I

Biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia

ignea en condiciones de semicultivo en Guasca

Cundinamarca

MÓNICA ADRIANA CUERVO MARTINEZ

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Departamento de Biología

Bogotá D.C Colombia

2012

II

Biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia

ignea en condiciones de semicultivo en Guasca

Cundinamarca

MÓNICA ADRIANA CUERVO MARTINEZ Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:

MAGISTER EN CIENCIAS BIOLOGÍA

Director:

PhD. Doctor Biología Rodrigo Bustos Singer

Codirectora:

PhD. Doctora Ecología Maria Argenis Bonilla Gómez

Línea de Investigación:

Ecología Grupo de Investigación:

Biología de Organismos Tropicales

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Departamento de Biología

Bogotá D.C Colombia

2012

III

DEDICATORIA

A mis Padres Armando Enrique Cuervo Moyano y Luz Nelida Martínez de Cuervo. Por

su apoyo incondicional durante el desarrollo de este trabajo.

A mis hermanas Luz Angela Cuervo Martínez y Nubia Cristina Cuervo Martínez. Por su

apoyo, ejemplo de compromiso y dedicación. Por mostrarme que las cosas si se

pueden lograr.

A Rodrigo Bustos Singer. Por sus valiosas enseñanzas sobre las orquídeas, su

dirección y su apoyo para la realización de este trabajo.

A María Argenis Bonilla Gómez. Por sus valiosas enseñanzas sobre las orquídeas y la

ecología, su apoyo incondicional para la realización de este trabajo y su codirección.

Por mostrarme el maravilloso mundo de las orquídeas y de la ecología.

A mis amigos, Eliana Martínez Pachón, Mary Luz Yaya Lancheros, Sandra Sabogal

Rodríguez, Nubia Orozco, Amalfy Anacona, Juan Manuel Carvajalino Fernández,

Argelina Blanco, María Inés Moreno Pallares, Natalia Luque por su apoyo para la

realización de este trabajo.

Al semillero de estudiantes del Grupo Biología de Organismos Tropicales del

Departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia (Yandy, Felber,

Catalina, Camila, Darío, Andrea, Dionne, Katherine, Laura, Priscilla, Simón) por su

curiosidad intelectual y su escepticismo.

Mónica Adriana Cuervo Martínez

IV

Agradecimientos RODRIGO BUSTOS SINGER, PhD. Profesor. Universidade Federal do Rio

Grande do Sul (Brasil). Por la dirección del trabajo.

MARIA ARGENIS BONILLA GOMEZ Ph D. Profesora Asociada del

Departamento de Biología. Directora del Grupo de Investigación Biología de

Organismos Tropicales de la Universidad Nacional de Colombia. Por la

codirección del trabajo.

MANFRED AYASSE. Profesor. Grupo Ecología Química. Instituto de Ecología

Experimental. Universidad de ULM. Alemania. Por sus valiosas sugerencias y

enseñanzas sobre el apasionante mundo de la ecología química.

KEVIN DAVIES. Profesor. Cardiff University, Gales, Reino Unido. Por la

asesoría para realizar las fotografías de microscopia electrónica.

INTEGRANTES DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN BIOLOGÍA DE

ORGANISMOS TROPICALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.

Por el apoyo humano y académico en el desarrollo del trabajo de campo y

laboratorio.

LABORATORIO DE INVESTIGACIONES EN BIOLOGÍA VEGETAL.

DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.

Por la infraestructura para el desarrollo de la fase de laboratorio.

INTEGRANTES DEL GRUPO DE ECOLOGIA

EXPERIMENTAL.UNIVERSIDAD DE ULM ALEMANIA. Por sus sugerencias y

enseñanzas sobre el mundo de la ecología química.

V

LABORATORIO DE DIFRACTOMETIA DE RAYOS X. DEPARTAMENTO DE

FISICA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Por las facilidades para

realizar las mediciones de reflectancia espectral de las flores.

EDUARD ROMERO. Profesor Departamento de Química. Universidad Nacional

de Colombia. Por permitirme el acceso al laboratorio de Difractometria.

JHON PAVAS. Técnico operario. Laboratorio Difractometria de Rayos X:

Departamento de Física. Por su apoyo y entrenamiento para realizar las

reflectancia de las flores.

GRUPO ADITIVOS NATURALES DE AROMA Y COLOR-GANAC.

Departamento de Química. Universidad Nacional de Colombia. Por facilitarme

la infraestructura y ayudarme a realizar los análisis químicos.

CORALIA OSORIO ROA. PhD. Profesora Asociada. Departamento de

Química. Universidad Nacional de Colombia. Por su apoyo para la realización

de los análisis de ecología química.

ALICIA ROMERO FRIAS. Estudiante de Doctorado Química. Universidad

Nacional de Colombia. Por su apoyo y entrenamiento para los análisis químicos

en el laboratorio.

DIRECCION DE INVESTIGACION SEDE BOGOTA. UNIVERSIDAD

NACIONAL DE COLOMBIA. Por la financiación. Convocatoria apoyo de la DIB

a tesis de investigación en posgrados.

LUIS EDUARDO ALVAREZ. Por permitirme el acceso y todo el apoyo

brindado para realizar la fase de campo de mi tesis en su finca Villa Rosa en

Guasca, Cundinamarca.

ROBERTO CARRASCAL. Por permitirme el acceso y todo el apoyo brindado

para visitar su finca Carrascal en Hierbabuena, Cundinamarca y realizar

algunos premuestreos.

BIBIANA. Por todas la facilidades brindadas durante la fase de campo en la

Finca Villa Rosa en Guasca.

VI

MARIA INES MORENO PALLARES. Por su apoyo para la identificación de los

insectos visitantes y polinizadores.

HUGO RIVERA. Por su ayuda en la identificación de los insectos visitantes y

polinizadores.

EDUARDO AMAT. Profesor. Universidad Nacional Sede Medellín. Por su

colaboración para la identificación de la mosca polinizadora.

FRANCISCO JAVIER SERNA CARDONA. Profesor asociado. Departamento

de Agronomía. Universidad Nacional de Colombia. Por su colaboración para la

identificación de la mosca polinizadora.

CAROLINA BECERRA. Bióloga. Laboratorio de Investigaciones en Biología

Vegetal. Departamento de Biología. Universidad Nacional de Colombia. Por su

colaboración para la fase final de trabajo de laboratorio.

JORGE LUIS DE LAS SALAS ALI. Por la elaboración de los dibujos de las

plantas, detalles de las flores y proceso de polinización.

ENRIQUE POVEDA. Por su apoyo para adquirir material de las orquídeas y

sus enseñanzas sobre el apasionante mundo de las orquídeas.

DERY CORREDOR. Laboratorio de Caracterización MEB. Universidad de los

Andes. Por su ayuda en la realización de las fotografías de microscopia

electrónica.

GABRIEL PINILLA. Por la revisión y sugerencias del anteproyecto.

A mis amigos Eliana, Mary, María Inés, Sandra, Nubia, Argelina, Juan Manuel,

María Inés, Natalia fuente de inspiración y de crítica de este trabajo. Gracias a

todas aquellas personas que contribuyeron de una u otra manera a la

realización del presente trabajo.

1

RESUMEN

Las banderitas (Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea) son orquídeas

ornamentales y muy apreciadas por cultivadores aficionados y coleccionistas

(Leathers, 2007). En Colombia, la presión de colecta sobre estas especies ha

sido enorme y pocas poblaciones naturales sobreviven en los departamentos

de Boyacá (Arcabuco- Paramo de Berlín, Duitama) y Santander (entre Málaga

y Bucaramanga), estas poblaciones son reducidas y de difícil acceso. Razón

por la cual se encuentran en el apéndice II de CITES. Las banderitas

representan un buen modelo ecológico para comprender la ecología de la

polinización en las demás especies del género.

Poco se sabe sobre su biología reproductiva, sistema reproductivo y

polinización y parte de lo que consta en la literatura es incompleto (Van der Pijl

y Dodson, 1966) ya que se ha enfocado en la parte de biología básica pero no

han abordado el componente de ecología química necesario para avanzar en la

comprensión de la ecología de la polinización por engaño de estas plantas. Un

conocimiento detallado de la biología reproductiva de estas especies es

necesario para pensar en posibles planes de manejo y de recuperación de

poblaciones naturales o en planes de reintroducción.

En este marco el objetivo general del proyecto fue estudiar la biología

reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea en condiciones de

semicultivo. La polinización de estas dos especies de Masdevallia se estudió

en individuos semicultivados al aire libre en la Finca Villa Rosa ubicada en el

Municipio de Guasca, Cundinamarca.

Con el fin de entender los mecanismos de polinización de estas dos orquídeas

se plantearon las siguientes preguntas de investigación: ¿Cómo es la

morfología floral funcional y la fenología de M. coccinea y M. ígnea?, ¿Cómo es

la estrategia de polinización de M. coccinea y M. ignea?, Cuál es el sistema

reproductivo M. coccinea y M. ignea, ¿Quién o quiénes son los visitantes y

polinizadores de estas dos especies de orquídea y cuál es la conducta de los

2

mismos?, ¿Cuáles son las claves visuales y químicas de las dos especies de

orquídeas?.

La metodología general del proyecto se enmarcó en el estudio de la morfología

floral, fenología, identificación del sistema reproductivo, identificación de

visitantes y polinizadores, claves visuales y químicas de M. coccinea y M.

ignea. La morfología floral se analizó por medio de fotografía digital, pruebas

histoquímicas, morfometría y MEB. La fenología se analizo realizando

seguimiento del porcentaje de individuos en cada fenofase a lo largo de 5

meses. La identificación del sistema reproductivo se realizó mediante la

aplicación de los tratamientos de polinización natural, autopolinización

espontánea, autopolinización inducida, polinización cruzada y agamospermia.

La identificación de visitantes y polinizadores se realizó mediante transectos y

específicamente para los polinizadores se realizó análisis de las genitalias y

perfiles de comportamiento. Adicionalmente, se analizó la eficiencia de la

polinización mediante los índices de Nilsson y de Scopece. Las claves

visuales se analizaron mediante un espectrofotómetro Cary Win registrando la

reflectancia espectral de las diferentes partes florales en el rango de longitud

de onda de 200 a 800nm. Los volátiles de las flores en antesis se analizaron

mediante la técnica de microestracción en fase sólida y posterior realización de

cromatografía de gases.

Los resultados principales de la morfología floral funcional mostraron que los

sépalos dorsal y lateral fueron más largos en M. coccinea en comparación a M.

ignea, pero las coloraciones de las partes florales de esta última fueron más

intensas y su labelo fue más largo. En las dos especies el labelo estuvo

articulado a la columna y no se encontró presencia de néctar ni osmoforos.

Los resultados de la fenología reproductiva mostraron que los patrones

fenológicos de las dos especies fueron asincrónicos y los resultados de los

sistemas reproductivos que las dos especies fueron autocompatibles y

dependientes del polinizador. En relación con los visitantes M.coccinea fue

visitada por 15 morfoespecies de artrópodos y M. ignea por 7 morfoespecies

3

dentro de las cuáles se identifico como polinizador a una mosca hembra de la

familia Drosophillidae cuyos comportamientos más frecuentes fueron caminar,

copular y alimentarse. Por otra parte, en relación a las claves visuales M.

coccinea y M. ignea reflejaron en todos los rangos de longitud de onda el UV,

azul y el rojo. En cuanto a las claves químicas los resultados mostraron que

los compuestos de las flores en ántesis están en concentraciones bajas sin

notas olfativas fuertes y fueron diferentes para las dos especies y salieron en

tiempos de retención diferentes.

Finalmente las conclusiones del trabajo fueron que: los sistemas de

polinización de M. coccinea y M. ignea pueden corresponder a engaño

alimentario, los patrones fenológicos de M. coccinea y M. ignea fueron

asincrónicos, M. coccinea y M. ignea fueron autocompatibles y dependientes

del polinizador. M. coccinea y M. ignea fueron polinizadas por una mosca

hembra de la familia Drosophilidae. En cuanto a las claves visuales en M.

coccinea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el azul (500nm)

y en el rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos en el violeta

(446nm), el azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde (500nm), el

amarillo (542nm), el naranja (600nm) y el rojo, la columna en el violeta, el azul

y el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejan en

el ultravioleta (<400nm). Mientras que en M. ignea los sépalos laterales

reflejaron la mayoría de la luz en el rojo (700 nm) y en menor proporción en el

verde (500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm), el sépalo dorsal en el

rojo, el verde, el amarillo y el naranja, los pétalos en el rojo, la columna y el

labelo en el azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna en el rojo y el labelo

en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron en el ultravioleta

(<400nm).

Las flores en antesis de M. coccinea produjeron los compuestos Volátiles

Orgánicos (VOC) Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno (Sesquiterpeno), Metil

Salicilato, mientras que las flores en antesis de M. ignea los compuestos fueron

2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona.

Palabras Clave: Masdevallia coccinea, Masdevallia ignea, Biología

Reproductiva, Polinización, Guasca.

4

ABSTRACT

Masdevallia coccinea and the Masdevallia ignea “banderitas” are ornamental

orchids which are very prized by amateur farmers and collectors (Leathers

2007). In Colombia, the harvest pressure on these species has been enormous

and few natural populations survive in the departments of Boyacá (Arcabuco -

of Berlin Parámo, Duitama) and Santander (between Málaga and

Bucaramanga), in which these populations are reduced and of difficult access.

For this reason these species are in the II appendix of CITES. The “banderitas”

represent an ecological good model to understand the ecology of the pollination

in the other species of the genus, however, little is known on their reproductive

biology and pollination and the literature about this is incomplete (Van der Pijl y

Dodson, 1966) since it has been focused on the basic biology but no approach

has been made in relation to the component of chemical ecology, which is

necessary to advance in the understanding of the ecology of the pollination by

deceit of these plants. A detailed knowledge of the reproductive biology of these

species is important in order to think about possible management plans and

natural populations recovery or in plans of reintroduction.

Under this framework, the goal of the project was to study the biology of the

pollination of the Masdevallia coccinea and the Masdevallia ignea

(Pleurothallidinae) under semicultivation conditions. The pollination of these two

species of Masdevallia was studied outdoors in cultivated individuals in the Villa

Rosa farm located in the Municipality of Guasca, Cundinamarca (Colombia).

With the purpose of understanding the mechanisms of pollination of these two

types of orchids the following investigation questions were made: What is the

floral functional morphology and the phenology of the M. coccinea and the M.

ignea like?, which is the pollination strategy and what is the reproductive system

of the M. coccinea and the M. ignea like?, Which are the visitors and pollinators

of these two kinds of orchid species and what is their behavior like?, Which are

the visual and chemical cues of these two kinds of orchid species?

The general methodology of the project was centered in the study of the floral

morphology, phenology, identification of the reproductive system and visitors

5

and pollinators identification, visual and chemical cues of M. coccinea and M.

ignea. The floral morphology was analyzed by digital photography,

morphometry and MEB. The phenology was made by following the percentage

of individuals in eah fenofase around 5 months. The identification of the

reproductive system was evaluated with the treatments of Natural Pollination,

Spontaneous Pollination, Self-pollination, cross-pollination and agamospermy.

The visitors and pollinators were identified with transects and behaviour profiles.

Furthermore, was tested the pollination efficiency using Nilsson and Scopece

index. The visual cues of flower parts was evaluated through an Cary Win

spectrophotometer across 200 to 800 nm. The volátiles of flowers was

identified using the Solid Phase Microextraction and then the Gas

chromatography

The main results were differences in color and length of dorsal and lateral

sepals between M. coccinea and M.ignea. These parts were more longer in

M.coccinea however the lip was more longer in M.ignea. On the other hand

both species had lip articulated to the columna but without nectar and

osmophores. The phenology patterns were asynchronous between these two

orchids and according with the reproductive system they were selfcompatible

and dependent of pollinators. M. coccinea was visited by 15 morphospecies and

M. ignea by 7 morphospecies of insects and both were pollinizated by a female

fly (Diptera: Drosophilidae)who stayed in the flowers to walked, feeded and

copulate. On the other hand the flowers of M. coccinea and M. ignea reflected

through of all wavelength such as UV, blue and red. The volatiles of flowers of

M. coccinea y M. ignea were different in different retention times and with low

amounts and olfactory notes.

Finally in summary we propose that maybe the pollination systems of

M.coccinea an M.ignea could be a food deceptive systems. The phenology

patterns were asynchronous between these two orchids, and they were

selfcompatible and dependents of pollinators. These two orchids were

pollinizated by a a female fly (Diptera: Drosophilidae). On the other hand these

two orchids reflected through of all wavelength such as UV, blue and red. These

orchids produced different volatiles M. coccínea Styreno, 1 Hexanal,

6

Cariofileno and Methyl Salicilate in contrast M. ignea produced 2 –Heptanal, 1-

Hexanol, Benzaldehyde and Acetophenone.

Key Words: Masdevallia coccinea, Masdevallia ignea, Reproductive Biology,

Pollination, Guasca.

7

CONTENIDO

LISTA DE TABLAS ........................................................................................................................ 9

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... 10

1. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 13

1.1 General .............................................................................................................................. 13

1.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 13

2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................ 14

3. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................... 19

3.1 Área de Estudio ................................................................................................................. 19

3.2 El género Masdevallia ....................................................................................................... 20

3.3 Especies estudiadas .................................................................................................... 21

3.3.1 Masdevallia coccinea Linden ex Lindl. ................................................................... 21

3.3.2 Masdevallia ignea Rchb.f. ....................................................................................... 22

3.4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Y CAMPO .................................................... 23

3.4.1 MORFOLOGÍA FLORAL......................................................................................... 23

3.4.2 HISTOQUIMICA ...................................................................................................... 24

3.4.3 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO .................................................... 25

3.4.4 FENOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN ................................................................. 25

3.4.5 VISITANTES Y POLINIZADORES FLORALES ..................................................... 28

3.4.6 PERFILES DE COMPORTAMIENTO DE LOS POLINIZADORES ........................ 29

3.4.7 EFICIENCIA DE POLINIZADORES ....................................................................... 30

3.4.8 SISTEMA REPRODUCTIVO .................................................................................. 31

3.4.9 ESTIMULOS VISUALES- REFLECTANCIA ESPECTRAL FLORAL ..................... 33

3.4.10 VOLATILES FLORES EN ANTESIS -MICROEXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA

(SPME)…….. ....................................................................................................................... 34

4. RESULTADOS .................................................................................................................... 36

4.1 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia coccinea .......................................................... 36

4.2 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia coccinea ........................................................ 38

4.3 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia ignea ............................................................... 39

4.1 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia ignea ............................................................ 39

4.3 HISTOQUIMICA ........................................................................................................... 42

4.4 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO ......................................................... 42

4.5 FENOLOGÍA ................................................................................................................ 45

4.6 SISTEMA REPRODUCTIVO ....................................................................................... 49

4.7 VISITANTES ................................................................................................................ 49

4.8 DESCRIPCION DEL POLINIZADOR........................................................................... 52

4.9 COMPORTAMIENTO DEL POLINIZADOR ................................................................. 55

4.10 MECANISMO DE POLINIZACION .............................................................................. 56

4.11 ACOPLE MORFOLÓGICO .......................................................................................... 58

8

4.12 EFICIENCIA DE POLINIZADORES............................................................................. 59

4.13 ESTÍMULOS VISUALES-REFLECTANCIA ESPECTRAL DE LAS FLORES ............. 60

4.14 VOLÁTILES DE LAS FLORES EN ÁNTESIS .............................................................. 62

4.15 SINÓPSIS DE LOS RESULTADOS ............................................................................ 64

5. DISCUSIÓN ......................................................................................................................... 66

6. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 71

7. PERSPECTIVAS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 73

8. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 74

9

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Características morfológicas florales que promueven la polinización

cruzada………………………………………………………………………………………..15

Tabla2. Estados Fenológicos estudiados en M. coccinea y M. ignea………………….24

Tabla 3. Comportamientos observados en el muestreo focal en el polinizador en un

periodo de

20minutos……………………………………………………………………………………...26

Tabla 4. Pruebas para evaluar el sistema de reproducción en la angiospermas

(modificado de Dafni, 2001,

2005)…………………………………………………………………………………..............29

Tabla 5. Caracterización de los parches de M. coccinea y M.

ignea…………………………..........................................................................................33

Tabla. 6. Resultados de la Prueba U de Mann Whitney para las variables

morfométricas de las flores de M. coccinea y M. ignea (AS= Ancho del Sinsepalo,

AOB= Ancho del orificio en la base, AOA= Ancho del orificio en la base, ALA= Ancho

del labelo en el

ápice)………………………………………………………………………………................39

Tabla 7. Resultados prueba de Kolmogorov-Smirnov. Estadístico de contraste número

de individuos en cada fenofase. en M. coccinea y M.

ignea………………………………………………………………………………………….44

Tabla 8. Tabla 8. Porcentaje de frutos producidos en cada tratamiento para M.

coccinea y M. ígnea………………………………………………………………………….45

Tabla 9. Morfoespecies de insectos visitantes en las flores de M. coccinea y M.

ignea………………………………………………………………………………… ………47

Tabla 10. Comparación de las medidas de éxito reproductivo de M. coccinea y M.

ignea (Fr= Flores con polinario removido, Ft= Flores Totales y Fp= Flores

Polinizadas)…………………………………………………………………………………..54

Tabla 11. Índices de Retención de los compuestos encontrados en las dos especies de

orquídeas………………………………………………………………………..…………….58

Tabla 12. Comparación de las características de M. coccinea y M.

ignea……………………………………………………………………………………………59

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.Ubicación del sitio de estudio. Municipio de Guasca Cundinamarca. .......................... 19 Figura 2. Finca Villa Rosa. Municipio de Guasca-Cundinamarca. Se observa el bosque y los

parches de M. coccinea y M. ignea al interior del mismo. .......................................................... 20 Figura 3. Flor de Masdevallia coccinea Linden ex Lindl. ............................................................ 22 Figura 4. Flor de Masdevallia ignea Rchb.f. ................................................................................ 23 Figura 5. Flores embolsadas de Masdevallia ignea para los tratamientos de polinización, y

marcadas para el seguimiento fenológico. Fotografías Mónica Cuervo. .................................... 31 Figura 6. Imagen equipo Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro (Varian Inc) con

esfera reflectiva difusa interna en el cual se realizaron las medidas de reflectancia espectral de

las flores. Laboratorio Difracción de Rayos X, Departamento de Física. Universidad Nacional de

Colombia. .................................................................................................................................... 34 Figura 7. Montaje de microextracción en fase sólida (SPME): A) M. coccinea, B) Control y C) M.

ignea realizado en el laboratorio de Aromas del Departamento de Química de la Universidad

Nacional de Colombia. ................................................................................................................ 35 Figura 8. Partes de Masdevallia coccinea. Ilustración Botánica: J.de las Salas. ..................... 37 Figura 9. Estructura de la flor de Masdevallia coccinea. A) Flor, B) Detalle de la flor en vista

transversal, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F) Columna, G) Capuchón

de la antera, H) Polinios. Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo. ..................................... 38 Figura 10. Masdevallia ignea. Ilustración Botánica: J.de las Salas. ........................................... 41 Figura 11. Estructura de la flor de Masdevallia ignea. A) Flor, B) Detalle de la flor en vista

transversal, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F) Columna, G) Polinios.

Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo. .............................................................................. 41 Figura 12. Micromorfologia de las flores de Masdevallia coccinea. A) Columna, B) detalle de la

columna, C)Pétalo, D) Labelo E)Sépalo Dorsal, F) Detalle sépalo dorsal, G) Sépalo lateral, H)

Polinio. ......................................................................................................................................... 43 Figura 13. Micromorfologia de las flores de Masdevallia ignea. A) Columna B) Pétalo C) Detalle

del Pétalo, D) Sépalo Dorsal E) Detalle Sépalo Dorsal F) Sépalo lateral G) Labelo H) Polinio. 44 Figura 14. Duración de cada Fenofase para M. coccinea y M. ignea. N=100. .......................... 45 Figura 15. Duración de las fenofases de M. coccinea ................................................................ 46 Figura 16. Duración de las Fenofases de M. ignea. ................................................................... 47 Figura 17. Porcentaje de flores en antesis de M. coccinea y M. ígnea en relación con la

precipitación (estación climatológica GUASCA cercana a la finca Villa Rosa, Datos multianuales

1990-2010) .................................................................................................................................. 48 Figura 18. Morfoespecie de la familia Drosophilidae hembra con el polinio de M. coccinea

adherido al escutelo. ................................................................................................................... 52 Figura 19. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae hembra: A) cuerpo entero, B) detalle

de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la genitalia. La distancia entre cada

línea verde representa 1 mm de longitud. ................................................................................... 53 Figura 20. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae macho: A) cuerpo entero, B) detalle

de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la genitalia. La distancia entre cada

línea verde representa 1 mm de longitud. ................................................................................... 54 Figura 21. Perfiles de comportamiento de morfoespecie1 Drosophilidae por el correspondiente

histograma de frecuencias de los comportamientos observados para hembras y machos. ...... 55 Figura 22. Mecanismo de Polinización en M. coccínea .............................................................. 57 Figura 23. Acople Morfológico entre la longitud de labelo (LL) y la columna (LC) de M. coccinea

y M. ignea y la longitud del cuerpo de la mosca hembra polinizadora (Drosophilidae). Los

bigotes representan la desviación estándar. ............................................................................... 58 Figura 24. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. coccinea ......................... 61 Figura 25. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. ignea .............................. 62 Figura 26. Cromatograma flor en antesis M. coccinea ............................................................... 62 Figura 27. Cromatograma flor en antesis M. Ignea..................................................................... 63

11

INTRODUCCION

El estudio de los rasgos de la historia de vida de los organismos analiza las

diferencias en la inversión energética en crecimiento y desarrollo, reproducción

y supervivencia. El estudio de estos rasgos permite relacionar la adecuación

con aspectos como la evolución y las presiones de selección que actúan sobre

las especies (Stearns, 1992).

En este sentido, el estudio de la biología reproductiva de las especies es un

elemento esencial para comprender la evolución de los rasgos de la historia de

vida y para proponer acciones de manejo y conservación de especies de

interés y que se encuentren en la categoría de amenazadas.

El género Masdevallia pertenece a la subtribu Pleurothallidinae Lindl ex G.Don,

la cual es la más grande en número de especies de las subtribus con

aproximadamente 4000 especies neotropicales y 28 géneros, que representan

del 15 al 20% de las especies de la familia entera (Dressler, 1993). La mayoría

de las especies de este género son epifitas, que crecen en bosque montanos

lluviosos en el trópico, en altitudes entre los 1500 y los 2500 metros sobre el

nivel del mar, en ambientes sujetos a humedad diaria, lluvia o neblina y una

humedad relativa de aire entre 80 y 90%. Algunas especies son también

terrestres o litofiticas (Abele, 2006). Este género se extiende desde Bolivia a

México y comprende cerca de 330 especies, siendo Colombia uno de los

centros de mayor diversidad (Fernández, 1971; Koniger y Koniger, 1995; Luer,

2000; Ortiz 1995 y 2000, Abele, 2007).

En este contexto, se estudio la biología reproductiva de dos especies de

orquídeas del género Masdevallia, específicamente a las banderitas

(Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea) las cuales son orquídeas

ornamentales, muy apreciadas por cultivadores aficionados y coleccionistas

(Leathers, 2007).

12

En Colombia, la presión de colecta sobre estas especies ha sido enorme y

pocas poblaciones naturales sobreviven en los departamentos de Boyacá

(Arcabuco- Paramo de Berlín, Duitama) y Santander (entre Málaga y

Bucaramanga); estas poblaciones son reducidas y de difícil acceso. Las

banderitas representan un buen modelo ecológico para comprender la ecología

de la polinización en este género y son bastante carismáticas por su

importancia como ornamentales.

Poco se sabe sobre su biología reproductiva y polinización y parte de lo que

consta en la literatura es incompleto (Van der Pijl y Dodson, 1966) ya que se ha

enfocado en la parte de biología (morfología) básica pero no han abordado el

componente de ecología química necesario para avanzar en la comprensión de

la ecología de la polinización en estas plantas. Un conocimiento detallado de la

biología reproductiva de estas especies es necesario para proponer planes de

manejo y de recuperación de las poblaciones naturales.

En este contexto se estudio la Biología reproductiva de M. coccinea y M. ignea

en condiciones de semicultivo en Guasca Cundinamarca.

13

1. OBJETIVOS

1.1 GENERAL

Estudiar la biología reproductiva de Masdevallia coccinea y Masdevallia ignea

en condiciones de semicultivo en la finca Villa Rosa Guasca Cundinamarca.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Describir la morfología floral funcional de M. coccinea y M. ignea.

Describir la fenología de M. coccinea y M. ignea.

Identificar el sistema reproductivo de M. coccinea y M. ignea.

Identificar los visitantes y polinizadores de M. coccinea y M. ignea.

Describir las claves visuales de las flores de M. coccinea y M. ignea.

Identificar los volátiles producidos por las flores en antesis de M.

coccinea y M. ignea.

14

2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

Rasgos de Historias de Vida

Los rasgos de historias de vida son características de los organismos, tales

como el tamaño y la edad para alcanzar la madurez, el esfuerzo reproductivo,

el número y tamaño de los descendientes y la longevidad, las cuales inciden

directamente en la reproducción o en la supervivencia (Stearns,1992). Otras

características adicionales están relacionadas con la fecundidad de los

individuos, determinada por la distribución de recursos para la reproducción, el

sistema reproductivo y la disponibilidad de polinizadores (Bonilla et al. 2005).

El estudio de los rasgos de historias de vida de los organismos incluye las

diferencias en la inversión energética en crecimiento y desarrollo, reproducción

y supervivencia. El estudio de la variación entre especies en estos patrones

permite relacionar la adecuación con aspectos como la evolución y las

presiones de selección que actúan sobre las especies. Además permite,

establecer los compromisos a que se ven sometidas las especies, dentro de los

cuales uno de los más estudiados es el Costo Reproductivo que relaciona la

disminución en la supervivencia y el crecimiento debido a la inversión en la

reproducción.

Biología Reproductiva

El estudio de los sistemas sexuales en las plantas permite el entendimiento de

los mecanismos de flujo genético dentro y entre las poblaciones (Dafni, 2002,

2005). El estudio de la biología floral incluye: la morfología, la viabilidad de

polen, la receptividad estigmática, germinación de polen y el desarrollo del

polen en el estilo. Las plantas que requieren del servicio de polinizadores para

formar frutos y semillas viables se consideran polinizador-dependientes.

Aquellas que no requieren de los servicios de agentes polinizadores se

denominan polinizador-independientes. Las que son capaces de producir frutos

15

y semillas viables a partir de auto-polinizaciones se denominan

autocompatibles. Las plantas incapaces de formar frutos y semillas viables a

partir de auto polinizaciones se consideran auto incompatibles (Singer et al.

2006).

La Polinización

El análisis de la polinización tiene dos componentes: las plantas y los

visitantes. Las plantas presentan estrategias de historia de vida que en algunos

casos son adaptaciones para atraer y mantener visitantes florales. Los

visitantes florales pueden actuar como vectores de polen aprovechando las

recompensas ofrecidas por las flores y en alguna medida también adaptan sus

estrategias de historia de vida a las condiciones que las plantas les ofrecen

(Harder y Thompson, 1989; Bronstein, 1995). El éxito de la polinización, la

producción de semillas fértiles y en general el valor adaptativo de los individuos

de la especie dependen de las diferentes características de las flores. Estas

características de las flores están relacionadas con su biología floral,

morfología, claves visuales relacionadas con la reflectancia espectral de sus

diferentes partes (relación entre el flujo luminoso reflejado y el flujo luminoso

incidente) y claves químicas (néctar, resinas, compuestos aromáticos, aceites)

relacionadas con los volátiles que ellas producen para atraer a sus

polinizadores (Chittka y Raine, 2006; Arnold et al.2010; Burger et al. 2010).

Adicionalmente, estos y otros factores, como la eficiencia relativa en la

transferencia de polen por parte de cada uno de los diferentes polinizadores,

afectan tanto la proporción de flores que se convierten en frutos con semillas

viables (fertilidad o función femenina) como el número de granos de polen que

llegan a estigmas receptivos y fertilizan óvulos (fertilidad o función masculina)

(Harder y Thompson, 1989). Esta eficiencia en la transferencia del polen esta a

su vez relacionada con: el acople morfológico entre la morfología de la flor y la

morfología del polinizador, el comportamiento del polinizador relacionado con

los eventos (comportamientos instantáneos de corta duración como el contacto

antenal, sonidos, saltos) y estados (comportamientos durables en el tiempo,

como el cortejo, la copula, ovoposición, búsqueda de pareja); los cuales

resumen unidades comportamentales y permiten la elaboración de perfiles de

16

comportamiento (Vidal, 2009), para caracterizar los mecanismos de

polinización.

Sistemas de Polinización por Engaño

Una parte significativa de las orquídeas que han sido estudiadas hasta el

presente no presentan ningún tipo de recompensa a los polinizadores (Van der

Pijl y Dodson, 1966; Dressler 1993; Johnson et al. 1999; Schiestl, 2005;

Pellegrino et al.2005; Jersakova et al. 2006, 2007; Pansarin et al. 2008). El

mimetismo sexual (o pseudocópula), es, quizá, el tipo más sofisticado de

polinización por engaño, en Orchidaceae. Sin embargo, existen otros tipos de

engaño, tal vez menos elaborados, pero no menos interesantes.

Una parte significativa de las orquídeas terrestres europeas y africanas

presentan espolones o nectarios aparentes que, sin embargo, no contienen

néctar. Estas flores suelen tener coloraciones vivas y perfumes agradables que

atraen a los polinizadores (Van der Pijl y Dodson 1966, Dressler 1993,

Jersakova et al. 2006). Sin embargo, los polinizadores, después de un cierto

tiempo de contacto con las flores, parecen ser capaces de “aprender” y asociar

los atributos de estas flores con ausencia de recompensas florales. Así, la

polinización y fructificación en estos taxones es moderada o baja y se limita a

las primeras flores producidas en la población (Neyland y Wilcock, 1995). Se

han propuesto diversas ideas sobre el posible valor adaptativo de la ausencia

de néctar (Jersakova et al, 2006).

Para algunos autores, la ausencia de recompensas puede promover la

polinización cruzada, pues obligaría al polinizador a visitar más de una planta.

Otros autores han demostrado que basta adicionar (artificialmente) néctar en

flores sin recompensa para aumentar dramáticamente el número de visitas. Se

han propuesto varios tipos de engaño para Orchidaceae: 1) Engaño alimentario

(las flores presentan atributos que atraen polinizadores en busca de comida), 2)

Engaño sexual (ya explicado), 3) Engaño del lugar de oviposición (la flor imita

el substrato de oviposición del polinizador) y 4) pseudoantagonismo

(supuestamente las flores imitan machos de insectos. Otros machos

17

polinizarían las flores intentando ahuyentar al “falso macho”). Este último tipo

de engaño es muy cuestionable y nunca se ha documentado con rigor. En el

caso de algunas orquídeas australianas supuestamente polinizadas de este

modo, ya hay evidencias convincentes de que en realidad se trata de

mimetismo sexual y que los zánganos polinizadores en realidad intentan

copular con las flores (Jersakóva et al. 2006).

Las principales hipótesis de cómo el engaño podría incrementar la adecuación

en plantas son: asignación de recursos a la producción de flores y semillas y

altos niveles de polinización cruzada. Esta última se explicaría debido a la visita

de polinizadores que inspeccionan pocas flores y que como resultado puede

favorecer que la exportación de polen sea más eficiente. Lo cual sugiere que el

engaño floral es particularmente benéfico cuando los polinizadores son

abundantes pero que cuando los polinizadores son consistentemente raros la

selección puede favorecer una recompensa de néctar o un cambio a la

autopolinización (Jersakóva et al. 2006). La condición “sin recompensa “ es

derivada en Orchidaceae y probablemente surgió más de una vez; las

orquídeas más “basales” (Apostasioideae) ofrecen polen como recompensa y

no forman polínios; el segundo grupo “más basal” (Vanilloideae) ofrece néctar

(Singer et al. 2006).

De otra parte, Kindlmann y Jersacova (2005) estudiaron el éxito reproductivo

de Orchis morio en diferentes años y localizaciones y proponen que la

promoción de plantas con flores que ofrezcan néctar que ocurran en el mismo

lugar, más que el aumento de la presencia de polinizadores puede ser una

estrategia de polinización promisoria para especies de orquídeas que no

ofrezcan recompensa.

Sistemas Reproductivos

Los sistemas reproductivos de las plantas pueden clasificarse en

autocompatibles (capaces de producir frutos y semillas viables a través de

autopolinización) y autoincompatibles (incapaces de producir frutos y semillas

viables a través de autopolinización) (Tabla.1).

18

Tabla 1. Características morfológicas florales que promueven la polinización

cruzada

Característica Descripción

Dioecia

Las flores estaminadas y pistiladas son producidas en

individuos diferentes

Hercogamia

La presentación y recepción del polen están separadas

temporalmente (Endress, 1994; Singer, 2002, Singer y

Sazima, 2004).

Protandria/

Protoginia

Es una clase de dicogamia donde la función masculina

precede temporalmente la función femenina. Las flores actúan

primero como donadoras de polen y después de un periodo de

tiempo como receptores de polen (Singer y Sazima, 2001a,

2001b, Singer, 2002, Singer y Koehler, 2003a, Jersácova y

Johnson, 2007).

Algunos de los ejemplos de protandria en orquídeas son: Prescottia stachyodes

(Prescottinae), y Sauroglossum elatum (Spiranthinae) y Mormodes elegans

(Catasetinae: Epidendroide). En el género Catasetum se encuentra dioecia

funcional con flores masculinas y femeninas producidas en individuos

separados (Singer y Sazima, 2001a, 2001b, Singer, 2002, Singer y Koehler,

2003a, Jersácova y Johnson, 2007).

19

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 ÁREA DE ESTUDIO

Esta investigación se realizó entre febrero de 2009 y junio de 2010 en la Finca

Villa Rosa ubicada en el Municipio de Guasca-Cundinamarca (04°52′00″N y

73°52′59″W, Fig. 1) a 2600 metros, con una precipitación media mensual de

65.7 mm, una temperatura media de 13.2oC y una humedad relativa de 85.3%,

el pico de precipitación se presenta en el mes de mayo (98.3 mm). Los

registros de precipitación media, temperatura media y humedad relativa de los

meses muestreados los proporcionó el Instituto de Hidrología, Meteorología y

Estudios Ambientales de Colombia–IDEAM, a través, de la estación

climatológica GUASCA cercana a la finca Villa Rosa, Datos multianuales 1990-

2010. En el semicultivo los individuos de Masdevallia se encuentran en

remanentes de bosque que ha conservado el dueño de la finca, sembradas en

tierra y mezcladas con otras orquídeas (Fig. 2).

Figura 1.Ubicación del sitio de estudio. Municipio de Guasca (Cundinamarca).

20

Figura 2. Finca Villa Rosa. Municipio de Guasca-Cundinamarca. Se observa el

bosque y los parches de M. coccinea y M. ignea al interior del mismo.

3.2 EL GÉNERO MASDEVALLIA

El género Masdevallia pertenece a la subtribu Pleurothallidinae Lindl ex G.Don,

la cual es la más grande en número de especies de las subtribus con

aproximadamente 4000 especies neotropicales y 28 géneros, que representan

del 15 al 20% de las especies de la familia entera (Dressler, 1993). La mayoría

de las especies de este género son epifitas, que crecen en bosque montanos

lluviosos en el trópico, en altitudes entre los 1500 y los 2500 metros sobre el

nivel del mar, en ambientes sujetos a humedad diaria, lluvia o neblina y una

humedad relativa de aire entre 80 y 90%. Algunas especies son también

terrestres o litofiticas (Abele, 2006).

Este género se extiende desde Bolivia a México y comprende cerca de 330

especies, siendo Colombia uno de los centros de mayor diversidad (Fernández,

1971; Koniger y Koniger, 1995; Luer, 2000; Ortiz 1995 y 2000, Abele, 2007).

Existen muy pocos datos publicados sobre la polinización de Masdevallias. Van

der Pijl y Dodson (1966) documentaron algunos casos de polinización por

moscas “como-drosófilas” en M. erythochaete y moscas no identificadas en M.

fractiflexa. Al mismo tiempo, los autores sugirieron que algunas especies de

perianto rojizo a rosado (como es el caso de M. coccinea y M. ignea) son

polinizadas por colibríes. Observaciones inéditas indican que especies con

21

flores de aroma frutado (como M. floribunda) son, de hecho, polinizadas por

moscas Drosophilidae, lo mismo que Masdevallia infracta (del Brasil).

Observaciones inéditas efectuadas en agosto de 2008 y abril de 2009 en la

región de Guasca y Yerbabuena (Cundinamarca), junto con material fotográfico

gentilmente cedido por el orquidófilo aficionado Luis Eduardo Álvarez, indican

claramente que las banderitas (nombre popular para M. coccinea y M. ignea)

son polinizadas por moscas y no por colibríes, como fue sugerido por Van der

Pijl y Dodson (1966).

La polinización por moscas parece ser la regla en las orquídeas de la subtribu

Pleurothallidinae (Dressler, 1993). Hasta ahora, no se ha detectado néctar u

otras secreciones en las flores frescas de M. coccinea y M. ignea. Por lo tanto,

se presume que se trata de un sistema de polinización por engaño.

Los banderitas se caracterizan por presentar dos polinios (400 - 1500 µm),

lateralmente aplanados y en forma de triangulo de elongado a comprimido,

caudiculas comúnmente elaboradas, superficie comúnmente cubierta con

elastovicina, escultura ciliada a puntada, o granulada a gemada (Stenzel,

2000).

3.3 ESPECIES ESTUDIADAS

3.3.1 Masdevallia coccinea Linden ex Lindl.

Orchidaceae Lindenianae 5, n. 26. 1846.

Sinónimos

Masdevallia lindenii André

Masdevallia venusta Schltr.

Se distribuye en Colombia en Cundinamarca, Santander y Norte de Santander,

en un rango altitudinal entre 2600 y 3500 metros (Calderón y Farfán, 2003). Es

una orquídea semiterrestre clonal, de 38,5 cm de longitud, en la cual cada hoja

produce flores solitarias terminales, cada pedicelo está acompañado de una

bráctea de color beige que acompaña el desarrollo del botón. Cada flor nace

22

lateralmente de una hoja a partir de la planta. Cada flor consta de tres sépalos

grandes connados de color rosado oscuro, los sépalos tienen en promedio una

longitud de 45 mm. Los sépalos laterales tienen la misma forma, pero el sépalo

dorsal es más largo y más delgado y está inclinado hacia arriba. Los sépalos

terminan en una punta aguda (Fig. 3).

Figura 3. Flor de Masdevallia coccinea Linden ex Lindl.

3.3.2 Masdevallia ignea Rchb.f.

The Gardeners' Chronicle Agricultural Gazette 1: 482. 1871. (Gard. Chron.)

Se distribuye en Colombia en Norte de Santander entre los 2950 y 3130

metros, se encuentra en la cordillera oriental en cercanías de la Sierra Nevada

del Cocuy (Calderón y Farfán, 2003). Es una orquídea semiterrestre, de 25,3

cm de longitud, cada hoja produce flores solitarias terminales, una bráctea de

color beige acompaña el desarrollo del botón. Cada flor nace lateralmente de

una hoja a partir de la planta. Cada flor consta de tres sépalos grandes

connados de color rojo oscuro (Fig.4), los sépalos laterales tienen en promedio

una longitud de 36 mm. Los sépalos laterales tienen la misma forma, pero el

sépalo dorsal es más largo y más delgado y está inclinado hacia abajo. Los

Sépalo

Dorsal

Sépalo

lateral

Tubo

Sepalino

Ovario

23

sépalos laterales terminan en una punta poco aguda (Chavarro, 2005, Bonilla

et al.2006).

Figura 4. Flor de Masdevallia ignea Rchb.f.

3.4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Y CAMPO

3.4.1 MORFOLOGÍA FLORAL

En flores frescas de las dos especies, se realizó la caracterización de la

morfología floral por medio de cortes de las diferentes partes florales (sépalos,

pétalos, labelo, columna, capuchón de la antera y polinios), observación al

estereoscopio, dibujos a escala (técnica lápiz, rapidografo y acrílico) y

fotografías de microscopía digital. Las fotografías se realizaron con una cámara

digital Nikon Coolpix 950 y un estereoscopio Nikon SMZ800 en el Laboratorio

de Investigaciones en Biología Vegetal del Departamento de Biología de la

Universidad Nacional de Colombia.

Adicionalmente, se analizo la morfometria floral para diferenciar las flores de

M. coccinea y M. ignea midiendo 21 variables morfológicas (N= 10-20

dependiendo de la disponibilidad y estado) en flores frescas en antesis con un

Sépalo

lateral

Sépalo Dorsal

Tubo Sepalino

Ovario

24

Calibrador análogo (marca Spi 2000 Agudeza 0,1 mm). Las variables

morfológicas utilizadas fueron: I) las relacionadas con el despliegue floral tales

como: Largo del Sépalo Dorsal (LSD), Ancho del Sépalo Dorsal (ASD), Largo

del Sépalo Lateral (LSL), Ancho del Sépalo Lateral (ASL), Largo Fusión de los

Sépalos Laterales (LFS), Ancho del Sinsepalo (AS). II) Las relacionadas con el

acceso de los visitantes y/o polinizadores a la flor: Largo del Tubo Sepalino

(LTS), Largo del Ovario (LO), Ancho del Tubo Sepalino en la Base (ATSB),

Ancho del Tubo Sepalino en el ápice (ATSA). III) Las relacionadas con el

mecanismo de polinización y el acople morfológico entre la flor y el polinizador

(facilitan o imposibilitan la polinización): Longitud del Labelo (LL), Ancho del

Labelo en el Ápice (ALA), Ancho del labelo en la Base (ALB), Largo del Pétalo

Lateral (LPL), Ancho del Pétalo Lateral (APL), Largo del Capuchón del Polinio

(LCP), Ancho del Capuchón del Polinio (AC), Largo del Polinio (LP), Ancho del

Polinio (AP), Largo de la columna (LC), Ancho de la columna (AC), Largo de la

Fusión del Labelo a la Columna (LFL). Estas variables se utilizaron siguiendo a

Knyasev et al (2000).

Posteriormente, se analizó la estadística descriptiva (promedio, desviación

estándar, valores máximo y mínimo), coeficiente de variación, correlación entre

las variables (Spearman). Se analizó la normalidad de los datos y luego se

realizó el análisis paramétrico de U de Mann Whitney para probar si existían

diferencias significativas los valores promedio de las variables entre las dos

especies

3.4.2 HISTOQUIMICA

Para determinar la presencia de recompensas y evidenciar la presencia de

glándulas secretoras (nectarios, osmoforos y glándulas), se sumergieron cinco

flores de cada especie de Masdevallia por 20 minutos en una solución 1/1000

de rojo neutro en agua destilada y se observo al estereoscopio la presencia de

puntos rojos que denotaran la presencia de nectarios en la superficie de

25

sépalos, pétalos y puntos de inserción de los mismos al ovario. Además, se

sumergieron flores (2) en agua destilada como control (Davies et al, 2003;

Dafni et al, 2005).

3.4.3 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO (MEB)

Para evidenciar la presencia de tricomas y glándulas en las superficies de

sépalos, pétalos, columna, labelo y polinios que no fueron visibles con la

fotografía digital, se realizaron fotografías de MEB, los cuales son

fundamentales en el reconocimiento táctil de los insectos. Las muestras de

sépalo lateral, sépalo dorsal, columna, pétalo, labelo y polinios fueron

separadas de la flor, fijadas en gluteraldehído por 24 horas, luego

deshidratadas en una serie de alcohol de graduación creciente (50%,

70%,100%), dejando actuar el alcohol por períodos de 15 minutos siguiendo el

protocolo de Davies et al (2003, 2008). Posteriormente, se pasaron por un

secador de punto crítico (SAMDRI®-795), se montaron sobre portaláminas, se

realizó la metalización con oro (Metalizador Dentom Vacuum Desk IV) y

finalmente las fotografías respectivas (Microscopio Electrónico de Barrido JEOL

JSM-6490LV) con una resolución de 3.0 nm. Las fotografías se realizaron en el

Laboratorio de Microscopia Electrónica de Barrido de la Universidad de los

Andes. Posteriormente, las fotografías se observaron detalladamente para

detectar la presencia de tricomas y glándulas (Davies et al, 2003)

3.4.4 FENOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN

Se analizo la fenología de la reproducción para estudiar el patrón fenológico de

M. coccinea y M. ignea (picos y valles de floración y fructificación), la duración

de fases individuales y la duración total de la reproducción en relación con la

precipitación. Se realizó el registro fenológico cada 15 días a 263 ramets

marcados de M. coccinea y 163 ramets de M. ignea durante cinco meses,

contabilizando el número de flores abiertas, el número de flores polinizadas, el

numero de flores con polinios removidos, el número de flores senescentes, el

26

número de frutos y la proporción de flores que se convirtieron en frutos, así

como la duración de cada uno de estas fenofases. Se definieron las fenofases

de botón (cuando los sépalos estuvieron cerrados) flor en antesis (cuando el

sépalo dorsal estuvo separado del labelo y la hendidura del labelo estuvo

expandida) flor senescente (cuando el sépalo dorsal desarrollo puntos cafés y o

se marchito o colapso) y fruto (cuando se evidencio el desarrollo del ovario)

(Tabla 2).

27

Tabla 2. Estados Fenológicos estudiados en M. coccinea y M. ignea

Estado Características Fotografía

Botón en

Inicio

Botón de color verde comenzando a

salir paralelo a la bráctea que lo

sostiene.

Botón

Verde

Botón de color verde comenzando a

salir de la bráctea que lo sostiene de

forma arqueada

Botón Rojo

o morado

Botón de color rosado o rojo con el

sépalo dorsal aun fusionado a los

sépalos laterales

Botón Botón de color rojo o morado con el

sépalo dorsal separado de los

sépalos laterales

Botón inicio

de apertura

Botón de color rojo o morado con el

sépalo dorsal separado de los

sépalos laterales y estos últimos

comenzando a separarse

Flor en

antesis

Flor expuesta totalmente con los

sépalos laterales totalmente

separados y el sépalo dorsal hacia

abajo (M. ignea) y hacia arriba (M.

coccinea)

Flor

Senescente

La Flor esta senescente y se está

iniciando la formación del fruto en la

base de la flor

Fruto Fruto color verde oliva (M. ignea) y

color morado (M. coccinea). Nótese

que el fruto de M. ignea es más

ancho que largo a diferencia del

fruto de M. ignea que es más largo

28

que ancho

Para el análisis de los datos de la fenología se realizaron gráficas con los

porcentajes de individuos en cada una de las fenofases (botón, flor abierta, flor

senescente y fruto) y graficas de la duración de la fenofase de antesis en

relación a la precipitación multianual (1990-2010). Se compararon los patrones

fenológicos de las dos especies mediante la prueba de Kolmogorov.

3.4.5 VISITANTES Y POLINIZADORES FLORALES

En el área de trabajo se realizaron 2 transectos de 100 metros recorriendo los

parches identificados durante los cinco meses de muestreo. Se realizarán

observaciones quincenales de los visitantes florales en entre las 8:00 AM y las

4:00 PM, se realizaron fotografías y videos, para un total de 100 horas de

observación. Los insectos que se comprobó que fueron capaces de remover

y/o depositar polinios se consideraron polinizadores. Aquellos que visitaron las

flores sin remover y/o depositar polinios se consideraron visitantes no-

polinizadores. Los visitantes y polinizadores se capturaron mediante colecta

manual. Los visitantes y polinizadores se identificaron con la ayuda de claves

taxonómicas y consulta a expertos (Borror et al. 1989).

Los polinizadores se identificaron montándolos en alfileres entomológicos y

aclarando los especímenes sumergiéndolos en una solución de hidróxido de

potasio K(OH) al 10% por 36 horas y luego observando al estereoscopio las

genitalias para identificar si los polinizadores eran machos o hembras.

Adicionalmente, se analizo la morfometria de los polinizadores de M. coccinea

y M. ignea midiendo 17 variables morfológicas en machos y hembras (N= 10)

con un Calibrador análogo (marca Spi 2000 Agudeza 0,1 mm). Las variables

morfológicas utilizadas fueron las diagnósticas para la familia: longitud del

cuerpo, longitud del tórax, ancho tórax, largo abdomen, ancho abdomen, largo

cabeza, ancho cabeza, longitud antena, longitud ala, ancho suturaptilinal, largo

vibrisa oral, distancia de la muesca proximal a la humeral, distancia de la

muesca distal a la humeral, distancia de la RM al borde del ala, distancia de la

RCMU al borde del ala, largo del tarsómero 1 posterior, largo seta frontoorbital

posterior (Brown et al, 2009). Estas variables están relacionadas con la

29

accesibilidad a las flores de las orquídeas, el forrajeo (posibilidad de encontrar

el recurso) y la posibilidad de detectar los estímulos químicos que produzcan

las flores. Posteriormente, se analizó la estadística descriptiva (promedio,

desviación estándar)

3.4.6 PERFILES DE COMPORTAMIENTO DE LOS POLINIZADORES

Una vez identificados los polinizadores se realizaron observaciones

preliminares ad libitum (a voluntad) del comportamiento del polinizador para

diferenciar los comportamientos en eventos y estados. Los eventos están

relacionados con comportamientos instantáneos de corta duración como el

contacto antenal, mientras que los estados son comportamientos durables, en

periodos de tiempo largos como la copula. A partir de este muestreo preliminar

se realizo un muestreo focal continuo durante 20 minutos con 50 repeticiones y

se establecieron cinco unidades comportamentales (Vidal, 2009) (Tabla 3).

Tabla 3. Comportamientos observados en el muestreo focal en el polinizador

en un periodo de 20 minutos.

Convención Actividad

(estado/evento)

C Camina (Estado)

L Se limpia (Estado)

I Reposo (Estado)

A Se alimenta (Estado)

P Copula (Estado )

Luego se establecieron las frecuencias de los comportamientos para graficar

los perfiles de comportamiento mediante histogramas de frecuencias (Vidal,

2009).

30

Las variables tabuladas para caracterizar el comportamiento del polinizador

fueron:

hora de visita

tiempo de permanencia en la flor

comportamiento (camina, se limpia, reposo, se alimenta, copula)

Número de individuos

Posición en la flor (sépalos, pétalos columna, labelo)

Posición de entrada a la flor para estar en contacto con los polinios y el

estigma (de frente o hacia atrás)

Sexo del Polinizador

Observaciones sobre el clima durante la visita

A partir de los resultados obtenidos se elaboraron los perfiles de

comportamiento de la mosca y se analizo el acople morfológico entre las flores

y sus polinizadores.

3.4.7 EFICIENCIA DE POLINIZADORES

Para analizar la eficiencia de los polinizadores independiente del sistema

reproductivo se utilizó el índice de Nilsson , el cuál es un indicador de si

existe pérdida o no de polinios (Neyland y Wilcock, 1998).

=

El éxito reproductivo masculino fue calculado como

donde es el número de flores encontradas con uno o ambos

polinios removidos y es el número total de flores investigadas. El éxito

reproductivo femenino fue calculado como donde es el número de flores

polinizadas (número de flores encontradas con al menos una masula de polen

en el estigma) y Ft es el número total de flores investigadas. Los polinios

removidos en orquídeas usualmente exceden las polinizaciones, por lo tanto la

eficiencia de la polinización puede ser expresada como un radio Fp/Fr más que

31

como una formula. Los valores de la eficiencia de la polinización están entre 0 y

1, en donde 1 representa el máximo y 0 la más baja eficiencia (Scopece et al.,

2010).

3.4.8 SISTEMA REPRODUCTIVO

Con el fin de determinar la autocompatibilidad o autoincompatibilidad de los

sistemas reproductivos de las dos especies de orquídeas se realizaron cinco

tratamientos de polinización (Fig. 5, Tabla 4) en 20 ramets de diferentes

individuos por tratamiento para un total de 100 ramets de cada especie de

Masdevallia. Se utilizaron varillas de alambre para sostener las flores a las

bolsas de polinización y evitar que por el peso de las bolsas las flores se

cayeran.

Finalmente, se analizaron los porcentajes de frutos formados, se realizaron

tablas con los porcentajes de frutos formados en cada tratamiento y pruebas

de diferencias entre los tratamientos.

Figura 5. Flores embolsadas de Masdevallia ignea para los tratamientos de

polinización, y marcadas para el seguimiento fenológico. Fotografías Mónica

Cuervo.

Bolsa de tul

32

Tabla 4. Pruebas para evaluar el sistema de reproducción en la angiospermas

(modificado de Dafni, 2001, 2005).

PRUEBA DESCRIPCIÓN OBJETIVO

Polinización

natural

Polinización en condiciones

naturales. Es la polinización

efectuada naturalmente por los

polinizadores en el ambiente

natural. Las flores no son

embolsadas.

Evaluar la tasa de polinización en

condiciones naturales (%de frutos

sobre flores producidas).

Auto

polinización

espontánea

(control)

Este tratamiento verifica si la flor es

capaz de auto polinizarse en

ausencia de polinizadores. Las

flores son embolsadas.

Medir la necesidad de

polinizadores.

Auto

polinización

inducida

Se autopoliniza la flor con su propio

polinio. Las flores son embolsadas.

Indicar la auto-compatibilidad o

auto- incompatibilidad del sistema

(si la planta es capaz o no de

producir frutos en caso de

autopolinización).

Polinización

cruzada

Las flores se polinizan con el

polinio de otros individuos

genéticamente diferentes (o sea,

excluye a la propagación

vegetativa). Las flores son

embolsadas.

En las plantas autoincompatibles

es el único tratamiento que

produce.

Agamospermia Se emascula* y se embolsa**. Las

flores son embolsadas.

Evaluar la tasa de reproducción no

sexual, excluyendo casos en los

cuales la polinización promueva la

formación de semillas sin

fertilización.

* Emasculación es la extirpación de los polinios y la conservación de las flores

en bolsas a través del lapso de vida floral. * * Embolsamiento: consiste en

33

cubrir previamente las flores (desde que son botones), a través del lapso de

vida floral, con mallas para evitar la visita libre de insectos.

Los análisis estadísticos se realizaron con los paquetes estadístico Past y

SPSS-Statistics19 siguiendo a Guisande et al (2011).

3.4.9 ESTIMULOS VISUALES- REFLECTANCIA ESPECTRAL FLORAL

Con el fin de caracterizar las claves visuales utilizadas por las flores de M.

coccinea y M. ígnea para atraer a sus polinizadores se reporto la reflectancia

espectral. Esta se refiere a la cantidad de energía luminosa reflejada por un

objeto en varios intervalos dentro del espectro de longitudes de onda. Los

factores que afectan la reflectancia espectral son la cantidad de pigmentos,

agua y aire, estructuras internas y estados de maduración y senescencia (Neto

et al. 2009). Por esta razón, las partes de las flores se cortaron en el momento

en que se realizaron las medidas de reflectancia. La reflectancia espectral

difusa de los sépalos laterales, sépalo dorsal, labelo y columna fusionados,

columna, pétalos y labelo de M. coccinea y M. ignea se reporto entre 200 y

800 nm usando un Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro (Varian

Inc) con esfera reflectiva difusa interna. La reflectancia fue calculada para tres

replicas por cada muestra. Se calibro la línea base con un estándar 100%

blanco y luego con un estándar 0% negro (sin nada), los resultados se

obtuvieron a partir del programa CaryWinUV (Tiempo de medida 0,1, intervalo

de datos nm 1, velocidad de barrido nm/min 600). Estos análisis se realizaron

en el laboratorio de Difracción de Rayos X del Departamento de Física de la

Universidad Nacional de Colombia (Fig.6). Posteriormente, se realizaron las

gráficas de reflectancia vs longitud de onda para cada parte y especie de

orquídea.

34

Figura 6. Imagen equipo Varian Cary 5000 UV-Vis-NIR espectrofotómetro

(Varian Inc) con esfera reflectiva difusa interna en el cual se realizaron las

medidas de reflectancia espectral de las flores. Laboratorio Difracción de Rayos

X, Departamento de Física. Universidad Nacional de Colombia.

3.4.10 VOLATILES FLORES EN ANTESIS -MICROEXTRACCIÓN EN FASE

SÓLIDA (SPME)

Con el fin de identificar los compuestos volátiles producidos por las flores, se

utilizo la técnica de microextracción en fase sólida (SPME) para concentrar los

compuestos volátiles de las muestras de flores en antesis de M. coccinea y M.

ignea (Toll et al. 2006). En primer lugar, se realizó un proceso de

estandarización de la técnica de acuerdo al modelo de estudio, (número de

flores, tiempo de exposición, tiempo de equilibrio, montaje, programa, splitlees).

Esta técnica se realizó en el Laboratorio de Aromas del Departamento de

Química a una temperatura de extracción de 20oC (ambiente) y se utilizó

parafinas C6-C26 como patrón para calcular los índices de Kovat. La técnica

consistió en utilizar una fibra triple Divenil benceno/carboxen/polidimetilsiloxano

(DVD/CAR/PDMS) como material absorbente, la cual fue activada previamente

(250 oC por 15minutos). Se realizó un montaje simultáneo con vasos plásticos

cerrados (con tapas) de 12 cm de largo por 8 cm de ancho, estériles

(desinfectados con hipoclorito) en los cuales se colocaron tres flores en antesis

Esfera Reflectiva Difusa

35

sin cortar de tres plantas diferentes de M. coccinea, M. ignea y un blanco (sin

nada, control de aire del laboratorio), se utilizó papel absorbente sin olor para

sujetar el pedicelo de cada flor a cada vaso. Posteriormente, el vaso se fijo a un

soporte metálico mediante un aro metálico, el vaso se perforo con una jeringa

para colocar la fibra la cual se fijo al soporte por medio de una nuez (Fig. 7).

Figura 7. Montaje de microextracción en fase sólida (SPME): A) M. coccinea, B)

Control y C) M. ignea realizado en el laboratorio de Aromas del Departamento

de Química de la Universidad Nacional de Colombia.

El tiempo de exposición fue de 24 horas inicio a las 9:30 am y termino a las

9:30 am del día siguiente, para tener todo el ciclo circadiano de la flor. Tiempo

después del cual el montaje se desmonto y las fibras fueron inyectadas (tiempo

de desorción 5 minutos) en un cromatógrafo Agilent 5975C, con una columna

polar HP Innowax, con un programa de temperatura 40oC temperatura inicial (4

minutos), incremento de 5oC.min-1 hasta 250oC.

Los compuestos fueron identificados por comparación de los espectros de

masa y sus datos de retención cromatográficos con los espectros de las

bibliotecas de sistemas de datos, se calcularon los índices Kovats. Finalmente,

se compararon los cromatogramas de las dos especies de orquídeas con el

control para identificar los compuestos presentes, se compararon los índices

Kovats obtenidos con los reportados por Kondjoyan (1996). Los análisis de CG-

MS fueron realizados en el laboratorio de la empresa DISAROMAS S.A.

A C Fibra SPME B

36

4. RESULTADOS

Los parches de M. coccinea fueron de mayor tamaño en comparación a los

parches de M. ígnea (N=20) (Tabla 5).

Tabla 5. Caracterización de los parches de M. coccinea y M. ignea

Especie Largo (cm) Ancho

(cm)

Área cm2 No Hojas Largo

Hoja

(cm)

Ancho

Hoja

(cm)

M.

coccinea

143

(DE=160.9)

82

DE=90

221177

(DE=37226)

7

(DE=2.1)

17

(DE=2.8)

2.7

(DE=0.6).

M. ignea 87 (DE=90) 51

(DE=25)

5649

(DE=7204)

6(DE=0.7) 21

(DE=5)

3 (DE=1)

4.1 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia coccinea

Presenta una flor solitaria de color rosado oscuro; sépalos dorsal y lateral

conspicuos y pubescentes de color rosado oscuro; parte interna del sépalo

dorsal y base de los sépalos laterales de color amarillo; sépalos connados

formando un tubo sepalino arqueado más largo que ancho; sépalo dorsal

triangular y reflexo; sépalos laterales triangulares; pétalos blancos ovados, con

una vena media prominente, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco,

inconspícuo, oblongo, ápice amarillo, superficie con tres venas longitudinales

blancas, articulado a la columna; columna blanca, paralela al labelo; antera

ventral, blanca, granulosa y con cristales; estigma ventral, dos polinios

amarillos, lateralmente aplanados (Fig.8, Fig. 9, Anexo1).

37

Figura 8. Partes de Masdevallia coccinea. Ilustración Botánica: J.de las Salas.

Sépalo Dorsal Sépalo Lateral

1 cm

Labelo

5 mm

Pétalos Laterales

5 mm

Columna

Capuchón de la

antera con polinarios Polinios

1 mm

5µm

1 cm

38

Figura 9. Estructura de la flor de Masdevallia coccinea. A) Flor, B) Detalle de la

flor en vista sagital, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F)

Columna, G) Capuchón de la antera, H) Polinios. Fotografías Natalia Luque y

Mónica Cuervo.

4.2 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia coccinea

Las variables que presentaron mayor variación fueron: el largo del capuchón de

la antera LCA (88), el ancho del labelo en el ápice ALA (58), el ancho del

sépalo dorsal ASD (50), ancho del capuchón de la antera ACA (38) y el ancho

del polinio APO (33). Las variables que estuvieron más correlacionadas fueron

el largo del sépalo dorsal (LSD) y el Ancho del Sépalo Lateral (ASL) (R0,608 p<

0,0001), el largo del sépalo dorsal (LSD) y el ancho del sinsepalo (AS) (R 0,535

p< 0,0001), el ancho del sépalo lateral (ASL)y el ancho del sinsepalo (AS) (R

0,955 p< 0,0001), el ancho del orificio del tubo en la base (AOB) y el ancho del

labelo en el ápice (ALA) (R 0,623 p< 0,0001) (Anexo 3)

E

A B C

D F G H 5,5 mm 6 3 mm

6,1

mm

1,7

mm

0,7 mm

mm

39

4.3 MORFOLOGÍA FLORAL Masdevallia ignea

Presenta una flor solitaria de color rojo oscuro, sépalos dorsal y lateral

conspicuos y pubescentes de color rojo oscuro; parte interna del sépalo dorsal

y base de los sépalos laterales de color amarillo; sépalos connados formando

un tubo sepalino más largo que ancho; sépalo dorsal subtriangular, retrorso,

sépalos laterales ovado triangulares, connados en la base; pétalos blancos,

ovados, ápice redondeado, con una vena media prominente morada, cristales y

tricomas abundantes; labelo blanco, ovado con una mancha de color morado

en el centro, articulado a la columna con tres venas longitudinales blancas;

columna blanca, con bordes morados, paralela al labelo; antera ventral, blanca,

granulosa y con cristales; estigma ventral, dos polinios amarillo claro,

lateralmente aplanados, (Fig. 10 y 11, Anexo 2).

4.1 MORFOMETRIA FLORAL Masdevallia ignea

Las variables que presentaron mayor variación fueron el ancho de la columna

AC (148), el ancho del pétalo AP (32), el ancho del Sinsépalo AS (32), el largo

de la fusión del Sinsépalo LFS (31). Las variables que estuvieron más

correlacionadas fueron el largo del sépalo dorsal (LSD) y el largo del Sépalo

lateral (LSL) (R 0,762 p< 0,0001), el ancho del sépalo dorsal y el largo del

sépalo lateral (R 0,776 p< 0,0001), el ancho del sépalo lateral y el largo del

sépalo lateral (R 0,749 p< 0,0001) (Anexo 3).

Comparación de la morfometria de M. coccinea y M. ignea

En todas las variables analizadas se encontraron diferencias significativas entre

las dos especies de orquídeas; a excepción de las variables Ancho del

40

Sinsépalo (AS), Ancho del Orificio del Tubo Sepalino en la base (AOB), Ancho

del Orificio del Tubo Sepalino en el ápice (AOA) y ancho del labelo en el ápice

(ALA) (Tabla 6).

Sépalo lateral Sépalo Dorsal

Labelo

Pétalos laterales

Columna

Capuchón de la

antera con polinarios

Polinios

1 cm

5 mm

5 mm

5 µm 5 mm

5 mm

41

Figura 10. Masdevallia ignea. Ilustración Botánica: J.de las Salas.

Figura 11. Estructura de la flor de Masdevallia ignea. A) Flor, B) Detalle de la

flor en vista sagital, C) labelo articulado a la columna, D) Labelo, E) Pétalos, F)

Columna, G) Polinios. Fotografías Natalia Luque y Mónica Cuervo.

A B C

D E F D

7mm

7,3 mm

6,2

mm 0,9 mm

42

Tabla. 6. Resultados de la Prueba U de Mann Whitney para las variables

morfométricas de las flores de M. coccinea y M. ignea (AS= Ancho del

Sinsepalo, AOB= Ancho del orificio en la base, AOA= Ancho del orificio en la

base, ALA= Ancho del labelo en el ápice).

AS AOB AOA ALA

U de Mann-Whitney 88.00

0

117.

000

152.

000

118.

000

W de Wilcoxon 259.0

00

288.

000

323.

000

289.

000

Z -

2.342

-

1.43

7

-.317 -

1.40

0

Sig. asintót. (bilateral) .019 .151 .751 .161

Sig. exacta [2*(Sig.

unilateral)]

.019 .161 .767 .171

4.3 HISTOQUIMICA

Las flores de de M. cocccinea y M. ígnea no ofrecieron ningún tipo de

recompensa (néctar, osmoforos u otro tipo de glándulas) y los dos controles

fueron negativos.

4.4 MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO

En M. coccinea las fotografías de MEB evidenciaron la presencia de tricomas

en las superficies del sépalo dorsal y pétalos. En M. ignea las fotografías de

MEB evidenciaron la presencia de tricomas en la superficie de pétalos y

sépalos (Fig.12 y 13).

43

Figura 12. Micromorfologia de las flores de Masdevallia coccinea. A) Columna,

B) detalle de la columna, C)Pétalo, D) Labelo E)Sépalo Dorsal, F) Detalle

sépalo dorsal, G) Sépalo lateral, H) Polinio.

A B

C

D

E F

G H

44

Figura 13. Micromorfologia de las flores de Masdevallia ignea. A) Columna B)

Pétalo C) Detalle del Pétalo, D) Sépalo Dorsal E) Detalle Sépalo Dorsal F)

Sépalo lateral G) Labelo H) Polinio.

A B

C D

E F

G H

45

4.5 FENOLOGÍA

La duración promedio en número de días de cada una de las fenofases en M.

coccinea y M. ígnea fue diferente (Fig.14).

Figura 14. Duración de cada Fenofase para M. coccinea y M. ignea. N=100.

Para M. coccinea el pico de floración ocurrió entre los meses de abril a mayo y

la mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio a agosto

(Fig.15).

46

Figura 15. Duración de las fenofases de M. coccinea

Para M. ignea el pico de floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de

fructificación ocurrió entre julio a agosto (Fig.16).

47

Figura 16. Duración de las Fenofases de M. ignea.

Sin embargo, mediante la prueba de Kolmogorov-Smirnov se evidencio que no

hay diferencias significativas en el número de individuos en cada fenofase las

fenofases de botón, flor en antesis y flor senescente de las dos especies de

orquídeas solamente en la fenofase de fruto (Tabla 7). Los picos de flor en

antesis ocurrieron en meses diferentes.

48

Tabla 7. Resultados prueba de Kolmogorov-Smirnov. Estadístico de contraste

número de individuos en cada fenofase. en M. coccinea y M. ignea.

Botón Flor en

antesis

Flor

Senescen

te

Fruto

Diferencias

más

extremas

Absoluta .308 .308 .462 .615

Positiva .308 .308 .000 .000

Negativa -.154 -.077 -.462 -.615

Z de Kolmogorov-

Smirnov

.784 .784 1.177 1.569

Sig. asintót. (bilateral) .570 .570 .125 .015

Al comparar el patrón fenológico de M. coccinea y M. ignea se observa que la

primera floreció primero que la segunda y la floración no está sincronizada

entre las dos especies. El pico de las dos estuvo relacionado con el pico de

precipitación, M. coccinea floreció antes del pico de precipitación que ocurre en

mayo mientras que M. ignea floreció después del pico de precipitación (Fig.

17).

Figura 17. Porcentaje de flores en antesis de M. coccinea y M. ígnea en

relación con la precipitación (estación climatológica GUASCA cercana a la finca

Villa Rosa, Datos multianuales 1990-2010)

49

4.6 SISTEMA REPRODUCTIVO

M. coccinea fue autocompatible y dependiente de polinizador, con una mayor

proporción de frutos formados por autopolinización inducida y polinización

cruzada. La prueba de Kruskal-Wallis mostró diferencias significativas entre los

tratamientos de Autopolinización Inducida y autopolinización Espontanea (p<

0,0001) ( (Tabla 8)

M. ignea fue autocompatible y dependiente del polinizador, con una mayor

proporción de frutos formados por polinización cruzada y autopolinización

inducida. La prueba de Kruskal-Wallis no mostró diferencias significativas entre

los tratamientos (p< 0,0001). Además, el porcentaje de frutos formados en la

polinización natural fue menor que en el Autopolinización inducida, lo que

evidencio que los polinizadores limitaron la producción de frutos (Tabla 8).

Tabla 8. Porcentaje de frutos producidos en cada tratamiento para M. coccinea

y M. ígnea (N= 20 ramets por cada tratamiento).

Especie Polinización

Natural

Autopolinización

Espontánea

Autopolinización

Inducida

Polinizacion

Cruzada

Agamospermia

M.

coccínea

5 0 50 30 0

M .ignea 15 0 12 7 0

4.7 VISITANTES

M. coccinea fue visitada por 15 especies de artrópodos, pertenecientes a los

órdenes Diptera (2spp) Himenóptera (3spp), Coleoptera (4spp), Chelicerata

(2spp), Hemiptera (2spp) y Lepidoptera (2spp). De los cuales los más

50

frecuentes fueron Diptera y Chelicerata. M. ignea fue visitada por siete

especies de insectos, pertenecientes a los órdenes Coleoptera (2spp) Diptera

(3spp), Hemiptera (1spp) y Lepidoptera (1spp). De los cuales los más

frecuentes fueron Diptera y Crisomelidae. Estos diferentes insectos usaron las

flores como refugio, como lugar para buscar presas, o como lugar de copula o

como lugar para alimentarse (Tabla. 9).

51

Tabla 9. Morfoespecies de insectos visitantes en las flores de M. coccinea y M.

ignea

Especie Orden Suborden Familia Frecuenci

a

M. coccinea Chelicerata 4

Coleoptera Chrysomelida

e

2

Coleoptera Coccinelidae 1

Coleoptera Curculionidae 2

Coleoptera Lampyridae 1

Diptera Brachycera Drosophilidae 50

Diptera Brachycera 2

Diptera Nemathocera 5

Diptera Brachycera Drosophilidae 6

Hemiptera Cicadelidae 1

Hemiptera Lygaeidae 1

Himenoptera Symphyta 1

Himenoptera Apidae 3

Himenoptera Ichneumonid

ae

1

Lepidoptera Geometridae 1

Lepidoptera Sphingidae 2

M. ignea Coleoptera Chrysomelida

e

20

Coleoptera Curculionidae 5

Diptera Drosophilidae 15

Diptera Nematócera Culicidae 5

Diptera Sciaridae 10

Hemiptera Cicadelidae 5

Lepidoptera Geometridae 5

52

4.8 DESCRIPCION DEL POLINIZADOR

Una mosca de la familia Drosophillidae fue la más frecuente, se observaron

machos y hembras, pero se identifico como polinizador a la hembra, la cual

se observo removiendo y depositando polinios (N= 10) y se capturo con los

polinios adheridos al escutelo (N=5) (Fig. 18).

Esta familia se caracteriza por: antenas cetáceas y compactas de menos de

cinco artejos, con calipteros poco desarrollados. Alas grandes en comparación

a la longitud del tórax; vena R1 glabra, quiebre de costal a la altura de

subcostal, celda cubital posterior ausente, venas RM y RMC4 separadas,

rompimiento humeral de la costal. Cabeza con sutura ptilinal circular y vibrisa

oral presente. Cabeza con tres setas frontoorbitales y una seta posterior

proclinada hacia atrás. Tórax con anaepimeron glabro. Patas con tarsómero

posterior 1 más largo que el segundo (Brown et al, 2009).

Figura 18. Morfoespecie de la familia Drosophilidae hembra con el polinio de M.

coccinea adherido al escutelo.

Las hembras fueron de mayor tamaño (4,01 mm) (Fig. 19, Anexo 4) en

comparación a los machos (Fig. 20, Anexo 4).

4mm

53

Figura 19. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae hembra: A) cuerpo

entero, B) detalle de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la

genitalia. La distancia entre cada línea verde representa 1 mm de longitud.

4mm

0,99 mm

0,66 mm

A B

C

D E

2,5mm

54

Figura 20. Morfología de la morfoespecie de Drosophilidae macho: A) cuerpo

entero, B) detalle de la cabeza, C) venación alar, D) genitalia y E) detalle de la

genitalia. La distancia entre cada línea verde representa 1 mm de longitud.

E

B A

C

D

3,6mm

0,41 mm

2,6 mm

Genitalia

Genitalia Macho

0,9

mm

55

4.9 COMPORTAMIENTO DEL POLINIZADOR

La mosca de la morfoespecie de la familia Drosophilidae (HEMBRA) se

encontró en el área de estudio removiendo y depositando polinios de M.

coccínea y M. ignea. En cada flor se observó un promedio de dos moscas (N=

50, Max 7, Min 1, DE= 1.8), las cuales permanecieron en la flor por un tiempo

promedio de 7 minutos (N= 50, Max 25, Min 2, DE= 5.8). Entre las 8 y las 10

am se observó el mayor número de moscas, y esta actividad estuvo

relacionada con la hora del día con mayor temperatura. No se observaron

polinizadores nocturnos (esfuerzo de muestreo= 2 horas 2 noches). Los

comportamientos más frecuentes en esta mosca fueron caminar y copular (Fig.

21).

Figura 21. Perfiles de comportamiento de morfoespecie1 Drosophilidae por el

correspondiente histograma de frecuencias de los comportamientos

observados para hembras y machos.

56

4.10 MECANISMO DE POLINIZACION

El proceso de polinización implica varios pasos así: A) El labelo de las flores

de Masdevallia está en un ángulo de 450 cuando el díptero hembra

(Drosophilidae) entra de frente al tubo sepalino, por su peso baja el labelo el

cual está articulado a la columna y por esta razón el ángulo aumenta, pero a

medida que el insecto entra más en la flor, el labelo recupera su posición

original. B) El polinio se desprende debido a que al intentar salir la hembra

toca el escutelo C) El polinio se adhiere en el escutelo del díptero hembra. D)

El díptero con el polinio adherido entra en otra flor de Masdevallia. E) el díptero

hembra entra en otra flor y en esta ocasión el polinio es retenido en la cavidad

estigmática que es cóncava y la flor es polinizada (Fig. 22).

Superficie estigmática

57

Figura 22. Mecanismo de Polinización en M. coccínea

Polinario

Columna

Polinario adherido

al escutelo

Polinario depositado

en la superficie estigmático

C

D

A

B

58

4.11 ACOPLE MORFOLÓGICO

La longitud del cuerpo de la morfoespecie hembra de Drosophilidae estuvo

dentro del rango de longitud del labelo y de la columna de M. coccinea y M.

ignea (Fig. 23). LL= Longitud del labelo LC= Longitud de la columna.

Figura 23. Acople Morfológico entre la longitud de labelo (LL) y la columna (LC)

de M. coccinea y M. ignea y la longitud del cuerpo de la mosca hembra

polinizadora (Drosophilidae). Los bigotes representan la desviación estándar.

Longitud del cuerpo de la hembra 4mm

Variable

59

4.12 EFICIENCIA DE POLINIZADORES

M. coccinea

De las 263 flores estudiadas 95 (36%) actuaron como donadoras de polinios y

48 (18%) como receptoras de polinios. El índice de Nilsson fue de 0.58, es

decir que fue necesario más de un polinio para polinizar una flor. Así, un bajo

número de plantas fue polinizado en relación a los polinios removidos, es decir

hubo pérdida de polinios (Tabla 10).

M. ignea

De las 163 flores de M. ignea 25 (15%) actuaron donadoras de polen y 2 (1%)

como receptoras de polen. El índice de Nilsson fue de 1.59, es decir que por

cada polinio removido fueron polinizadas 1.6 flores. Esto significa que un bajo

número de plantas fue polinizado en relación a los polinios removidos, es decir

hay pérdida de polinios (Tabla 10).

El éxito reproductivo femenino y masculino fue mayor en M. coccinea que M.

ignea y por consiguiente la eficiencia de la polinización fue mayor en este

primera (Tabla 10).

Tabla 10. Comparación de las medidas de éxito reproductivo de M. coccinea y

M. ignea (Fr= Flores con polinario removido, Ft= Flores Totales y Fp= Flores

Polinizadas).

M.

coccinea

M. ignea

Éxito Reproductivo Masculino Fr/Ft 0.4 0.2

Éxito Reproductivo Femenino Fp/Ft 0.2 0.0

Eficiencia de la Polinización Fp/Fr 0.5 0.1

60

4.13 ESTÍMULOS VISUALES-REFLECTANCIA ESPECTRAL DE LAS

FLORES

M. coccinea

Los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el azul (500nm) y en el

rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos en el violeta (446nm), el

azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde (500nm), el amarillo (542nm),

el naranja (600nm) y el rojo, la columna en el violeta, el azul y el rojo y el labelo

en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejan en el ultravioleta

(<400nm) (Fig. 24).

Rojo Infrarrojo

Naranja

Verde

Amarillo

Azul UV

61

Figura 24. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. coccinea

M. ignea

Los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el rojo (700 nm) y en

menor proporción en el verde (500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm),

el sépalo dorsal en el rojo, el verde, el amarillo y el naranja, los pétalos en el

rojo, la columna y el labelo en el azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna

en el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron

en el ultravioleta (<400nm) (Fig. 25).

Rojo Infrarrojo

Naranja

Verde

Amarillo

Azul UV

62

Figura 25. Reflectancia espectral media de las partes florales de M. ignea

4.14 VOLÁTILES DE LAS FLORES EN ÁNTESIS

Los resultados de la microextracción en fase sólida evidenciaron la presencia

de 27 compuestos en las flores en antesis de M. coccinea y 26 compuestos en

las flores en antesis de M. ignea, de los cuales 23 y 23 compuestos

respectivamente se encontraron también en el blanco y por tal razón se

eliminaron, los compuestos aparecieron en los primeros 30 minutos del

cromatograma. Los compuestos encontrados fueron diferentes; los más

importantes para M. coccinea fueron Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno,

(Sesquiterpeno), Metil Salicilato, mientras que para M. ignea fueron 2 Heptanal,

1 Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona (Fig.26 y 27, Tabla 11).

0 15 20 25 30

Tiempo de Retención

Figura 26. Cromatograma flor en antesis M. coccinea

/

0 15 20 25 30

Styreno

1-Hexanol

Cariofileno Metil Salicilato

2-Heptanal

1-Hexanal

Benzaldehído

Acetofenona

63

Tiempo de retención

Figura 27. Cromatograma flor en antesis M. Ignea

Tabla 11. Índices de Retención de los compuestos encontrados en las dos

especies de orquídeas

Especie Pico T. ret IR Área

M. coccinea 1 11.212 1203 2.58

2 18.244 1487 0.44

3 19.042 1443 1

4 21.928 1498 6.84

5 26.758 1664 2.64

M. ignea 1 19.042 1443 0.3

2 19.053 1443 0.35

3 19.622 1454 0.76

4 23.377 1547 0.25

64

4.15 SINÓPSIS DE LOS RESULTADOS

A manera de sinopsis los principales resultados obtenidos en las dos especies

se presentan a continuación (Tabla 12).

Tabla 12. Comparación de las características de M. coccinea y M. ignea

Variable M. coccinea M. ignea

Parches Más grandes (221177 cm2

DE= 37226) Menores (5649 cm2 DE= 7204)

Biología Floral

( Digital y MEB)

Sépalos dorsal (53 mm DE= 7.4) y laterales (44,4 mm DE=8.3) más largos, el primero reflexo

Labelo y columna blancos

Labelo articulado a la columna

Labelo más corto (5.5mm DE= 0.6)

Tubo Sepalino más largo (17mm DE=1.8)

Sépalos dorsal (34 mm DE= 7.7) y laterales (31.5 mm DE= 6.1) más cortos

Labelo y columna blancos con manchas moradas

Labelo articulado a la columna

Labelo más largo (7.1 mm DE=0.6)

Tubo Sepalino más corto (11.6 mm DE= 1.9)

Histoquímica Sin néctar ni osmóforos/ sistema de polinización por engaño alimentario y de refugio

Sin néctar ni osmóforos/ sistema de polinización por engaño alimentario y de refugio

Estímulos visuales

Todas las partes florales reflejan en el UV, azul y rojo

Todas las partes florales reflejan en el UV, azul y rojo

Estímulos Químicos

4 compuestos (Styreno, Hexanal, 1-Hexanol, Cariofileno)

4 compuestos (1Heptanal, 1-Hexanol, Benzaldehído, Acetofenona)

Fenología Pico de marzo a abril Pico de abril a mayo

Sistema Reproductivo

Autocompatible Autocompatible

65

Variable M. coccinea M. ignea

Visitantes 15 morfoespecies 7 morfoespecies

Polinizador Morfoespecie 1 Drosophilidae Hembra

Morfoespecie 1 Drosophilidae

Hembra

Éxito Reproductivo

Masculino

0.4 0.2

Éxito Reproductivo Femenino

0.2 0.0

Eficiencia de la Polinización

0.5 0.1

66

5. DISCUSIÓN

Las flores de M. coccinea y M. ignea presentaron diferencias en la biología

floral, particularmente en el tamaño de las flores, morfología de la columna y el

labelo, los cuales son los más importantes en el aislamiento reproductivo

prepolinización mediado por la morfología floral (aislamiento morfológico)

(Shiestl y Schlüter, 2009), como también en la morfometría de las partes

florales lo cual determina que se dé o no a lugar un mejor acople morfológico

entre cada flor y su polinizador.

Por otra parte, los resultados obtenidos en los componentes de biología floral,

pruebas histoquímicas y MEB no mostraron la presencia de ningún tipo de

estructuras secretoras (néctar, osmóforos, glándulas) en las flores de M. ignea

y M. coccinea por lo tanto se concluye que las dos especies presentan

sistemas de polinización por engaño. Estos sistemas de polinización por

engaño es decir “sin recompensa” son derivados en la familia Orquidaceae ya

que las orquídeas más basales ofrecen néctar y/o polen (Singer et al.2006) y

han sido encontrados en una parte significativa de las orquídeas que han sido

estudiadas hasta el presente (Dressler, 1993, Jersakova et al. 2006, Van der

Pijl y Dodson, 1966).

En M. coccinea y M. ignea de acuerdo con los resultados de los perfiles

comportamentales del polinizador, estos sistemas de polinización pueden estar

relacionados con: engaño por alimentación (las flores presentan atributos

nutricionales que atraen polinizadores en busca de comida) ya que se observo

a la mosca hembra polinizadora (Familia Drosophilidae) causando florivoria

sobre los sépalos, engaño por imitación de sitio de refugio ya que se observo a

la mosca polinizadora en reposo dentro del tubo sepalino; sin embargo se

requieren observaciones adicionales, comportamiento gregario de copula

característico de la familia Drosophilidae. Dentro de estos dos tipos de engaño

el primero es el más común (38%) en la familia Orquidaceae (Jersacova et al.

2006). En este punto es importante resaltar que los resultados se restringen a

67

plantas en semicultivo y no son extrapolables a las poblaciones naturales de

estas dos especies de orquídeas. A pesar de ello, es importante resaltar que

la polinización por especies de la familia Drosophilidade ha sido reportada en

otras especies de orquídeas relacionadas como M. floribunda y M. infracta del

Brasil (Singer, com pers, 2009).

Sin embargo, en contraste con este sistema de polinización por engaño, las

dos especies de orquídeas presentaron flores con colores vistosos (rosado

oscuro y rojo oscuro), y produjeron un abundante número de flores. Es decir,

invierten bastante energía en el despliegue floral, lo cual es congruente con la

teoría según la cual las plantas que no ofrecen recompensa usualmente

presentan un mayor despliegue floral (Ackerman et al. 2000) y además los

colores brillantes amarillo de los polinios contrastan con las coloraciones rojas y

muchas orquídeas polinizadas por engaño tienen colores rojos, verde o blancos

(Gaskett y Herbeisntein, 2010). Adicionalmente, los resultados de reflectancia

espectral de las diferentes partes florales mostraron que las dos especies

reflejan en todos los rangos de longitud de onda y particularmente en el UV

(<400), además que los sépalos laterales fueron los que más reflejaron, los

cuales corresponden a las partes florales a las cuales arrivan los polinizadores

en primera instancia. Estas reflectancias espectrales determinan como las

moscas polinizadores perciben las flores, ya que estos insectos tienen ojos

compuestos y ocelos en un triangulo en el vertéx de la cabeza. En estos

ocelos, se encuentran omatidios (unidades sensoriales) en los cuales se

encuentran diferentes tipos de receptores espectrales para los rangos de

longitud de onda azul, verde y UV, es decir dos omatidios miran

secuencialmente a un mismo punto en el espacio, pero ven en diferentes

colores (Chittka y Raine, 2006) y en este sentido de acuerdo a los resultados

las claves visuales de M. ignea y M. coccinea pueden ser importantes para su

detección por parte de su polinizador.

Sin embargo, no solamente estas claves visuales pueden ser importantes para

la detección por parte del polinizador, ya que los resultados de los análisis de

68

microextracción en fase sólida, mostraron la emisión de diferentes compuestos

volátiles orgánicos como Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno (Sesquiterpeno), Metil

Salicilato para M. coccinea, y 2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído,

Acetofenona para M. ignea los cuales pueden ser claves químicas importantes

para la detección por parte del polinizador. Estos diferentes compuestos han

sido reportados como componentes de aromas de otras especies de la familia

Orchidaceae y de especies del mismo género como M. tridens, M. laucheana,

M. estradae, M. lehmannii y M. caesia (Gerlach, 1991; Kaiser, 1993; Reis et

al.2004; Perraudin et al. 2006). Debido a que estos diferentes compuestos son

percibidos por los insectos por medio de las antenas, son importantes para el

aislamiento etológico (Shiestl y Schlüter, 2009).

Una vez las flores fueron detectadas por sus polinizadores a través de

diferentes claves (visuales, tactiles y químicas), se observó un comportamiento

pasivo de los polinizadores evidenciado en la baja tasa de remoción de

polinios, los valores de éxito reproductivo femenino y masculino, eficiencia de la

polinización, índice de Nilsson y en general en la baja producción de frutos. El

éxito reproductivo es consecuencia de caracteres florales intrínsecos

(morfología de la flor del polinio, sistema reproductivo) y de la conducta del

polinizador (Singer et al. 2006). Esta baja producción de frutos es coherente

con las bajas tasas de producción de frutos reportadas para orquídeas

tropicales nectaríferas y no nectaríferas (<50%). Debido a que las orquídeas

que no ofrecen néctar en general son menos exitosas en la producción de

frutos en comparación a las que si producen néctar. En el caso de M. coccinea

y M. ignea por ser la reproducción sexual dependiente del polinizador, la

reproducción asexual debe jugar un papel importante en el adecuación de las

dos especies (Neyland y Wilcock, 1998). Es decir, en este caso el

mantenimiento de los individuos a través de la clonación es una estrategia para

perpetuarse y buscar con cada hoja nueva una opción para la reproducción

sexual.

La baja eficiencia de la polinización encontrada para ambas especies, refleja

que existe pérdida de polinios, es decir que la polinización falla. Lo cual puede

estar relacionado con la baja frecuencia y comportamiento pasivo de los

69

polinizadores durante el periodo de muestreo; dadas las condiciones climáticas

drásticas, M. coccinea y M. ignea podrían ser plantas muy especializadas o

muy selectivas, o estos parches podrían ser muy uniformes genéticamente

(Wilcock y Neyland, 2002), no obstante esta situación puede ser diferente en

las poblaciones naturales de estas dos especies de orquídeas. Finalmente la

tasa de depositación podría ser baja debido a la textura de los polinios y al

tiempo de deshidratación de los mismos (Johnson et al, 2004). De otra parte, el

mecanismo de polinización de M. coccinea y M. ignea en el cual la mosca

entre al tubo sepalino, baja el labelo y los polinios se adhieren al escutelo, es

característico de orquídeas que tienen las anteras incumbentes y el labelo y la

columna paralelos como es el caso de estas dos especies de orquídeas (Singer

et al, 2008).

No obstante este despliegue floral (color, reflectancia, aromas) se observo un

comportamiento pasivo de los polinizadores relacionado con la frecuencia de

observación de los mismos, por lo tanto otras características de las flores

como: el polen granular, la superficie estigmática amplia, interacción entre la

superficie estigmática y la columna, el desplazamiento de la columna y secado

del viscidio, podrían promover la polinización cruzada (Singer, et al. 2006).

Por otra parte, la fenología floral es un rasgo floral crucial que afecta el éxito

reproductivo y la estructura poblacional de las plantas a través de la

reproducción sexual y el flujo de polen (Elzinga, 2007) y combate selecciones

negativas y bajas tasas de visita de los polinizadores (Ruxton y Shaefer, 2008).

En el caso de M. coccinea el pico de floración ocurrió entre abril a mayo y la

mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio a agosto, mientras

que en M. ignea el pico de floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de

fructificación entre julio a agosto; es decir que la floración no estuvo

sincronizada entre las dos especies y estuvo relacionada con el pico de

precipitación. Este desfase fenológico entre las dos especies puede ser una

estrategia para reducir la competencia por polinizadores.

De otra parte, los resultados de los tratamientos de polinización para M.

coccinea y M. ignea mostraron que fueron autocompatibles y polinizador

70

dependientes, estos resultados coinciden con los encontrados por Bonilla et al

(2006), los cuales encontraron que M. ignea era autocompatible para plantas

cultivadas en el Jardín Botánico. Además, la ausencia de néctar floral en

ambas especies podría reducir la autopolinización como ha sido reportado para

orquídeas polinizadas por moscas (Jersakova et al. 2006). De otra parte, al

igual que en otros estudios no se encontró producción de frutos en los

tratamientos de agamospermia (producción asexual de semillas) ya que este

tipo de reproducción no ha sido favorecido en la familia Orchidaceae (Neyland

y Wilcock, 1998), como tampoco en autopolinización espontánea. Por lo tanto,

en este caso la conducta pasiva de los polinizadores y la limitación de los

mismos debido a las presiones ambientales del área de estudio (2600 m) son

elementos clave en determinar el bajo éxito reproductivo de estas especies.

Finalmente, la florivoria observada en M. coccinea y M. ignea debe tener un

efecto en la adecuación, debido a que el daño de las flores afecta el sistema

reproductivo a través de la reducción en el número de flores, lo cual reduce las

oportunidades para el depósito de polen y puede disminuir la autopolización,

mientras que un decrecimiento en el despliegue floral puede también reducir la

tasa de visita y así incrementar el chance de la autopolinización vía facilitación

de la autogamia (Pennet et al. 2008).

Finalmente, al comparar la estrategia de polinización de M. ignea y M. coccinea

se observan similitudes en la baja eficiencia de polinización, perdida de polinios

removidos y la ausencia de recompensa. Sin embargo, M. coccinea y M. ígnea

fueron autocompatibles y polinizador dependientes y las claves visuales y

químicas utilizadas por cada una fueron diferentes Estos resultados son

similares a los encontrados en otros estudios con orquídeas con sistemas de

polinización por engaño (Van der Pijl y Dodson 1966, Dressler, 1993; Johnson

et al, 1999; Schiestl, 2005; Pellegrino et al, 2005; Chavarro, 2005; Bonilla et al.

2006; Jersakova et al. 2006, 2007; Pansarin et al. 2008).

71

6. CONCLUSIONES

Los sistemas de polinización de M. coccinea y M. ígnea pueden

corresponder a engaño alimentario y engaño de sitio de refugio; ya que

los resultados de morfología floral, histoquímica y MEB no evidenciaron

la presencia de estructuras secretoras.

Los patrones fenológicos de M. coccinea y M. ignea son asincrónicos;

ya que el pico de floración de la primera ocurre entre los meses de abril

a mayo y la mayor producción de frutos ocurrió entre los meses de junio

a agosto. Mientras que el pico de floración en M. ígnea el pico de

floración ocurrió entre marzo y abril y el pico de fructificación ocurrió

entre julio a agosto.

M. coccinea y M. ignea fueron autocompatibles y polinizador

dependientes.

En M. coccinea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el

azul (500nm) y en el rojo (700nm), el sépalo dorsal en el rojo, los pétalos

en el violeta (446nm), el azul y el rojo, la columna y el labelo en el verde

(500nm), el amarillo (542nm), el naranja (600nm) y el rojo, la columna en

el violeta, el azul y el rojo y el labelo en el rojo y el infrarrojo (>700) y

todas las partes reflejan en el ultravioleta (<400nm).

En M. ignea los sépalos laterales reflejaron la mayoría de la luz en el

rojo (700 nm) y en menor proporción en el verde (500nm), el amarillo

(542nm), el naranja (600nm), el sépalo dorsal en el rojo, el verde, el

amarillo y el naranja, los pétalos en el rojo, la columna y el labelo en el

azul (500nm), el naranja y el rojo, la columna en el rojo y el labelo en el

rojo y el infrarrojo (>700) y todas las partes reflejaron en el ultravioleta

(<400nm).

Las flores en antesis de M. coccinea produjeron los compuestos

Volátiles Orgánicos (VOC) Styreno, 1 Hexanal, Cariofileno

(Sesquiterpeno), Metil Salicilato, mientras que las flores en antesis de M.

72

ignea los compuestos fueron 2 Heptanal, 1 Hexanol, Benzaldehído,

Acetofenona.

M. coccinea y M. ignea fueron polinizadas por una mosca hembra de la

familia Drosophilidae.

En M. coccinea el éxito reproductivo masculino fue 0.4, el éxito

reproductivo femenino 0.2 y la eficiencia de la polinización fue 0.5.

Mientras que en M. ignea el éxito reproductivo masculino fue 0.2, el éxito

reproductivo femenino 0 y la eficiencia de la polinización fue 0.1.

73

7. PERSPECTIVAS DE LA INVESTIGACIÓN

1. Evaluar los volátiles que producen el labelo, el sépalo dorsal y los

sépalos laterales de M. coccinea y M. ígnea como claves químicas para

sus polinizadores.

2. Realizar bioensayos en campo para determinar el efecto de las claves

visuales y químicas en la polinización de M. coccinea y M. ignea.

3. Evaluar el efecto de la florivoria en la adecuación de M. coccinea y M.

ignea.

4. Evaluar los compromisos entre la reproducción y el crecimiento actual y

entre la reproducción futura y el crecimiento futuro y las presiones

selectivas a las que están impuestas las dos especies a través de los

diferentes estados.

74

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82

ANEXOS

Anexo 1 Descripción M. coccinea

PLANTA: Plantas terrestres o semiterrestre. Hojas coriáceas, oblongas,

acuminadas en el ápice,

17 cm de largo, 2,5 cm de ancho.

INFLORESCENCIA Y FLOR: Flor solitaria, pedicelo verde claro 38,5 cm de

largo; flores rosado oscuro, sépalos dorsal y lateral conspicuos y pubescentes

de color rosado oscuro; parte interna del sépalo dorsal y base de los sépalos

laterales de color amarillo; sépalos connados formando un tubo sepalino

arqueado más largo que ancho, 17mm de largo, 4,4 mm de ancho en la base,

7,2 mm de ancho en el ápice. Sépalo dorsal triangular, reflexo, base corta

ovada, ápice agudo, 1- nervado, 53 mm de largo, 6,3 mm de ancho; sépalos

laterales triangulares, connados en la base, 3-nervado, 44,4 mm de largo, 19,5

mm de ancho; pétalos blancos ovados, cordados en la base, 1-nervado,

margen entero, ápice truncado, con una vena media prominente, 6,3 mm largo,

1,4 mm de ancho, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco, inconspícuo,

oblongo, verrugoso, ápice amarillo, margen ondulado, base cordada, superficie

con tres venas longitudinales blancas, unido en la base a la columna por un

segmento de 1mm de largo, presenta un disco basal con 2 quillas

longitudinales, conspicuas, elevadas, 5,5mm de largo, 2 mm ancho; columna

blanca, 6,1 mm de largo, paralela al labelo; antera ventral, blanca, granulosa y

con cristales; estigma ventral, dos polinios amarillos, lateralmente aplanados,

en forma de triangulo, comprimidos, 0,7 mm de largo, 0,6mm de ancho.

83

Anexo 2 Descripción M. ígnea

PLANTA: Plantas terrestres o semiterrestre. Hojas coriáceas, oblongas,

acuminadas en el ápice, 21 cm de largo, 3 cm de ancho.

INFLORESCENCIA Y FLOR: Flor solitaria, pedicelo verde claro 25,3 cm de

largo; flores rojo oscuro, sépalos dorsal y lateral conspicuos y pubescentes de

color rojo oscuro; parte interna del sépalo dorsal y base de los sépalos laterales

de color amarillo; sépalos connados formando un tubo sepalino más largo que

ancho, 13,3 mm de largo, 11,7 mm de ancho en el ápice, 7,7 mm de ancho en

la base. Sépalo dorsal subtriangular, retrorso, base corta ovada, atenuada, y

apicalmente agudo, 1- nervado, 10,2 mm de largo, 3,2 mm de ancho; sépalos

laterales ovado triangulares, connados en la base, 3-nervados, 35,4 mm de

largo, 8,7 mm de ancho; pétalos blancos, ovados, base cordada, 1-nervado,

margen entero, ápice redondeado, con una vena media prominente morada,

6,3 mm largo, 1,4 mm de ancho, cristales y tricomas abundantes; labelo blanco,

ovado, verrugoso, con una mancha de color morado en el centro, margen

entero, unido en la base a la columna por un segmento de 1,8 mm de largo,

base cordada, con tres venas longitudinales blancas, presenta un disco basal

con 2 quillas longitudinales, conspicuas, elevadas; labelo 4,9 mm largo, 7,3 mm

ancho; columna blanca, con bordes morados, 6,4 mm de largo, paralela al

labelo; antera ventral, blanca, granulosa y con cristales; estigma ventral, dos

polinios amarillo claro, lateralmente aplanados, en forma de triangulo,

comprimidos, 1,2 mm de largo, 1,9 de ancho.

84

Anexo 3 Características morfometricas de M. coccinea y M. ignea (N= 20)

( X= Promedio, D= Desviación estándar, CV= Coeficiente de Variación)

Especie M. coccinea M .ignea

Variable Sigla X D CV X D CV

Largo del Sépalo Dorsal LSD 53.0 7.4 13.9 34.0 7.7 22.7

Ancho del Sépalo Dorsal ASD 6.3 3.1 49.7 8.0 1.6 20.6

Largo del Sépalo lateral LSL 44.4 8.3 18.6 31.5 6.1 19.4

Ancho del Sépalo Lateral ASL 19.5 4.2 21.6 14.6 4.0 27.3

Largo fusión de los sépalos LFS 19.3 5.4 28.0 12.7 3.9 30.9

Ancho del sinsepalo AS 39.9 7.7 19.3 29.7 9.5 32.0

Largo del tubo LT 17.0 1.8 10.7 11.6 1.9 16.6

Largo del ovario LO 9.2 1.9 20.9 7.4 1.2 15.9

Ancho del orificio en la base AOB 4.4 0.6 13.8 4.7 0.6 13.3

Ancho del orificio en la parte

superior

AOA 7.2 0.8 11.0 7.0 0.6 8.3

Longitud del labelo en el borde

superior

LL 5.5 0.6 10.6 7.1 0.6 9.1

Ancho del labelo en la parte

inferior

ALA 2.0 1.2 58.0 1.4 0.4 29.6

Ancho del labelo en la parte

superior

ALB 1.4 0.3 18.1 1.5 0.4 27.4

Largo del pétalo lateral LP 6.3 1.7 27.4 7.3 1.8 24.3

Ancho del pétalo lateral AP 1.9 0.5 26.5 2.5 0.6 25.3

Largo polinario con capuchón LC 1.6 1.4 88.3 1.2 0.2 16.7

Ancho del polinario con

capuchón

AC 1.1 0.4 38.4 1.7 2.4 147.7

Largo del polinario LP0 0.7 0.2 26.9 0.9 0.1 15.7

Ancho del polinario AP0 0.6 0.2 32.8 0.5 0.2 32.4

Largo de la Columna LCO 6.1 0.4 7.1 6.2 0.9 13.9

Ancho de la Columna AC0 1.4 0.2 11.7 1.7 0.4 23.4

Largo fusión labelo LFL 1.1 0.3 28.4 1.8 0.5 28.6

85

Anexo 4 Descripción mosca Hembra Polinizadora (Drosophilidae)

Longitud del cuerpo 4,01 mm (DE= 0,37), longitud del tórax 1,31 mm (DE=

0,16), ancho de tórax 1,05 mm (DE= 0,10), longitud del abdomen 1,50 mm

(DE= 0,45), ancho del abdomen 1,19 mm (DE= 0,17). Longitud de la cabeza

0,63 mm (DE= 0,76), ancho de cabeza 0.99 mm (DE= 0,08), longitud antena

0,24 mm (DE= 0,10), ancho sutura ptilinal 0,28 mm (DE= 0,05), vibrisa oral 0,21

mm (DE= 0,06), longitud seta frontoorbital posterior 0,29 mm (DE= 0,09).

Longitud del ala 2,47 mm (DE= 0,77), distancia de la muesca proximal a la

humeral 0,13 mm (DE= 0,02), distancia de la muesca distal a la humeral 0,46

mm (DE= 0,06), longitud de la RM al borde del ala 1,72 mm (DE= 0,45),

longitud de la RMCU al borde del ala 1,14 mm (DE= 0,17). Longitud del

tarsómero 1 posterior 0,26 mm (DE= 0,05) N=10.

Anexo 4 Descripción mosca Hembra Polinizadora (Drosophilidae)

Longitud del cuerpo 3,63 mm (DE= 0,30), longitud del tórax 1,17 mm (DE=

0,21), ancho de tórax 1,03 mm (DE= 0,17), longitud del abdomen 1,30 mm

(DE= 0,16), ancho del abdomen 1,04 mm (DE= 0,13). Longitud de la cabeza

0,41 mm (DE= 0,11), ancho de cabeza 0.89 mm (DE= 0,11), longitud antena

0,19 mm (DE= 0,18), ancho sutura ptilinal 0,21 mm (DE= 0,04), vibrisa oral 0,25

mm (DE= 0,05), longitud seta frontoorbital posterior 0,27 mm (DE= 0,05).

Longitud del ala 2,55 mm (DE= 0,28), distancia de la muesca proximal a la

humeral 0,16 mm (DE= 0,13), distancia de la muesca distal a la humeral 0,47

mm (DE= 0,12), longitud de la RM al borde del ala 1,68 mm (DE= 0,17),

longitud de la RMCU al borde del ala 0,99 mm (DE= 0,13). Longitud del

tarsómero 1 posterior 0,26 mm (DE= 0,06) N=10.