 cont. Apêndice III

14:01-17:00 17:01-20:00 20:01-23:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 128) p n Média ± d.p. H (7, 111) p n Média ± d.p. H (7, 58) p

Halictidae Fev2007 17 3.23 ± 1.39 a 12 0 3 0

b a Mar2007 14 6.35 ± 1.94 16 0.18 ± 0.54 6 0

Abr2007 13 6.92 ± 3.06 b 12 0 8 0

Dez2007 19 1.84 ± 1.11 c 18 0 15 0

Jan2008 19 1.63 ± 0.90 c 12 0 6 0

Fev2008 19 3.05 ± 1.39 a 12 0 5 0

Mar2008 14 6.35 ± 1.59 b 17 0.18 ± 0.54 a 7 0

b Abr2008 15 6.93 ± 2.78 71.62 <0.0001* 12 0 0# 1 8 0 − − Outras abelhas Fev2007 17 3.47 ± 2.00 a, b, c 12 0 3 0 (Apidae e Megachilidae) b a Mar2007 14 5.00 ± 2.14 16 0.5 ± 1.09 6 0

Abr2007 13 5.84 ± 1.72 b 12 0.25 ± 0.62 a 8 0

Dez2007 19 2.21 ± 1.03 c 18 0.22 ± 0.54 a 15 0

Jan2008 19 3.05 ± 1.64 c 12 0.16 ± 0.38 a 6 0

Fev2008 17 3.94 ± 1.24 c 12 0.16 ± 0.38 a 5 0

Mar2008 14 5.07 ± 2.33 b 17 0.50 ± 1.09 a 7 0

Abr2008 15 5.33 ± 1.95 b 12 0.25 ± 0.62 a 8 0 44.59 <0.0001* 0.15 # 0.9999 − − # meses sem visitação foram excluídos da análise para atender aos pressupostos do teste estatístico.

105 cont. Apêndice III

14:01-17:00 17:01-20:00 20:01-23:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 128) p n Média ± d.p. H (7, 111) p n Média ± d.p. H (7, 58) p

Vespidae Fev2007 17 3.76 ± 1.64 a 12 0 3 0

Mar2007 14 4.78 ± 1.67 a 16 0.37 ± 0.80 a 6 0

Abr2007 13 5.30 ± 0.85 a 12 0.50 ± 0.79 a 8 0

Dez2007 19 2.05 ± 1.02 b 18 0.50 ± 0.85 a 15 0

Jan2008 19 2.15 ± 1.25 b 12 0.41 ± 0.66 a 6 0

Fev2008 17 4.00 ± 1.76 a 12 0 5 0

Mar2008 14 4.85 ± 1.61 a 17 0.43 ± 0.89 a 7 0

a a Abr2008 15 5.40 ± 0.98 62.02 < 0.0001* 12 0.41 ± 0.66 0.26 # 0.9982 8 0 − − Lepidoptera Fev2007 17 3.29 ± 1.64 a 12 5.50 ± 3.39 a 3 3.66 ± 0.57 a

Mar2007 14 3.64 ± 1.98 a 16 8.00 ± 5.13 a 6 6.16 ± 4.83 a

Abr2007 13 3.23 ± 1.30 a 12 7.25 ± 3.41 a 8 3.25 ± 1.38 a

Dez2007 19 1.21 ± 1.08 b 18 2.61 ± 2.11 b 15 1.26 ± 0.88 b

Jan2008 19 1.57 ± 1.21 b 12 5.00 ± 3.21 a 6 1.83 ± 1.60 a

Fev2008 17 3.29 ± 1.53 a 12 5.75 ± 3.67 a 5 3.20 ± 1.48 a

Mar2008 14 3.42 ± 1.69 a 17 9.37 ± 6.29 c 7 5.71 ± 3.72 c

Abr2008 15 3.13 ± 1.18 a 12 7.75 ± 3.95 a 8 3.62 ± 2.13 a 39.32 < 0.0001* 21.20 0.0035* 23.94 0.0012* # meses sem visitação foram excluídos da análise para atender aos pressupostos do teste estatístico.

106 cont. Apêndice III

14:01-17:00 17:01-20:00 20:01-23:00 Espécie ou guilda de Mês visitante n Média ± d.p. H (7, 128) p n Média ± d.p. H (7, 111) p n Média ± d.p. H (7, 58) p

Diptera Fev2007 17 4.35 ± 1.32 a 12 0.41 ± 0.79 a 3 0

Mar2007 14 5.28 ± 2.12 a 16 1.06 ± 1.76 a 6 0

Abr2007 13 4.76 ± 1.78 a 12 0.33 ± 0.65 a 8 0

Dez2007 19 1.00 ± 0.74 b 18 0.16 ± 0.38 a 15 0

Jan2008 19 2.05 ± 0.84 c 12 0.41 ± 0.51 a 6 0

Fev2008 17 4.29 ± 1.21 a 12 0.58 ± 1.08 a 5 0

Mar2008 14 5.57 ± 1.74 a 17 1.18 ± 2.04 a 7 0

a a Abr2008 15 5.06 ± 1.38 80.00 < 0.0001* 12 0.41 ± 0.79 3.00 0.8842 8 0 − −

107

CAPÍTULO II

The deterrent effect of Camponotus ants (Formicidae: Formicinae) on potential pollinators of Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae, Mimosoideae): a positive effect on plant reproductive output

Ferreira, M. H. S., Lucchese, A. M. & Queiroz, L. P. Plant Ecology. Submetido.

108

The deterrent effect of Camponotus ants (Formicidae, Formicinae) on potential pollinators of Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae,

Mimosoideae): a positive effect on plant reproductive output

Marcio Harrison dos Santos Ferreira • Angélica Maria Lucchese • Luciano Paganucci de

Queiroz

Angélica Maria Lucchese Departamento de Ciências Exatas, Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), Km 03-BR 116, 44031-460, Feira de Santana, Bahia, Brazil.

Luciano Paganucci de Queiroz Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), Km 03-BR 116, 44031-460, Feira de Santana, Bahia, Brazil.

109

Abstract Ant-plant-pollinator interactions may alter plant reproductive performance depending upon the partners and ecological settings involved. In this article, we analyze the effect of agonistic behavior of Camponotus ants against potential pollinators on the fruit and seed production of the myrmecophilous mimosoid legume Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson during its reproductive peak in early and advanced successional sites of Caatinga, a seasonally dry tropical forest in Northeastern Brazil. Ant exclusion experiments demonstrate that these ants strongly affect some but not all floral visitors. The presence of ants in the vicinities of inflorescences significantly lowered the flower-visiting rate of Vespidae and bee foragers, involving the potential pollinators Apis mellifera , Halictidae, Megachilidae and Apidae bees. This effect was unimportant for Lepidoptera and Diptera guilds. Additionally, the observed decrease in visit lenght of A. mellifera in presence of ants possibly contributes to increase the pollen flow among plants, positively improving plant reproductive performance. Indeed, we observed a lowered fruit and seed output in branches without ants. Effect of ants on plant- pollinator interactions remain a poorly studied but a potentially important issue and evidence suggests that this phenomenon is well represented in Mimosoideae-ants systems. This is the first report of an indirect positive effect of ants on fitness of host plant mediated by ant-pollinators agonistic interactions. However, whether agonistic behavior of Camponotus ants against potential pollinators in P. moniliformis is a selective force affecting plant reproductive success or a localized factor operating at the studied population is a matter requiring supplementary data.

Keywords Myrmecophily • Agonistic behavior • Ant-plant-pollinator interactions • Caatinga • Mimosoideae • Camponotus

110

Resumo [O efeito repelente de formigas Camponotus (Formicidae, Formicinae) contra potenciais polinizadores de Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Leguminosae, Mimosoideae): um efeito positivo na produção de frutos e sementes]. Interações formiga-planta-polinizador podem alterar a reprodução da planta dependendo dos organismos interagindo e das condições ecológicas operantes. Neste trabalho, nós avaliamos o efeito do comportamento agonístico de formigas Camponotus contra potenciais polinizadores sobre a produção de frutos e sementes de Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson, uma Mimosoideae mirmecófila, em uma área moderadamente antropizada de Caatinga, uma floresta tropical sazonalmente seca do Nordeste do Brasil. Experimentos controlados de exclusão de formigas demonstraram que elas interferem fortemente no padrão de visitação floral de alguns visitantes. A presença de formigas nas imediações das flores reduziu significativamente a frequencia de visitas às flores de espécies de Vespidae e abelhas (exceto Hylaeus spp.), incluindo-se os potenciais polinizadores Apis mellifera , e outras abelhas das famílias Halictidae, Megachilidae e Apidae. Esse efeito não foi observado para os Lepidoptera e Diptera. Adicionalmente, a redução observada na duração das visitas de A. mellifera em presença de formigas possivelmente contribui com um aumento no fluxo de pólen entre plantas, incrementando positivamente a reprodução de P. moniliformis . Isso porque a espécie é auto-incompatível e foi observada uma produção significativamente menor de frutos e sementes em ramos onde as formigas foram excluídas. O efeito de formigas sobre as interações planta- polinizadores ainda é um tema pouco explorado, mas potencialmente importante, e algumas evidências sugerem que esse fenômeno pode ser comum entre as Mimosoideae. Este é o primeiro registro de um impacto positivo indireto da presença de formigas sobre a reprodução da planta hospedeira mediado por interações agonísticas entre formiga e polinizadores. Contudo, entender se essas interações agonísticas representam de fato uma pressão seletiva influenciando o sucesso reprodutivo de P. moniliformis ou são apenas um fenômeno localizado operando na população estudada é um tema que requer estudos adicionais.

Keywords Mirmecofilia • Comportamento agonístico • Interações formigas-planta- polinizadores • Caatinga • Mimosoideae • Camponotus

111

Introduction

Plants are involved in a myriad of simultaneous biotic interactions that affect their growth, survival, and reproduction. Interactions with other species could enhance (mutualists) or reduce (enemies) plant performance. Ants outnumber all other terrestrial organisms and occur in virtually all types of habitats, its dominance being particularly conspicuous in tropical forests (Hölldobler and Wilson 1990; Tobin 1991). They act as key predators of a great variety of arthropods (Floren et al. 2002; Hölldobler and Wilson 1990), and several species are ubiquitous visitors of liquid food sources, which are typically plant extrafloral nectar or honeydew produced by phloem-feeding homopterans and by larvae of lycaenid butterflies (Heil and McKey 2003; Rico-Gray and Oliveira 2007 and references therein).

The diversity of ant-plant interactions make these associations good models to test many ecological hypotheses about trade-offs in plant fitness (Rico-Gray and Oliveira

2007). For example, the costs of indirect biotic defense against herbivores, such as ant

‘bodyguards’, can be manifested in plant-pollinator interactions, once this defense may be costly if they exclude mutualists, like pollinators (‘ecological costs’, sensu Strauss et al.

2002). These interactions are most commonly facultative, involving opportunistic attraction of ants nesting elsewhere to plant-produced food rewards (‘myrmecophily’, sensu Heil and McKey 2003). In these systems, ants may not only deter herbivores and thus function as bodyguards for the plant (Bentley 1977), but also displace or repel pollinators (Altshuler 1999; Lach 2007, 2008; Ness 2006; Tsuji et al. 2004), to the detriment of the host plant (Blancafort and Gómez 2005; but see Willmer and Stone 1997).

There are reports of ants promoting decrease in pollinator visitation frequency and duration either by attacking approaching pollinators (e.g., Junker et al. 2007; Lach 2008;

Tsuji et al. 2004) or due to exploitative consumption of nectar (Galen and Geib 2007).

112

Further, these disturbances may translate into reduced seed set (Galen 1983). These ant- plant-pollinator interactions provide an opportunity to explore conflicts between defense and reproduction, and to explore a hidden cost that may be common within these widespread mutualisms (Ness 2006; Rico-Gray and Oliveira 2007). On the whole, it is suggested that the ants obtain food and protect the plants against natural enemies, although relatively few studies have empirically demonstrated benefits to the plant (e.g., Bentley

1977; Davidson and McKey 1993; Del-Claro et al. 1996; Heil and McKey 2003; Koptur

1992; Oliveira et al. 1999). On the other hand, some studies have found not significant evidence of benefit in the reproductive output of the plants visited by ants (e.g., Freitas et al. 2000; O’Dowd and Catchpole 1983), including Leguminosae (Boecklen 1984). In large part, this shortcoming may reflect the complexity of the effects of ants on other organisms, usually depending on many factors that are often idiosyncratic to each case of interspecific interaction in each locality (e.g., Davidson and McKey 1993; Itioka et al. 2000). Besides, their outcomes are strongly dependent upon the ecological settings in which they occur

(Bronstein 1994; Del-Claro and Oliveira 2000). Thus, this issue is still subject of debate and before working out a general picture on the roles of ants in animal-pollinated plants, we need to accumulate more empirical data on specific cases.

Among the angiosperms, the legumes are probably rivaled only by the

Euphorbiaceae in the diversity of ecological interactions with ants and the number of species involved (McKey 1989), and there are many systems relatively well studied in genera like Acacia Mill., Inga Mill., Leonardoxa Aubrév., Mimosa L. , Pithecellobium

Mart. , Platymiscium Vogel, and Tachigali Aubl. (Davidson and McKey 1993; McKey

1989) , but much of our understanding of ant-plant-pollinator interactions comes from

Acacia (subfamily, Mimosoideae) (Nicklen and Wagner 2006; Raine et al. 2002; Willmer and Stone 1997). In early and advanced successional sites of a seasonally dry tropical

113 forest from Northeastern Brazil (locally called Caatinga), fourteen ant species belonging to

6 genera were recorded on extrafloral nectaries of the myrmecophilous mimosoid legume

Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson (Ferreira and Queiroz, unpublished data). The genus Camponotus Mayr is the most abundant and diverse, with seven species patrolling leaves and foraging for extrafloral nectar and honeydews at P. moniliformis , and often these ants patrol in the vicinity of inflorescences. We noted that ants belonging to

Camponotus arboreus (Smith, 1858), C. blandus (Smith, 1858), C. crassus Mayr, 1862; C. fastigatus Roger, 1863; and C. novogranadensis (Mayr, 1870) exhibit a conspicuous agonistic behavior against some floral visitors of this host plant.

Camponotus is the largest genus in the family Formicidae, being the most prevalent in world scale, and represent 10% of all known ant species (Bolton 1995; Wilson 1976).

These ants present a stressful omnivory (Levieux and Louis 1975), and many species are involved in aggressive interactions (Hölldobler and Wilson 1990; Leal et al. 2006; Wilson

1976). This genus is also one of the most engaged in several ant-plant interactions in the tropical America (e.g., Del-Claro 2004; Rico-Gray et al. 1998), including the Cerrado

(Del-Claro and Oliveira 2000; Oliveira and Freitas 2004) and Caatinga biomes of Brazil

(Leal 2003). Many species of Camponotus have featured prominently in ecological, evolutionary and behavioural research (Hölldobler and Wilson 1990; Rico-Gray and

Oliveira 2007), but their role in the plant-ant systems remains poorly understood.

Here, we take advantage of the fact that the plant architecture and assemblage of floral visitors and ants on P. moniliformis constitutes an excellent system for studying the deterrent effect of ants on different floral visitors. This contributes to better understand the roles that agonistic displacement play in the floral visitation patterns, and to begin disentangling the contribution of ants on P. moniliformis reproductive success. However, the relationship between the Camponotus ants and this host plant is facultative, and their

114 possible effect on plant fitness should exist in various ways. It can be positive, if they will remove herbivorous insects. Additionally, these ants may be beneficial for pollinated flowers or unripe fruits, where they may protect seeds (Altshuler 1999; Willmer and Stone

1997). However it can be negative, because they often care for fluid-sucking homopterans that damage the plants and indirectly cause fungal diseases (Hölldobler and Wilson 1990).

In the present study, we address the question on another potential negative effect on plant fitness: whether or not these ants repel pollinators of host plants and its effect on fruit and seed outputs. The main objective of this work is to document and discuss the impact of the

Camponotus ants on the reproductive success of P. moniliformis by comparing frequency and duration of visits by different floral visitors, and fruit and seed production in absence and presence of ants. Specifically, we compare (a) the frequency of visits by bees,

Vespidae, Lepidoptera, and Diptera, (b) the time spent in each inflorescence (visit length) for Apis mellifera L. and visitors of the Vespidae guild, and (c) fruit and seed output in branches with and without ants.

Methods

Study site and study system

The study population was located on the Campus of Universidade Estadual de Feira de

Santana (UEFS) (12º12’10’’S, 38º58’15’’W; about 243 m a.s.l.) in the municipality of

Feira de Santana, Bahia state, Northeastern Brazil. Fieldwork was carried out between

December 2007 and September 2008. The climate in the region is semi-arid, according to

Köppen’s classification, and total annual precipitation ranges between 444 and 1595 mm,

115 with mean annual temperature about 23.5°C (Bahia 1995). Site comprises fragments of

Caatinga, a seasonally dry tropical forest, and anthropized areas in diverse successional stages.

The mimosoid legume Pityrocarpa moniliformis is a medium-sized to large tree that occurs in a wide variety of successional stages in the Northeastern Brazil (with occurrences also in the Sucre, Venezuela), is common in sandy areas and is only occasional on crystalline surfaces at Caatinga, a Brazilian tropical dry forest (Queiroz

2006). The species is important for beekeeping (Santos et al. 2004), tannins extraction, and as a source of wood (Lewis et al. 2005). A recent research about their reproductive biology at the study site (Ferreira and Queiroz, unpublished data) indicates that this species is self- incompatible and pollinated by a diverse guild of insects, with predominance of melittophily. Furthermore, P. moniliformis has an andromonoecious sexual system and a low fruit-set (fruit/floral spike = 12.5–21%) due to elevated rate of fruit abortion. It presents dense white-greenish spiciform inflorescences (46–105 mm in length). Floral spikes (Fig. 1) may be found throughout the year, with flowering peak between February to

April (> 40%, Fournier Index), and comprise a cluster of usually 88–251 symmetric flowers 3–5 mm in diameter, and 6–9 mm in length. It is common to have flowers at different stages within the same inflorescence. Nectar is produced throughout the day and night and is consumed primarily by moths at dusk and night, and by a diverse assemblage of insects in the daylight period. Extrafloral nectaries (EFNs, hereafter) are disc- or cup- shaped and are present on the upper surface of the petiole (Fig. 1), close to the insertion of the first pair of pinnae (Queiroz 2008). These EFNs have an intense secretory activity in the young leaves near inflorescences (MHS Ferreira, personal observation).

Bee visitors to floral spikes of P. moniliformis include the introduced European honeybee ( Apis mellifera ), native yellow-faced bees ( Hylaeus spp.), Halictidae

116

(Augochloropsis spp., Augochlora spp., and Dialictus (aff. Chloralictus ) sp., Megachilidae

(Dicranthidium arenarium Ducke, 1907; and Megachile sp.), other Apidae (mainly

Trigona spinipes (Fabr., 1793) and Tetragonisca angustula Latr., 1811), and

Anthophoridae bees ( Exomalopsis auropilosa Spinola, 1853 and Ceratina sp.). Other floral visitors include species of Vespidae, Diptera, Lepidoptera, Coleoptera, Hemiptera and

Thysanoptera, but with secondary importance in this generalist entomophilous pollination system. Ant visitors to EFNs of P. moniliformis includes Brachymyrmex heeri Forel, 1874,

Camponotus arboreus , Camponotus blandus , Camponotus crassus , Camponotus fastigatus , Camponotus leydigi Forel, 1886, Camponotus novogranadensis , Camponotus rufipes (Fabr., 1775), Cephalotes maculatus (Smith, 1876), Dorymyrmex sp., Linepithema sp., Pseudomyrmex schuppi (Forel, 1901), Pseudomyrmex termitarius (Smith, 1855), and

Pseudomyrmex gracilis Fabr., 1804. The Camponotus ants patrol branches and leaves and collect extrafloral nectar and honeydew of Homoptera species (Fig. 1) and larvae of

Lycaenidae butterflies in this ant-plant-system. These ants do not visit flowers of P. moniliformis , except on the rare occasions when were observed tending larvae of

Lycaenidae on inflorescences (Ferreira and Queiroz, unpublished data).

Data collection

The following experimental design was performed to analyze the relationship between ant presence and visit frequency and duration of some potential pollinators of P. moniliformis .

In November 2007, at each of eight trees, ten branches with pre-anthesis inflorescences were selected and tagged. Each branch was randomly assigned to be either an ant-excluded

(five branches) or a control (five unmanipulated branches). For ant-excluded branches, a sticky Tanglefoot ® barrier (Lach 2008) was placed on the branch, approximately at 60 cm

117 from its tip, and was revised each 2-3 weeks. The Tanglefoot ® (The TangleFoot Co.,

Grand Rapids, MI, USA.), a highly sticky substance that is extremely difficult for ants to cross, is colourless and odourless and neither attracts nor deters flying insects. To prevent the formation of natural bridges over the ant-excluded branches, the adjacent branches or neighboring plants were removed. A total of 80 sets (flower shoots in tagged branches) were observed in different days ( n = 33) from 1 December 2007 to 23 April 2008, when most of the P. moniliformis trees in the field were blooming (Fournier Index = 27-56%, for a set of 30 trees, Ferreira and Queiroz, unpublished data). Floral visitors’ activity was observed between 08:00 and 13:00 hours when the bees, the major pollinator guild of P. moniliformis in the study site, were most actively visiting the flowers (Ferreira and

Queiroz, in preparation). We assigned a random sequence (1–8) for the order of trees.

After the first author (MHSF) observed one branch, he changes to another in the same tree in an alternate fashion between control (with ants) and treatment branches, and remained about 1 hour in each focal tree. Then, he moved to a new tree according to the random sequence. Thus, each tree contributed equally for the number of focal observations. Flower visiting was scored by quiet continuous observation of tagged 0.6-m branch lengths. We observed tagged branches with only three inflorescences in anthesis or, when not naturally found, this situation was provided manually by discarding the excessive inflorescences.

Each survey last for 15 minutes when we recorded all visits of flying insects belongs to seven categories ( A. mellifera , Hylaeus spp., Halictidae bees, Other bees, Vespidae,

Lepidoptera, and Diptera). ‘Visited’ was defined as when the insect had direct contact with an inflorescence. Consecutive visits of the same individual insect to the same inflorescences in the focal shoot that consisted of multiple ‘touch and go’ were counted as one incidence. However, a revisit, after having lost track of the insect, might have been

118 counted as a new incidence. A total of 404 observations of 15-min duration were made ( n =

101 hours).

I assessed the effect of ants on the visitation length of A. mellifera e Vespidae species to P. moniliformis inflorescences through direct observations between 08:00 and

13:00 hours. This data was recorded randomly during the intervals among data collect of frequency of visits, in branches with and without ants. The first author (MHSF) stood about 2 m away from the tree and when a bee or wasp landed on any inflorescence on the tree, he recorded the number of seconds it foraged. These two categories of visitors were selected based on their distinct response (visit frequency) in presence of ants. Besides, we aimed compare this “quantity” component (sensu Herrera 1989) of visitor behavior between a primary potential pollinator ( A. mellifera ) and a secondary potential pollinator

(Vespidae species). We observed a total of 315 bees and 356 wasps from 1 December 2007 to 23 April 2008. All data were organized in monthly intervals for analyses.

Ants engaged in agonistic behavior with floral visitors at control branches were collected and identified at species level. We considered agonistic encounters when we observed the ants fighting or chasing floral visitors. Specimens of floral visitors were collected for identification, and vouchers are deposited in reference collections of Museum of Zoology of UEFS and Myrmecology Laboratory of ‘Centro de Pesquisas do Cacau’

(CEPEC/UESC). Plant voucher was deposited in HUEFS herbarium.

To analyze the relationship between ant presence and reproductive output of P. moniliformis, in January 2008 all immature fruits on infrutescences present in the tagged branches were counted and tagged. To evaluate fruit and seed production, the number of ripen fruit and seeds by fruit in each tagged branch were counted at start of March and

May 2008 and followed until seed dispersal in September 2008. In addition, we also accompany the unripe fruit production, aiming to minimize the effect of higher fruit

119 abortion on the data analyses. Unfortunately, seed germination tests were excluded from analyses because of the relative low quantity of seeds produced in our survey, which implies in unsatisfactory number of replicates.

Data analyses

All data set were tested for homogeneity of variances, and departures from normality

(Shapiro-Wilk’s test or Kolmogorov-Smirnov for goodness of fit test). For each month, differences in rates of visitation and length of visits between branches with and without ants were investigated using t-tests for paired samples. Some data were treated by the Log normal transformation (to normalize the distribution). Besides, because number of visits in some instances was not normally distributed and many values were zero, a Wilcoxon paired-sample test was used to compare data between control and treatment, and this is reported in the results. Differences in number of visits and length of visits among distinct months were evaluated individually for branches with and without ants. Some data were not normally distributed and their variances are somewhat heterogeneous, and we use a nonparametric Kruskal-Wallis rank sums test ( H). Data about immature and mature fruit, and seed production were compared by t-tests for paired samples, corrected with logarithmic transformation for assumption of normality. This correction is especially preferable when some of the observed values are small numbers, particularly zero (Zar

1999). Transformed data are reported for the sake of clarity. Unless otherwise stated, means are shown along 95% confidence limits. All statistical analysis followed Zar (1999), and was performed using the statistical program Statistica ® 6.0 (Statsoft 2003).

120

Results

Only in seven of 404 focal observations, ants were found at the floral spikes in branches control. The exception was C. novogranadensis ants tending larvae of Lycaenidae butterfly

(yet not identified) on these inflorescences. Despite of tending behavior toward honeydew larvae, these ants maintain the aggressive behavior against floral visitors. Further, only in four of 404 focal observations, ants were found on branches with Tanglefoot ®, and we consider that our ant-exclusion experiment was successful.

Among floral visitors only A. mellifera and Hylaeus spp. were not observed in

December 2007. The number of visits of A. mellifera fluctuate with the month (Kruskall

Wallis test, H3,160 = 94.42, P < 0.0001; Fig. 2): the lowest count was at January and much higher at February and March. The same tendency was presented by Halictidae ( H4,202 =

114.45, P < 0.0001) and other bees guild ( H4,202 = 72.10, P < 0.0001), but not by Hylaeus spp., since these bees forage in the same rates since January to March (all P > 0.05), then decrease frequency of visits in April (Fig. 2). Like bees (except Hylaeus spp.), the number of visits of Vespidae species fluctuate with the month ( H4,202 = 118.36, P < 0.0001; Fig. 3): the lowest count was at December, much higher at February, and gradually decreased through March and April. Distinct forage behavior was presented by Lepidoptera ( H4,202 =

105.88, P < 0.0001) and Diptera guild ( H4,202 = 153.22, P < 0.0001), with gradual increase in insect visits through December to March, and a discrete decrease in April (Fig. 3).

Overall, frequency of floral visits of bees (except for Hylaeus spp.) and Vespidae species differs significantly between branches with and without ants (post hocs, P < 0.05), but not among three secondary pollinators groups, namely, species of Lepidoptera, Diptera, and Colletidae bees of genus Hylaeus (all P > 0.05; see Fig. 2 and 3). However, in

December 2007 the presence of ants was statistically unimportant for visitation rate by

121

Vespidae species (Wilcoxon paired test, t = 210, n = 31, P = 0.456) and by other bees group ( t = 117, n = 24, P = 0.338). Conversely, the opposite tendency was registered for

Hylaeus spp. in January 2008, when these bees preferentially visit the flowers in branches without ants (Wilcoxon paired test, t = 76, n = 25, P = 0.019). Floral spikes in branches with and without ants always received significantly different numbers of visits performed by A. mellifera and Halictidae bees, and these bees exhibited in all months a preference to forage in branches without ants. Further, A. mellifera (Apidae), Augochloropsis spp.,

Augochlora spp., and Dialictus (aff. Chloralictus ) sp. (Halictidae) were the most frequent potential pollinators in the surveyed period, and in others focal observations made in the same population in 2007 (MHS Ferreira, personal observation).

Apis mellifera and Vespidae species differed significantly in their visitation length either in presence (two-sided paired t-test, t = 11.70, df = 148, P < 0.001) or in absence of ants (two-sided paired t-test, t = 16.39, df = 136, P < 0.001; Table 1). Length of visits of A. mellifera varies from 3 to 128 s (Mean = 58.77, SD = 31.37, n = 166) in absence of ants, and from 7 to 112 s (Mean = 38.70, SD = 27.40, n = 149) in presence of ants. Overall, there are significant differences between branches with and without ants ( t-test = 6.48, df =

148, P < 0.001), and also among months either in absence (Kruskall Wallis, H3,166 = 13.04,

P = 0.0045) or in presence of ants ( H3,149 = 16.59, P < 0.001). However, in April 2008 visit duration of A. mellifera was not significantly different between branches with and without ants (Table 1). Length of visits of Vespidae species varies from 3 to 54 s (Mean =

13.17, SD = 8.17, n = 170) in absence of ants, and from 3 to 45 s (Mean = 11.97, SD =

7.38, n = 186) in presence of ants. It was not significantly different between branches with and without ants ( t-test = 1.52, df = 136, P = 0.0646, Table 1). For Vespidae guild, differences in duration of visits among months were significant only between April and

December-January in absence of ants (Kruskall Wallis, H4,170 = 13.42, P = 0.0094, Dunn’s

122

method), and between April and all other months in presence of ants ( H4, 186 = 20.23, P <

0.001, Dunn’s method).

Considering the pooled data from reproductive output among January and

September 2008, there were significant differences between branches with and without ants for immature fruits ( t = 4.40, df = 15, P < 0.001, ln-transformed data), mature fruits ( t

= 2.26, df = 15, P = 0.049, ln-transformed data), and seeds production ( t = 1.75, df = 15, P

= 0.049, ln-transformed data). For immature fruits, always the control branches (with ants) had a higher production when compared to branches without ants (Fig. 4). Unfortunately, due to high rates of abortion of immature fruits and delayed fruit maturation in P. moniliformis , ripe fruits with seeds appears only in September 2008, and our analyses of these components was restrict to this month (Fig. 4).

Discussion

Effects on floral visitation

As predicted, the results demonstrate that Camponotus ants diminish the approach of the most flowers visitors of Pityrocarpa moniliformis . Interestingly, this deterrent effect seems to be conspicuous only for bees (except Hylaeus spp.) and Vespidae guild. In pilot surveys, the presence of other ants such as Pseudomyrmex spp., Linepithema spp., Dorymyrmex spp., Cephalotes maculatus , and Brachymyrmex heeri , seemed to have no effect on behavior of floral visitors (Ferreira and Queiroz, unpublished data). The effect of

Camponotus should mostly be an expression of its characteristic behavior exhibiting aggression toward other animals (e.g., Hölldobler and Wilson 1990; Leal et al. 2006;

123

Romero 2002). Their workers are particularly efficacious at catching flying insects on their host tree by hunting in a group (Dejean et al. 2007). In fact, we have directly observed many times that C. arboreus, C. blandus, C. crassus, C. fastigatus, and C. novogranadensis workers aggressed (e.g., with open mandibles and running toward floral visitors) and repelled Apis mellifera, Trigona spinipes, Exomalopsis auropilosa , and other bees approaching, but never observed such aggression by other ants to flower visitors of P. moniliformis . Altshuler (1999) reports a similar aggressive behavior in Ectatomma spp., which was characterized by open mandibles and a completely still posture. Similarly,

Camponotus aff. blandus visiting the EFNs on the bracts of Passiflora coccinea Aubl. presented a noticeable chasing behavior against butterflies as they landed on the corolla

(Leal et al. 2006). Although our field observation was carried out only in the morning and midday in order to focus the influence on potential pollinators, this behavioral process also works in the rest of the time during a day, since many of these Camponotus species has no clear daily activity pattern, being active day and night, like C. rufipes and C. novogranadensis (MHS Ferreira, personal observation).

Our results parallel those for a fig-fig wasp system (Schatz and Hossaert-McKey

2003), with a similar behaviorally mediated indirect effect caused by the ant

Crematogaster scutellaris (Olivier, 1972). In this case, the ants on the fig tree do not repel the pollinator wasps but intensively prey on them. Tsuji et al. (2004) also reported that the presence of Oecophylla smaragdina (Fabr., 1775) nests on rambutan trees significantly lowered the flower-visiting rate of flying insects, including the major pollinator. Ness

(2006) tests the hypothesis that aggressive ant bodyguards of Ferocactus wislizeni

(Engelm.) Britton & Rose deter pollinators, and explore mechanisms by which this plant limits conflicts between its pollinators and bodyguards. Flowers on plants tended by

Solenopsis xyloni McCook, 1879 were visited by pollinators least frequently and for less

124 time per visit (Ness 2006). A similar negative effect was reported by Fiala et al. (1996) in

Thunbergia grandiflora Roxb., with low visitation frequencies of pollinators when ants were present in flowers. In addition, there are reports of ants limiting bird activity (number of visits and total time of visits) via interference or exploitative competition (Philpott et al.

2005), including ant aggressive behavior (Haemig 1996). On the other hand, neither

Camponotus spp. nor Crematogaster spp. have significant effects on floral visitors to

Protea nitida Mill. (Lach 2007). A recent study (Lach 2008) also demonstrated that

Camponotus niveosetosus Mayr, 1862, C. angusticeps Emery, 1886, and C. klugii Emery,

1925, the most frequent ants on another fynbos tree, Leucospermum conocarpodendron

Buek, did not have a deterrent effect on floral visitors. However, a repellent effect on

Coleoptera, Diptera, Hymenoptera, Arachnida, Orthoptera, and Blattaria was verified in presence of the Argentine ant Linepithema humile Mayr, 1868 on their flowers.

Conversely, in Euphorbia characias L. no differences were detected between the time spent in the flowers and the number of flowers visited in presence of L. humile (Blancafort and Gómez 2005). Lach (2008) claims that the observed neutral effect of Camponotus ants is explained most likely because they occur in low abundance and exited from inflorescences and branches with the slightest disturbance. Thus, these and our studies suggest that interactions with arboreal ants may produce different effects on floral visitors’ performance. Furthermore, most of the available studies did not consider the possible effects of antagonist ant-pollinator interactions on plant reproductive success.

Effects on fruit and seed production

In spite of the decreased frequency of visits by pollinators in presence of ants, it is surprising that the reproductive output in branches of P. moniliformis with ants was higher,

125 suggesting a positive effect on plant reproduction. Thus, our results disagree with the hypothesis that ants may negatively affect plant fitness by reduced intensity of pollinator visits. A similar beneficial effect was demonstrated by Philpott et al. (2006) in Coffea arabica L., where individual fruit weights were higher on branches with both ants and flying pollinators, and by Willmer and Stone (1997) in Acacia zanzibarica (S. Moore)

Taub., yet the authors did not report agonistic interactions in these systems. Similarly,

Altshuler (1999), in a study with Psychotria limonensis K. Krause in Panama, reports a positive effect of ants on fruit production, although in this system, Ectatomma spp. prevented fruit loss to herbivorous insects but had a negative effect on the removal of ripe fruits by avian frugivores. Camponotus aff. blandus was the most frequent among the

EFN-visiting ant species on Passiflora coccinea , and seed set almost doubled among fruits originating from ant-visited branches (Leal et al. 2006). Conversely, neither Argentine ant

(Linepithema humile ) nor native ant visit to inflorescences had a detectable effect on seed set in Leucospermum conocarpodendron (Lach 2008), although a significant reduction in fruit and seed-set was detected in Euphorbia characias in an area invaded by L. humile

(Blancafort and Gómez 2005). An equivalent negative effect was observed on Ferocactus wislizeni : flowers tended by Solenopsis ants produced fruits with significantly lower total seed mass, fewer seeds, and lighter individual seeds (Ness 2006). However, on another

Cactaceae, Opuntia stricta (Haw.) Haw., Camponotus were the dominant ant, and ant visitation to EFNs translated into a 50% increase in the plant’s reproductive output

(Oliveira et al 1999). These disparities suggest that the effect of ants on host plant fitness is conditional (sensu Bronstein 1994) and dependent on partners engaged and local ecological settings. For instance, ant attendance has a non-trivial influence on Psychotria limonensis , being beneficial at some stages of the plant reproductive cycle and carrying costs at another stage (Altshuler 1999).

126

In Acacia zanzibarica , ants patrol the young buds and also return to the flowers after dehiscence, protecting the fertilized ovules and developing seeds. The outcome is a directly improved seed-set in the presence of ants (Willmer and Stone 1997). Like in A. zanzibarica , in P. moniliformis there is no conspicuous spatial segregation between flowers and EFNs, and ant presence and seed production on a given stem are positively correlated.

In fact, spatial overlap between ants and flowers could potentially be important in limiting the damage by bud and flower herbivores (e.g., Oliveira et al. 1999), and seed predators on a developing fruit (Altshuler 1999; Horvitz and Schemske 1984; Traveset 1991; Willmer and Stone 1997). However, our data suggest a second possibility for this positive plant reproductive output in P. moniliformis : that the observed inhibitory effect of Camponotus ants against pollinators might be contributing to increase the pollen flow among different individuals in the population studied. This may be achieved if the ant activity decreases pollinator visitation rate to flowers within an individual plant and increases visitation rate among plants.

Supports to “improved pollen flow mediated by agonistic ant-pollinator interaction” hypothesis

The suggestion of an increased rate of pollinator relocation in presence of aggressive ants was first proposed by Altshuler (1999). This author argues that ants did not pollinate flowers but did contribute to higher pollination success, probably by increasing the relocation frequency of winged pollinators. Like in our study, occurred higher production of initial fruits on ant visited shrubs of Caryocar brasiliense Cambess. in Cerrado of Brazil

(Oliveira 1997). This author suggests that possible ant-derived benefits to C. brasiliense are larger floral display with increased attractiveness to bat pollinators, increasing male

127 contribution to fitness through pollen donation. Our hypothesis also is supported by some characteristics of the reproductive biology of P. moniliformis . This species is self- incompatible and has an andromonoecious sexual system, with variable expression of staminate and hermaphrodite flowers in inflorescence level, and at individual plant level in population studied. Besides, pollen viability and germination data indicates that the opportunity of successful pollination is highest in the morning period (Ferreira and

Queiroz, unpublished data), reinforcing our suggestion of an increased pollen export promoted by agonistics ant-pollinators interactions. Hermaphrodite flowers have both male and female functions, and the effect of pollinator visits on plant fitness might differ between sexes. In general, male reproductive success (pollen donation) is usually a positive function of mating success, while increasing the number of mates does not always enhance female reproductive success (seed production) (Harder and Barret 1996). Thus, if the observed pollinator deterrence by Camponotus would lead to increased P. moniliformis fitness, it should occur more prominently in the male function. We admittedly need further quantitative data to test this idea in this system, and furthermore we suggest that future studies should particularly focus pollen dispersal of Camponotus ’ host plants with low levels of fruit and seed abortion. On the other hand, although the Camponotus ants lowered the frequency and visit length (for A. mellifera ) of pollinator visits, it might be still high enough to receive sufficient pollens for the pistils of the flowers. Thus, our assumptions require future testing to reinforce causality in this particular case.

Additional aspects of Camponotus -pollinators interactions on P. moniliformis deserve interest. After feeding, many bees on P. moniliformis move to other floral spikes of the same tree. This behavior potentially facilitates geitonogamous pollination (Harder and Barret 1996), what may result in pollen discounting and outcross-pollen interference

(Klinkhamer and de Jong 1993). However, our preliminary data indicate that the open

128 pollinated flowers of P. moniliformis set more fruit than the manually cross-pollinated flowers. Thus, pollen limitation does not seem to be an important factor influencing the reproductive success in this species (Ferreira and Queiroz, unpublished data). Therefore, this also reinforce our hypothesis that agonistic ant interactions on P. moniliformis may be important for plant reproductive performance, and are likely to affect its colonizing capacity by increased seed production.

Daily activity patterns of Camponotus ants and pollinators overlap extensively and these ants do not visit young flowers in P. moniliformis . These processes also were reported for interactions between Pseudomyrmex veneficus (Wheeler, 1942) and pollinators on Acacia hindsii Benth. (Raine et al. 2002). In fact, the segregation of daily activity patterns of ants and pollinators on flowers would not preclude ants from disturbing pollination, for example by robbing pollen or nectar (Galen 1983; McKey 1989), or destroying flowers (Yu and Pierce 1998). Here, another feature merits attention. Willmer and Stone (1997) and Raine et al. (2002) observed a similar ant floral avoidance behavior in Acacia zanzibarica in Tanzania and A. hindsii in Mexico , respectively. In these systems, this ant repellent effect appears to be a response to a volatile chemical signal from young flowers, perhaps from the pollen itself (Willmer and Stone 1997; see also, Ghazoul 2001;

Nicklen and Wagner 2006). Our observations also suggest that the flowers of P. moniliformis present some mechanism for ant repellence, in view of the general absence of ants in flowers. Further, Ness (2006) report strongest ant aversion to Ferocactus wislizeni flower petals in laboratory assays, suggesting that those structures may include an ant- deterrent. These floral semiochemicals potentially diminish the likelihood of ant parasitism on plant-pollinators mutualism (Ghazoul 2001). Raine et al. (2002) ask if ant-repellents are a general feature of Acacia flowers and suggest that some degree of floral ant repellency is phylogenetically basal within the genus Acacia . These authors speculate that other plant

129 lineages with similarly exposed inflorescences may also use floral repellents to protect their pollen from plunder by ants. Rico-Gray and Oliveira (2007) claims that more work is needed to clarify the conflicts among pollinators and ant-guards and determine the effects of such conflicts on plant fitness.

In spite of the potential importance of ant-plant-pollinator interactions in mimosoid legume plants, detailed information on ants’ behavior toward floral visitors has been largely ignored and most of these studies suffered from methodological problems

(discussed in Heil et al. 2000). Further, no study had directly focused on the effects of these agonistic interactions. In addition to the need for a greater number of field studies in other mimosoid plants, and considering the agonistic ant behavior expression in this system, our results point to the need for even larger and prolonged experimental efforts if the accuracy of effect estimates is to be improved. For example, although we consider that combined measurements of immature fruits, mature fruits, and seeds allowed a good estimate of reproductive success for P. moniliformis , we suggest that test accurately the effects of ant-pollinator interactions on plant fitness based on fruit and seed-set data will be difficult due to high rates of flower and fruit abortion in this species. Thus, it will involve a reliable experimental design with a greater number of replicates. Besides, in future studies would be interesting to evaluate the protective role of Camponotus ants attracted to EFNs in the vicinities of unripe fruits on attack rates by natural enemies of P. moniliformis .

Finally, we suggest the analyses of the effect of ants on visit lengths of other potential pollinators once this component of visitor behavior act in synergic mode with the frequency of visits component for outcomes on plant reproductive performance (the

"quantity" component, Herrera 1989). For example, our study indicates that for A. mellifera both components were affected (except for visit length in April 2008), but for

Vespidae guild only visitation rate was lowered in presence of ants.

130

Whether agonistic behavior of Camponotus ants against potential pollinators in P. moniliformis is a selective pressure influencing the host plant fitness or a localized factor operating at the studied population cannot be assessed without additional surveys.

Indications are that this type of ant aggressive behavior against floral visitors is indeed widespread in the local community of myrmecophilous plants associate with Camponotus ants (MHS Ferreira, personal observation). Further, the geographic distribution of the host plant P. moniliformis and of the Camponotus ants suggests that this might be a more spread interaction. Here, we report, for the first time, an indirect positive effect of ants on fitness of host plant mediated by ant-pollinators agonistic interaction. Additional detailed observations comprising more populations of P. moniliformis are needed to evaluate the frequency and evolutionary consequences of these interactions.

Acknowledgements We thank the colleagues and the staff of the Programa de Pós-

Graduação em Botânica (PPGBot-UEFS) for their assistance and logistic support. To

Leonardo Galetto who encouraged the first author to do this work. The ants were identified by Ivan Cardoso do Nascimento (CEPEC, UEFS), and the bees and wasps by Favízia

Freitas de Oliveira (UEFS). MHS Ferreira was supported by a scholarship from Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB). LP de Queiroz was supported by a

CNPq fellowship.

131

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Figure captions

Fig. 1 Branch portion of Pityrocarpa moniliformis showing one Camponotus novogranadensis ant tending one Membracidae sp (Me) (Homoptera, Auchenorrhyncha) in neighborhood of floral spike (Fs), inflorescence in bud (Ib), and extrafloral nectary (Efn, arrow). See another Homoptera, Coccidae sp (Co), in the same branch. In the box, one Camponotus crassus ant taking extrafloral nectar (Bar = 3 mm)

Fig. 2 Mean number of visits during 15 minutes on branches with three inflorescences for the bee visitors of Pityrocarpa moniliformis, between 08:00 and 13:00 h, in December 2007 (focal observations, n = 84), January ( n = 82), February ( n = 84), March ( n = 74), and April 2008 ( n = 80). (Am) Apis mellifera , (Hy) Hylaeus spp., (Ha) Halictidae bees guild, and (Ob) Other bees. Lines represent mean, boxes standard deviations and whiskers max and minimum value range (na: no ants (Tanglefoot ® treatment), a: ants (control branches), within a month bars with different letters are significantly different at the 5% level by paired t-Student test)

Fig. 3 Mean number of visits during 15 minutes on branches with three inflorescences for (Ve) Vespidae, (Le) Lepidoptera, and (Di) Diptera visitors of Pityrocarpa moniliformis, between 08:00 and 13:00 h, in December 2007 (focal observations, n = 84), January ( n = 82), February ( n = 84), March ( n = 74), and April 2008 ( n = 80). Lines represent mean, boxes standard deviations and whiskers max and minimum value range (na: no ants (Tanglefoot ® treatment), a: ants (control branches), within a month bars with different letters are significantly different at the 5% level by paired t-Student test)

Fig. 4 Accumulated production (in units) of immature (white bars) and mature fruits (black bars), and seeds (gray bars) of Pityrocarpa moniliformis among January and September 2008 in branches with (a, n = 40) and without ants (na, n = 40)

138

Fig. 1

139

Fig. 2

140

Fig. 3

141

Fig. 4

142

Table 1 Visit length (in seconds) of Apis mellifera and Vespidae species during focal observations ( n) in inflorescences of Pityrocarpa moniliformis from December 2007 to April 2008, between 08:00 and 13:00 h (na: no ants (Tanglefoot ® treatment), a: ants (control branches), t: one-tailed Student test, * P < 0.05) Apis mellifera Vespidae Sample period n Mean ± SD t P n Mean ± SD t P

Dec 2007 na nd 33 10.69 ± 4.80 1.25 0.109

a nd 35 9.34 ± 3.46

Jan 2008 na 36 44.05 ± 29.96 3.40 <0.001 * 26 10.76 ± 6.37 0.74 0.231

a 33 29.96 ± 24.07 31 9.77 ± 4.40

Feb 2008 na 43 63.30 ± 32.22 3.73 <0.001 * 34 12.85 ± 9.01 1.29 0.102

a 36 36.63 ± 26.75 41 11.36 ± 7.47

Mar 2008 na 40 68.90 ± 29.26 5.61 <0.001 * 34 13.29 ± 6.48 0.85 0.200

a 34 32.47 ± 22.50 35 11.82 ± 8.33

Apr 2008 na 47 57.27 ± 29.89 1.23 0.112 43 16.69 ± 10.44 0.14 0.443

a 46 51.19 ± 29.74 44 16.29 ± 8.72

nd no data, no A. mellifera foraged in this period

143

CONSIDERAÇÕES FINAIS

144

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Existe uma ampla literatura demonstrando que a biologia reprodutiva das

Mimosoideae é um tema de notável complexidade. As características florais, e seu papel na polinização, são moduladas por um acordo entre muitas restrições internas e externas influenciadas pela genética, filogenia, ontogenia, arquitetura floral, e pelos requisitos fisiológicos da homeostase, reprodução, defesas e mecanismos de atração (Schrire 1989).

As limitações de tempo para o desenvolvimento de um projeto em nível de Mestrado nos permitiram estudar somente alguns dos aspectos dessa complexa ‘equação’ em Pityrocarpa moniliformis (Benth.) Luckow & Jobson. A seguir serão brevemente destacadas algumas limitações encontradas na análise ou na metodologia aplicadas durante a realização dessa pesquisa e também sugeridos estudos adicionais.

Este estudo mostrou que a fenodinâmica de P. moniliformis apresentou algumas diferenças com relação àquela observada em outras Mimosoideae de Caatinga e em plantas de ambientes sazonalmente secos. Por exemplo, em nível populacional, as fenofases se estenderam por todo o período de observação, caracterizando um padrão do tipo contínuo

(sensu Newstron et al. 1994). Algumas das discrepâncias podem estar relacionadas com o grau de antropização relativamente elevado da área de estudo ou com os efeitos do El Niño de 2007. Também houve somente uma moderada correlação entre as fenofases e as variáveis climáticas, o que não necessariamente indica pouca relação entre clima e fenologia em P. moniliformis . Por exemplo, os efeitos sinérgicos da atuação de diferentes componentes abióticos não são considerados em análises de correlação simples, amplamente utilizadas em estudos fenológicos. Assim, essas análises podem não descrever com precisão a relação entre os eventos fenológicos e o clima. Portanto, nessa espécie os fenorritmos podem estar relacionados ao impacto integrado de diferentes fatores

145 climáticos. Além disso, Newstrom et al. (1994) e Bencke & Morellato (2002) ressaltam que a fenodinâmica em plantas tropicais é complexa, apresentando padrões irregulares e de difícil reconhecimento, principalmente em estudos de curto prazo. Nesse sentido, a fenologia de P. moniliformis continua sendo acompanhada na área de estudo e nós planejamos para os próximos três anos divulgar um estudo comparativo (inicado em

Novembro de 2007) com uma segunda área de amostragens em Tucano, Bahia, para melhor compreensão dos ciclos fenológicos dessa espécie. Nessa perspectiva, a análise fenológica será discutida separadamente dos dados aqui apresentados no capítulo 1, e também considerando-se o extenso volume de dados que foram englobados no escopo desse capítulo, o que inviabilizaria (ou dificultaria) sua publicação na forma como aqui optou-se por apresentá-los.

Este estudo também indicou que em P. moniliformis , a auto-incompatibilidade e a andromonoicia somam-se a outras características que têm sido reiteradamente elencadas na literatura como importantes para o aumento na eficiência da polinização cruzada (e.g., pólen organizado em políades, relação morfométrica de ca. 1:1 entre a superfície estigmática e cada políade, e uma relação pólen:óvulo elevada). Alguns aspectos da biologia floral e do sistema de polinização dessa espécie merecem estudos adicionais.

A análise da receptividade estigmática poderá ser subsidiada por outros métodos de colorimetria, como o que utiliza o reagente de Baker (Dafni & Maués 1998), e que mostrou-se eficiente em Acacia mearnsii De Wild. (Stiehl-Alves & Martins 2008). Isso é importante para confirmar se a formação do poro estigmático observada em P. moniliformis coincide de fato com o período receptivo.

Embora tenha sido demonstrada uma entomofilia generalista com ênfase na melitofilia para a polinização, sugere-se que futuros estudos avaliem a importância de lepidópteros crepusculares e noturnos no sucesso reprodutivo dessa espécie. Considerando-

146 se que o néctar foi o recurso mais procurado pelos potenciais polinizadores, também há necessidade de se estudar os padrões de secreção nessa espécie, inclusive no período noturno, quando é bastante utilizado por mariposas. Para tanto, sugere-se que seja utilizada uma metodologia eficaz na avaliação de flores com um pequeno volume de néctar (e.g.,

Morrant et al. 2008), uma vez que a utilização de protocolos usuais em estudos de néctar não nos permitiram abordar esse aspecto. Além disso, torna-se importante avaliar a funcionalidade das glândulas das anteras nesse sistema, considerando-se que nosso estudo indicou que elas podem atuar tanto na emissão de odor quanto na oferta de algum tipo de recompensa para os Thysanoptera e Coleoptera.

Flores e inflorescências podem ser considerados habitats espacialmente discretos nos quais pode ocorrer competição, predação, ou efeitos indiretos. Como foi observado em

P. moniliformis , muitos artrópodos podem ser atraídos às flores pela oferta de néctar, pólen ou presas, ou ainda outros tecidos florais (e.g., estames, ovários, sementes). Muitos deles também podem utilizar as inflorescências como abrigo ou como locais de ovoposição, desenvolvimento ou acasalamento. Por outro lado, muitas formigas, principalmente aquelas agressivas e abundantes, podem potencialmente interferir com quaisquer desses usos, repercutindo na composição e abundância da comunidade de visitantes e inquilinos florais.

Embora interações entre formigas e visitantes florais tenham recebido uma crescente atenção nos últimos anos, ainda pouco se sabe sobre o seu efeito na reprodução da planta hospedeira. O presente estudo demonstrou que, no sistema Camponotus -

Pityrocarpa moniliformis -polinizadores, as formigas interferem marcadamente no componente quantitativo ( sensu Herrera 1989) da polinização, reduzindo a frequência e duração (no caso de A. mellifera ) de visitas de potenciais polinizadores. Nesse caso, nós sugerimos que as interações agonísticas observadas entre formigas e polinizadores podem

147 ser motivadas pela proximidade do recurso forrageado (néctar extra-floral e floral, respectivamente) por ambas as guildas nos ramos de P. moniliformis .

O experimento utilizado foi eficiente na exclusão de formigas e permitiu identificar que nos ramos onde formigas (e outros insetos não-alados) foram seletivamente excluídas houve uma produção siginicativamente menor de frutos imaturos, frutos maduros e sementes, quando comparados aos ramos patrulhados por formigas. A análise desses resultados, juntamente com outras características da biologia reprodutiva de P. moniliformis , conduziram à hipótese de que o comportamento agressivo de formigas

Camponotus contra as abelhas (exceto as Hylaeus spp.) deve contribuir com uma maior movimentação desses indivíduos entre copas, potencialmente ampliando o fluxo gênico

(mediado pelo pólen ‘exportado’) e, consequentemente, incrementando a taxa de formação de frutos e sementes.

Nossos resultados corroboram outros estudos demonstrando um impacto negativo de formigas nas visitas de polinizadores (e.g., Tsuji et al. 2004; Blancafort & Gómez 2005;

Ness 2006; Lach 2008), mas também diferem de alguns outros onde foi verificado um impacto negativo das interações formigas-polinizadores na reprodução da planta hospedeira (e.g., Blancafort & Gómez 2005; Ness 2006). Nesse sentido, sugere-se que a mesma metodologia seja aplicada a outras populações de P. moniliformis visando avaliar o quão disseminadas são essas interações e se o seu efeito positivo para o sucesso reprodutivo da planta se reproduz em condições ambientais distintas.

A funcionalidade dessas associações relativamente difusas no nível populacional é muito pouco conhecida, e informações nesse domínio são cruciais para entender melhor o papel da biodiversidade interativa (‘interaction biodiversity’, sensu Thompson 2005). Elas também são importantes para o delineamento de estratégias de conservação em habitats crescentemente expostos a distúrbios e fragmentação (Lewinsohn et al. 2005) e, nesse

148 sentido, recomenda-se comparar a expressão dessas interações formiga-planta-polinizador em áreas com diferentes graus de antropização. Além disso, sugere-se que a nossa hipótese de que a ampliação do fluxo polínico entre plantas possa ser mediada por interações agonísticas entre formigas e polinizadores seja testada em outros sistemas.

Finalmente, estudos comparativos sobre as interações formiga-polinizador utilizando-se outras plantas mirmecófilas são indicados para avaliar a frequência e a magnitude dos efeitos dessas interações no sucesso reprodutivo das plantas. Nesse caso, muitas das Mimosoideae são bem indicadas, uma vez que suas flores são generalistas, comumente visitadas por um amplo espectro de animais e, por apresentarem nectários extra-florais, são também comumente associadas com formigas.

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