ABSTRACT
Introduction: Body size is an essential trait for endotherms to face the physiological requirements of cold, so there is a tendency to large body size at high altitudes and latitudes, known as Bergmann's rule. However, the validity of this ecomorphological rule to small-bodied endotherms across altitudinal gradients is poorly known. Objective: To understand the effects of environmental variation on body size, we assessed whether interspecific variation in body size of small tropical endotherms follows Bergmann's rule along tropical altitudinal gradients. Methods: We compiled data on elevational ranges and body masses for 133 species of hummingbirds of Colombia. We then assessed the association between body mass and mid-point of the altitudinal distribution using phylogenetic generalized least squares (PGLS) analyses under different evolutionary models. Results: We found a decelerating rate of evolution for body size since the Early Burst model of evolution provided a better fit to body mass data. For elevational range, we found a slow and constant rate since Pagel's lambda model provided a better fit to the mid-point of the altitudinal distribution data. Besides, phylogenetic regression analysis indicated that body mass and the altitudinal range of hummingbirds are associated through the phylogeny, with a positive but slight association (R2= 0.036). Conclusions: We found that body mass and altitude of hummingbirds are positively related, which is in agreement with expectations under Bergmann's rule. However, this association was weaker than expected for small and non-passerine birds like hummingbirds. Thus, our results suggest that environmental changes across altitudinal gradients do not strongly influence body mass in small tropical endotherms as hummingbirds.
Introducción: El tamaño corporal es un rasgo importante para determinar la respuesta de los endotermos a los requerimientos que exigen las zonas frías, por lo cual se espera una tendencia hacia el incremento del tamaño corporal al aumentar la altitud y la latitud. Sin embargo, se conoce poco acerca de la validez de esta regla ecomorfológica, conocida como la regla de Bergmann, para endotermos pequeños en gradientes altitudinales tropicales. Objetivo: Con el fin de entender los efectos de la variación ambiental sobre el tamaño corporal, se evaluó sí la variación interespecífica en la masa corporal de endotermos tropicales pequeños se ajusta a la regla de Bergmann a lo largo de gradientes de elevación. Métodos: Se compilaron datos sobre los rangos de distribución altitudinal y los tamaños corporales de 133 especies de colibríes en Colombia. Posteriormente, se evaluó la asociación entre la masa corporal y el punto medio de distribución altitudinal de los colibríes mediante análisis de mínimos cuadrados generalizados filogenéticos (PGLS) bajo diferentes modelos evolutivos. Resultados: La evolución de la masa corporal se ajustó mejor a un modelo de evolución Early Burst, mientras que el rango de elevación al modelo evolutivo lambda de Pagel; lo que indica que la tasa de evolución es desacelerada para el tamaño del cuerpo, mientras es lenta y constante para el rango de elevación. Además, el análisis de regresión filogenética indica que la masa corporal y el rango de elevación están positiva y ligeramente asociados (R2 = 0.036). Conclusiones: De acuerdo con lo esperado por la regla de Bergmann, los resultados indican que los colibríes tienden a ser más grandes a mayores altitudes. Sin embargo, esta asociación es más débil de lo esperado para aves no paseriformes de tamaño pequeño como los colibríes.Por lo tanto, los resultados sugieren que las variaciones ambientales a lo largo de gradientes de elevación no tienen una influencia fuerte sobre el tamaño corporal de endotermos pequeños como los colibríes.
Subject(s)
Animals , Body Weights and Measures , Passeriformes/growth & development , Altitude , ColombiaABSTRACT
In tropical trees, forest fragmentation has been shown to affect mating and gene flow patterns. Mobile dispersal vectors should be less sensitive to fragmented landscapes and may ameliorate the genetic effects of forest fragmentation on plant populations. To test this hypothesis, we analyzed gene flow patterns in Symphonia globulifera, a tropical tree species with highly mobile pollinators and seed dispersers in the Osa Peninsula in southern Costa Rica. We used microsatellites to study genetic diversity and realized gene flow patterns between a continuous forest and a forest fragment. We found high levels of genetic diversity in adults and seedlings at both sites. Parentage analyses suggest near-neighbor matings and frequent long-distance gene flow events. Half the progeny beneath an adult was not sired by that tree and the majority of established seedlings were the result of long-distance gene dispersal. Gene flow from the forest into the fragment was more common than from the fragment into the continuous forests. Despite long distance gene flow events, seedling spatial genetic structure was stronger and extended further in the forest fragment likely due to limited seed dispersal. We conclude that fragmentation affects gene flow in this tropical tree and may compromise its genetic diversity in forest fragments even for a species with mobile pollen and seed vectors.
En árboles tropicales se ha demostrado que la fragmentación del bosque afecta los patrones de apareamiento y reduce el flujo génico. Las especies forestales cuyos dispersores y polinizadores son capaces de moverse largas distancias sobre ambientes alterados, serán menos sensibles a los efectos de la fragmentación y podrán intercambiar genes regularmente entre fragmentos. Para probar esta hipótesis, en la Península de Osa en el sur de Costa Rica, estudiamos los patrones de flujo génico de Symphonia globulifera, una especie de árbol tropical con polinizadores y dispersores de semillas altamente móviles. Utilizamos microsatélites para estudiar la diversidad genética y los patrones de flujo génico entre un bosque continuo y un fragmento de bosque. Encontramos altos niveles de diversidad genética tanto en adultos como en plántulas. Los análisis de parentesco indican apareamiento entre vecinos cercanos, sin embargo el flujo génico a larga distancia es frecuente. La mitad de la progenie debajo de un adulto no es engendrada por ese árbol y la mayoría de las plántulas establecidas son el resultado del flujo génico a larga distancia. El flujo de genes desde el bosque continuo hacia el fragmento era más frecuente que el movimiento inverso. A pesar del flujo génico a larga distancia, hay diferencias en frecuencias alélicas entre plántulas y la estructura espacial era más fuerte y se extendía a mayor distancia en el fragmento, probablemente por una dispersión limitada de semillas. Concluimos que la fragmentación afecta los patrones de flujo génico en esta especie de árbol tropical y puede afectar su diversidad genética en paisajes fragmentados, inclusive para una especies con polinizadores y dispersores con alta movilidad.
ABSTRACT
AbstractPitcairnioideae is the second most diverse subfamily of bromeliads (Bromeliaceae), a group exclusive to tropical regions of the New World. Pitcairnioid bromeliads have floral traits assumed to promote outcrossing through biotic pollination systems; however, the reproductive biology of most of the species of this group has not been documented. Pitcairnia heterophylla is an epiphytic (seldom saxicolous) bromeliad occurring from Southern Mexico, into the Northern Andes. We studied the pollination and breeding system of P. heterophylla in an epiphytic population at a mountain forest in Costa Rica from January to April 2013. We performed hand pollination experiments (agamospermy, autonomous self-pollination, hand self-pollination and hand cross-pollination) on 89 flowers from 23 individuals (3-6 flowers per individual) in 2013 flowering season. Nectar production was measured on 18 unvisited flowers of six individuals with a hand-held refractometer. Simultaneously, floral visitors were recorded on eight individuals with trail cameras for a total of 918 hours (115 ± 52 hours per individual, mean ± SE). Under natural conditions, seed set (540.4 ± 55.2) was similar to manually selfed flowers (516.3 ± 41.5) and autonomously selfed flowers (521.1 ± 29.0), but lower to manually outcrossed flowers (670.2 ± 31.3). The flowers of P. heterophylla are self-compatible, capable of autonomous pollination, and non-agamospermous. Intrafloral self-pollination is facilitated by adichogamy and lack of floral herkogamy. The scentless red flowers of P. heterophylla with tubular corollas and nectar production suggested ornithophilic pollination which was confirmed by video recording of 46 hummingbird visits. The most common floral visitor was the short-billed hummingbird Lampornis calolaemus which accounted for 78 % of the visits. However, the visitation rate during the flowering season was low (0.6 visits per day per plant). Selfing in P. heterophylla might be explained as a mechanism of reproductive assurance and to reduce interspecific pollen flow with taxonomically unrelated plants.
ResumenLa subfamilia Pitcairnioideae es la segunda más diversa de las bromelias (Bromeliaceae), un grupo exclusivo de la región Neotropical. Las bromelias pitcairnioideas poseen rasgos florales que se asume promueven el exo-cruzamiento a través de sistemas de polinización biótica; sin embargo, la biología reproductiva de la mayoría de especies de este grupo no se ha documentado. Pitcairnia heterophylla es una bromelia epífita (raramente saxícola) que se encuentra en el sur de México, América Central y el norte de los Andes. Se estudió la polinización y el sistema de apareamiento de una población P. heterophylla en un bosque montano en Costa Rica entre enero y abril 2013. Se realizaron cuatro experimentos de polinización (agamospermia, auto-polinización espontánea, auto-polinización manual, exo-polinización manual) en 89 flores de 23 individuos (3-6 flores por individuo). Se cuantificó la producción de néctar de 18 flores en seis individuos con un refractómetro. Simultáneamente, se registraron los visitantes florales de ocho individuos en el campo con ayuda de cámaras trampa por un total de 918 horas (115 ± 52 horas por individuo, promedio ± ES). Bajo condiciones naturales la producción de semillas fue similar (540.4 ± 55.2) a la producción de las flores auto-polinizadas manualmente (516.3 ± 41.5) y las flores auto-polinizadas espontáneamente (521.1 ± 29.0), pero fue menor a las flores exo-cruzadas (670.2 ± 31.3). Las flores de P. heterophylla son auto-compatibles, con alta capacidad de polinización espontánea y sin capacidad de agamospermia. La auto-polinización intra-floral es facilitada por la ausencia de dicogamia y hercogamia floral. Las flores rojas, sin aroma, con corola tubular y con producción de néctar sugirieron polinización por ornitofilia, lo que se confirmó con el registro de 46 visitas por colibríes (Apodiformes: Trochilidae). El visitante floral más común fue Lampornis calolaemus (78 % de las visitas). A pesar de esto, la tasa de visitas durante el periodo de estudio fue baja (0.6 visitas por día por planta). La capacidad de autofecundación de P. heterophylla puede ser explicada como un mecanismo de aseguramiento reproductivo, así como para reducir el flujo de polen inter-específico de plantas taxonómicamente no relacionadas.
ABSTRACT
ResumenLa distribución y abundancia de la familia Trochillidae generalmente estan influenciadas por la floración y fenología de las plantas de las que se alimentan, principalmente en bosques primarios, por lo que los cambios en la cobertura de la vegetación pueden afectar a sus poblaciones. Se analizó la distribución geográfica y se caracterizó el hábitat para 22 especies residentes de colibríes presentes en el estado de Guerrero con base en el uso de suelo y vegetación de INEGI Serie IV (2007-2010). Los modelos de distribución se generaron con ayuda del Algoritmo Genético para la Producción de Conjuntos de Reglas (GARP), usando los registros históricos de colecciones científicas y trabajo de campo (2001-2009), en combinación con variables climáticas y topográficas. De las 22 especies modeladas, seis son endémicas a México, mismo número de especies que se encuentran en alguna categoría de riesgo. La mayor concentración potencial de la riqueza (14-20 especies), endemismo (5-6 especies) y especies en riesgo de colibríes (5-6 especies) está en la provincia biótica de la Sierra Madre del Sur. No obstante, la distribución potencial de la mayor parte de los colibríes se presenta en ambientes alterados o agroecosistemas resultado de los cambios en el uso del suelo. Solo en el caso de Campylopterus hemileucurus, Lamprolaima rhami y Heliomaster longisrostris, su distribución potencial es mayor en áreas de vegetación primaria. Las áreas de mayor concentración de colibríes no corresponden con las Áreas de Importancia para la Conservación de las Aves en Guerrero, lo que confirma que pese a su diversidad y su extrema popularidad, desde la perspectiva conservacionista los colibríes han recibido relativamente poca atención.
AbstractThe distribution and abundance of species of Trochillidae family is usually influenced by the flowering and phenology of plants used as a feeding source, mainly in primary forest, so that changes in vegetation cover could impact their populations. We analyzed and characterized the geographical distribution and habitat for 22 species of resident hummingbirds in the state of Guerrero using the vegetation and the land use map of INEGI Series IV (2007-2010). Distribution models were generated with the Genetic Algorithm for Rule Set Production (GARP), using historical records of scientific collections and fieldwork (2001-2009), in combination with climatic and topographic variables. Of the 22 modeled species, six are endemic to Mexico, the same number of species found in a risk category. The highest concentration with regards to richness (14-20 species), endemism (5-6 species) and number of threatened species of hummingbirds (5-6 species) occurred in the biotic province of Sierra Madre del Sur. However, the potential distribution of most of the hummingbirds occurred in disturbed sites or agroecosystems, as a result of changes in land-use. For Campylopterus hemileucurus, Lamprolaima rhami and Heliomaster longisrostris, their potential distribution was highest in areas of primary vegetation. Areas of high hummingbirds presence do not coincide with the Important Bird Areas proposed for bird conservation in Guerrero, considering that, despite its diversity and its extreme popularity, from the conservation perspective hummingbirds have received relatively little attention. Rev. Biol. Trop. 64 (1): 363-376. Epub 2016 March 01.