ABSTRACT
Resumen Introducción: A pesar de su importancia en el rendimiento de la natación y la eficacia biológica individual, la forma del cuerpo y las variaciones de tamaño en respuesta a la velocidad del flujo de agua siguen siendo desconocidas para la mayoría de los peces migratorios de agua dulce en el Neotrópico. Objetivo: Contrastar la hipótesis de variación fenotípica en el tamaño y la conformación del cuerpo de dos especies de peces dulceacuícolas que enfrentan cambios de velocidad a través de sus migraciones en dos ríos pertenecientes a una cuenca neotropical. Métodos: Se utilizó la morfometría geométrica basada en hitos para estudiar las variaciones en el tamaño y la conformación del cuerpo para dos especies de peces Curimata mivartii y Pimelodus grosskopfii en hábitats lóticos y lénticos de la cuenca Colombiana del Magdalena-Cauca. Resultados: Los individuos de C. mivartii de dos hábitats lóticos fueron similares en tamaño y significativamente más grandes que los del hábitat léntico, mientras que los individuos de P. grosskopfii fueron similares en ambos hábitats. Ambas especies mostraron cuerpos más hidrodinámicos en hábitats lóticos y formas corporales más robustas en hábitats lénticos. Conclusión: Ambas especies exhiben cambios fenotípicos en la forma del cuerpo concordantes con las predicciones previas sobre las variaciones morfológicas de los peces. Esta información es relevante para predecir cambios en respuesta a la heterogeneidad ambiental, especialmente inducidos por actividades antropogénicas que cambian las velocidades del agua en el río.
Abstract Introduction: Despite their importance in swimming performance and individual fitness, body shape and size variations in response to water flow velocity remain unknown for most migratory freshwater fishes in the Neotropics. Objective: Test the hypothesis of phenotypic variation in the size and body shape of two species of freshwater fishes that encounter changes in water velocity across their migrations in two rivers that belong to a single Neotropical basin. Methods: Landmark-based geometric morphometrics was used to study variations in body size and shape for the fish species Curimata mivartii and Pimelodus grosskopfii in lotic and lentic habitats of the Colombian Magdalena-Cauca Basin. Results: Individuals of C. mivartii from two lotic habitats were similar in size and both were significantly bigger than those from lentic habitats, whereas individuals of P. grosskopfii were similar in size in both habitats. Both species showed more streamlined bodies in lotic habitats and deeper body shapes in lentic habitats. Conclusions: Both species exhibit phenotypic changes in body shape concordant with previous predictions on morphological variations of fishes. This information is relevant to predict changes in response to environmental heterogeneity, especially those induced by anthropogenic activities that change the water velocity in the river.
Subject(s)
Animals , Catfishes/anatomy & histology , Fishes , ColombiaABSTRACT
Abstract:The endangered species Strombus gigas is a marine gastropod of significant economic importance through the Greater Caribbean region. In contrast to phenotypic plasticity, the role of genetics on shell variations in S. gigas has not been addressed so far, despite its importance in evolution, management and conservation of this species. This work used geometric morphometrics to investigate the phenotypic variation of 219 shells of S. gigas from eight sites of the Colombian Southwest Caribbean. Differences in mean size between sexes and among sites were contrasted by analysis of variance. Allometry was tested by multivariate regression and the hypothesis of common slope was contrasted by covariance multivariate analysis. Differences in the shell shape among sites were analyzed by principal component analysis. Sexual size dimorphism was not significant, whereas sexual shape dimorphism was significant and variable across sites. Differences in the shell shape among sites were concordant with genetic differences based on microsatellite data, supporting its genetic background. Besides, differences in the shell shape between populations genetically similar suggest a role of phenotypic plasticity in the morphometric variation of the shell shape. These outcomes evidence the role of genetic back- ground and phenotypic plasticity in the shell shape of S. gigas. Thus, geometric morphometrics of shell shape may constitute a complementary tool to explore the genetic diversity of this species. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1585-1595. Epub 2016 December 01.
Resumen:La especie en peligro, Strombus gigas, es un gastrópodo marino de importancia económica en la región del Gran Caribe. En contraste con la plasticidad fenotípica, el papel de la genética en la variación de la concha en S. gigas no ha sido abordado hasta ahora, a pesar de su importancia evolutiva, manejo y conservación. Este trabajo utilizó la morfometría geométrica para investigar la variación fenotípica de la concha de S.gigas en ocho sitios del suroeste del Caribe colombiano. Las diferencias en el tamaño promedio entre sexos y sitios se contrastaron mediante análisis de varianza. La alometría se evaluó mediante regresión multivariada y la hipótesis de pendientes similares se contrastó mediante un análisis multivariado de covarianza. Las diferencias en la conformación de las conchas entre sitios se exploraron mediante análisis de componentes principales. El dimorfismo sexual en el tamaño no fue significativo, mientras que el dimorfismo sexual en la conformación fue significativo y variable entre los sitios. Las diferencias en la conformación de la concha entre sitios fueron concordantes con diferencias genéticas basadas en microsatélites, lo cual apoya su base genética. Además, las diferencias en conformación de la concha entre poblaciones genéticamente similares sugieren un papel de la plasticidad fenotípica en la variación morfométrica de la conformación de la concha. Estos resultados evidencian el papel de la genética y la plasticidad fenotípica en la conformación de la concha de S. gigas. Por lo tanto, la morfometría geométrica de la conformación de la concha puede constituir una herramienta complementaria para explorar la diversidad genética de esta especie.
Subject(s)
Animals , Male , Female , Gastropoda/anatomy & histology , Animal Shells/anatomy & histology , Phenotype , Sex Factors , Multivariate Analysis , Analysis of Variance , Population Density , Colombia , Caribbean Region , Statistics, Nonparametric , Body SizeABSTRACT
ResumenLa langosta espinosa Panulirus argus es una importante especie pesquera en el Atlántico centro-occidental. Los cambios en el rango de dispersión a través de su ciclo de vida y sus hábitats heterogéneos, sugieren que P. argus exhibe plasticidad fenotípica. Sin embargo, la variación morfométrica de esta especie es desconocida hasta ahora, aún cuando esta información es relevante en estudios evolutivos y en la solución de preguntas de interés pesquero. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar si P. argus exhibe variación fenotípica entre sexos, entre cinco orígenes geográficos y tres condiciones oceanográficas del Caribe suroccidental (archipiélago colombiano de San Andrés, Providencia y Santa Catalina). Un total de 193 adultos de P. argus se analizaron por Morfometría Geométrica usando seis puntos de referencia que delimitan la mitad de la placa esternal. Las diferencias de tamaño entre sexos y orígenes geográficos, se compararon con las pruebas de Kruskal-Wallis y Mann-Whitney. El efecto alométrico se estimó usando Análisis de Regresión Multivariada, el modelo de pendientes alométricas se contrastó con un Análisis Multivariado de Covarianza y las diferencias de conformación de la placa esternal se exploró usando comparaciones no paramétricas de las distancias Euclidianas y árboles del vecino más cercano. Los resultados mostraron que la variación morfométrica de la placa esternal de la langosta espinosa varía de acuerdo al sexo debido a que el dimorfismo sexual fue significativo tanto en el tamaño como en la conformación. En ambos sexos, la conformación de la placa esternal difirió entre escenarios oceanográficos como se evidenció por diferencias significativas entre distancias Euclidianas y su tendencia a agruparse por las secciones norte, centro y sur del archipiélago de San Andrés. Adicionalmente, la variación morfométrica resultante de plasticidad fenotípica a contextos ecológicos variables pueden explicar las diferencias fenotípicas entre poblaciones que son genéticamente similares. Esta información permite definir unidades de manejo, apoya la selección de medidas regulatorias de esta pesquería y complementa los análisis genéticos de la especie en esta región del Caribe.
Abstract:The spiny lobster Panulirus argus is an important fishery species in the Western Central Atlantic. Changes in the dispersion range through its life cycle and heterogeneous habitats, suggest that P. argus exhibit phenotypic plasticity. However, the morphometric variation of this species is unknown so far, although this information is relevant in evolutionary studies as well as to solve questions of fishery interest. Thus, the aim of this study was to determine whether P. argus exhibit phenotypic variation between sexes, among five geographic origins and three oceanographic conditions of Southwest Caribbean (Colombian archipelago San Andrés, Providencia y Santa Catalina). A total of 193 P. argus adults were submitted to geometric morphometrics using six landmarks that delimit one half of the sternal plate. The differences in sternal plate size were compared with KruskalWallis and Mann-Whitney Tests. The allometric effect was estimated using Multivariate Regression Analysis, the model of allometric slopes was tested by Multivariate analysis of covariance and the sternal plate shape differences was explored using non-parametric comparisons of Euclidian distances and Neighbour Joinnig trees. The results showed that the morphometric variation of sternal plate of this spiny lobster varied according to the gender since the sexual size and shape dimorphisms were significant. In both sexes, the sternal plate shape differed among oceanographic scenarios as it was evidenced by significant differences among Euclidian distances, and the tendency to cluster by North, Centre and South sections of San Andrés archipelago. Additionally, the morphometric variation resulting from phenotypic plasticity to variable ecological contexts may explain the phenotypic differences among genetically similar populations. This information permits to define management units, support the selection of regulatory policies of this fishery and complement the genetic analysis of the species in this Caribbean region. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 975-990. Epub 2016 September 01.
Subject(s)
Animals , Palinuridae/anatomy & histology , Biological Variation, Population/physiology , Reference Values , Species Specificity , Sex Factors , Multivariate Analysis , Colombia , Caribbean Region , Statistics, Nonparametric , Animal DistributionABSTRACT
ResumenEl cangrejo rey del Caribe Damithrax spinosissimus es un recurso pesquero catalogado en estado de vulnerabilidad y de cuya biología se conoce muy poco. Su distribución agregada en mosaico y la gran heterogeneidad ambiental dada por las características oceanográficas, paisajísticas y ecológicas del Caribe, pueden propiciar a que exista variabilidad fenotípica en función de la procedencia geográfica de los individuos. Por esta razón, el objetivo de esta investigación fue determinar si existe variabilidad morfogeométrica en los caparazones de ejemplares procedentes de tres islas del Caribe suroccidental: Providencia, Rosario y San Bernardo. La primera de ellas con una influencia netamente oceánica y las dos siguientes, cercanas al continente, con mayor influencia de las dinámicas costeras. Para ello se capturaron y fotografiaron 276 individuos: 103 hembras ovadas y 173 machos, sobre los cuales se realizaron análisis morfogeométricos, tomando 12 puntos anatómicos de referencia (Landmarks) en una de las mitades del caparazón. Las diferencias de tamaño entre sexos y entre orígenes geográficos se contrastaron mediante comparaciones pareadas de Fisher, el efecto alométrico se estimó mediante Análisis de Regresión Multivariada y el modelo de pendientes alométricas mediante Análisis Multivariado de Covarianza. La conformación promedio entre sexos y entre orígenes geográficos se computó de las deformaciones relativas, obtenidas mediante análisis de componentes principales; asimismo, las distancias Euclidianas entre las conformaciones promedio se utilizaron para construir un árbol con base en el algoritmo de Neighbour- Joining con una significancia calculada sobre 10 000 permutaciones. Los resultados mostraron diferencias en el tamaño y conformación del caparazón entre sexos y entre las tres islas, siendo más evidentes las diferencias en Providencia. Estos resultados pueden ser explicados de manera no excluyente por diferencias genéticas y plasticidad fenotípica debida a la heterogeneidad ambiental del sector. Este estudio, primero en su clase, es un aporte al conocimiento de la especie y de él se concluye que deberían existir estrategias de manejo diferentes para las tres islas.
AbstractThe Caribbean King Crab, Damithrax spinosissimus is a fishery resource, but few biological studies are available. Its patchy distribution, and the high environmental heterogeneity due to the oceanographic, landscape, and ecological characteristics of the Caribbean Sea, can favor the phenotypic variability according to the geographic origin. For this reason, the objective of our study was to determine morphometic variability in the carapace of the crabs from three Southwestern Caribbean islands: Providence, Rosario and San Bernardo. The former has an oceanic influence, whereas the two latter islands, which are closer to the mainland, have more influence of the coastal dynamic. A total of 276 individuals from the three islands were captured and photographed: 103 females and 173 males; their variation was analyzed from 12 anatomical landmarks marked on one half of the carapace. The differences in the carapace size were calculated using a Fisher’s pairwise comparison; the allometric effect was calculated by Multivariate Regression Analysis; and the Allometric model via Multivariate Analysis of Covariance. The average shape was calculated from the relative wraps RW obtained through PCA analysis; and the Euclidian distances between the shape averages, were used to construct a tree using the Neighbour-Joining algorithm over 10 000 permutations. The results showed significant differences in the size and shape of the carapace between sexes and among the three islands. The differences in the shape of the crabs from Providencia were significantly greater than those found between the crabs of Rosario and San Bernardo. These results can be explained inclusively due to the genetic differences and phenotypic plasticity, due to environmental heterogeneity of the sector. This study, the first of its kind, is a contribution to the knowledge of the species. We concluded that different management strategies should be differently adopted in each of the three studied islands. Rev. Biol. Trop. 64 (2): 667-681. Epub 2016 June 01.
Subject(s)
Animals , Decapoda/anatomy & histology , Decapoda/classification , Atlantic Islands , Caribbean RegionABSTRACT
Background: sexual size dimorphism in snakes is generally well documented, however, sexual shape dimorphism has been poorly studied. As snakes are considered gape-limited predators, identifying patterns of sexual size and head shape dimorphism can help elucidate the life history of these organisms. Objective: to detect differences between sexes regarding head size and shape dimorphism of Mapaná snakes (Bothrops asper) maintained in captivity under the same diet in order to determine if it has a plastic or genetic origin. Methods: geometric morphometrics were used to quantify the head size and shape of male and female Mapaná snakes. Results: our results suggest that head shape is sexually dimorphic, being relatively wider in females compared to males. In both sexes head shape also varied with snout-vent length (SVL), growing wider as body size increases. Head size was also sexually dimorphic, with female head being larger than that of males of the same body length. Head size also increased with SVL. However, female head size increased disproportionally faster when compared to males. Conclusions: evidence of sexual differences in head size and shape of Mapaná snakes raised under the same diet was found. These findings suggest that sexual head size and shape dimorphism is not a plastic response given that both sexes were maintained under similar conditions,which suggests a strong genetic basis. Sexual shape dimorphism is also being mediated by stronger phenotypic changes of females while males seem to have a more constrained phenotypic head development.
Antecedentes: el dimorfismo sexual en el tamaño de las serpientes está bien documentado, sin embargo el dimorfismo sexual en la forma ha sido pobremente estudiado. Dado que la dieta de las serpientes está limitada por el ancho de su hocico, identificar patrones de dimorfismo sexual en la forma y tamaño de la cabeza es útil para comprender mejor su historia de vida. Objetivo: detectar evidencias de dimorfismo sexual en el tamaño y forma de la cabeza de serpientes Mapaná (Bothrops asper) mantenidas bajo la misma dieta para determinar si su origen es genético o plástico. Métodos: se utilizó morfometría geométrica para cuantificar el tamaño y la forma de la cabeza de machos y hembras. Resultados: los resultados sugieren que la forma de la cabeza es sexualmente dimórfica, siendo más ancha en las hembras. En ambos sexos, la forma de la cabeza varió positivamente con la longitud hocico-cola (SVL). El tamaño de la cabeza también fue sexualmente dimórfico, siendo más grande en las hembras que en machos de la misma talla. El tamaño de la cabeza también aumentó con la SVL; sin embargo, este aumento fue desproporcionalmente más rápido en las hembras. Conclusiones: se encontraron evidencias de dimorfismo sexual en el tamaño y la forma de la cabeza de serpientes Mapaná alimentadas con la misma dieta. Los hallazgos sugieren que este dimorfismo sexual es de origen genético y no es una respuesta plástica, debido a que ambos sexos fueron mantenidos bajo condiciones homogéneas.Este dimorfismo es además mediado por un ambio fenotípico más fuerte en las hembras, mientras que los machos parecen tener un desarrollo fenotípico más canalizado.
Antecedentes: o dimorfismo sexual no tamanho das serpentes está bem documentado, no entanto o dimorfismo sexual na forma tem sido pobremente estudado. Dado que a dieta das serpentes é limitada pela largura de seu focinho, identificar padrões de dimorfismo sexual no tamanho e forma da cabeça é útil para compreender melhor a sua história de vida. Objetivo: investigar as evidências de dimorfismo sexual no tamanho e forma da cabeça da serpente Jararaca (Bothrops asper), mantidas em condições homogêneas para ambos os sexos com o intuito de esclarecer se a origem deste dimorfismo é plástica ou genética. Métodos: neste estudo utilizamos morfometria geométrica para quantificar o tamanho e o formato da cabeça de machos e fêmeas. Resultados: nossos resultados sugerem que a forma da cabeça é sexualmente dimórfica, sendo mais larga nas fêmeas. Este formato teve uma variação positiva com o comprimento rostro-cauda, este efeito foi observado em ambos os sexos. O tamanho da cabeça também é sexualmente dimórfico, sendo maior nas fêmeas do que nos machos do mesmo tamanho. O tamanho da cabeça também aumentou com o tamanho, no entanto, esse aumento foi desproporcionalmente mais rápido nas fêmeas. Conclusões: neste estudo foram encontradas evidências de dimorfismo sexual no tamanho e na forma da cabeça das serpentes Jararaca alimentadas com a mesma dieta. Sugerimos que este dimorfismo sexual é de origem genética, e não é uma resposta plástica, e é mediado por uma mudança fenotípica mais forte nas fêmeas, enquanto os machos parecem ter um desenvolvimento fenotípico mais canalizado.
ABSTRACT
Environmental heterogeneity mostly dominated by differing light regimes affects the expression of phenotypic plasticity, which is important for plant growth and survival, especially in the forest understory. The knowledge about these responses to this heterogeneity is a key factor for forest restoration initiatives. In this study, we determine several phenotypic responses to contrasting light conditions in five native tree seedling species of La Cangreja National Park, Central Pacific of Costa Rica, four of them with threatened or relict populations. After 14 weeks at a medium gap condition (24% of full sun), seedlings were transferred and acclimated for 11 weeks to three different natural light regimes: large gap (LG), medium gap (MG) and small gap (SG), corresponding to 52%, 24%, 9% of the mean direct and indirect radiation at each site from full sun. Growth, biomass allocation and leaf gas exchange were measured after the acclimation period. Four species strongly reduced relative growth rate (RGR) in the lower light condition. Total biomass (TB) and RGR were different in Hymenaea courbaril and Platymiscium curiense. H. courbaril and Astronium graveolens had significant changes in the maximum assimilation rate, with a mean value in the LG of 11.02 and 7.70µmolCO2/m²s, respectively. P. curuense showed the same trend and significant changes in RGR and biomass allocation. Aspidosperma myristicifolium and Plinia puriscalensis showed no adjustments to the light regimes in any of the measured variables. This study remarks the importance of determining the growth and physiological performance of these tree native species. It also demonstrates that the most threatened species are those with the less plastic responses to the light regimes, which stresses the difficult situation of their natural populations. This study highlights an urgent definition of the conservation and restoration needs of the degraded forests of the Costa Rican Central Pacific area, where these species dwell.
La heterogeneidad ambiental dominada mayormente por diferencias en los regímenes lumínicos afecta la expresión de la plasticidad fenotípica, la cual es importante para el crecimiento y la supervivencia de las plantas, especialmente en el sotobosque. Conocer dichas respuestas ante la heterogeneidad es un factor clave para las iniciativas de restauración forestal. En este estudio, determinamos varias respuestas fenotípicas ante condiciones lumínicas contrastantes de cinco especies de plántulas de árboles nativos del Pacífico Central de Costa Rica, algunos de ellos con poblaciones amenazadas. El crecimiento, la asignación de biomasa y el intercambio gaseoso a nivel foliar se midieron al final de once semanas de aclimatación en tres regímenes con diferente radiación: claro grande (LG), claro mediano (MG) y claro pequeño (SG) que corresponden al 54, 24 y 9% de la media del factor de radiación indirecta e indirecta en cada sitio a pleno sol, respectivamente. Cuatro especies presentan fuertes disminuciones en la tasa de crecimiento relativo (RGR) en la condición de poca luz. La biomasa total, RGR y la relación raíz/tallo fueron diferentes para todas las especies. Hymenaea courbaril y Astronium graveolens respondieron significativamente en la tasa de asimilación máxima, con un valor promedio en el LG de 11.02 y 7.70µmolCO2/m²s¹ respectivamente. Platymiscium curuense mostró tendencias similares y cambios significativos en la RGR y la asignación de biomasa. Aspidosperma myristicifolium y Plinia puriscalensis mostraron una plasticidad muy baja debido que no expresaron ajustes en ninguna de las variables medidas ante los regímenes de luz. Este estudio resalta la importancia de determinar el crecimiento y el rendimiento fisiológico de estas especies de árboles nativos. También demuestra que las especies más amenazadas son aquellas con las respuestas con menor plasticidad ante los regímenes luz, lo que acentúa la difícil situación de sus poblaciones naturales. Este estudio destaca una urgente definición de las necesidades de conservación y restauración de los bosques degradados de zona del Pacífico Central costarricense, donde estas especies habitan.
Subject(s)
Magnoliopsida/growth & development , Biomass , Photosynthesis/physiology , Sunlight , Seedlings/physiology , Magnoliopsida/physiology , Costa Rica , PhenotypeABSTRACT
Phenotypic plasticity in macroscopic fungi has been poorly studied in comparison to plants or animals and only general aspects of these changes have been described. In this work, the phenotypic variation in the basidiomata of Thelephora sp. (Thelephoraceae) was examined, as well as some aspects of its ecology and habitat, using 24 specimens collected in the tropical forests of the Chamela Biological Station, Jalisco, Mexico. Our observations showed that this taxon has clavarioid basidiomata that can become resupinate during development and growth if they are in contact with rocks, litter or live plants, establishing in the latter only an epiphytic relationship. This tropical species may form groups of up to 139 basidiomata over an area of 32.2m2, and in both types of vegetation (tropical sub-evergreen and deciduous forest) were primarily located on steep (>20°) South-facing slopes. It is found under closed canopy in both tropical forests, but its presence in sub-evergreen forests is greater than expected.
La plasticidad fenotípica en hongos macroscópicos ha sido poco estudiada en comparación con la de plantas o animales y solo se conocen aspectos generales de estos cambios. En este trabajo se examinó la variación fenotípica en los basidiomas de una especie de Thelephora sp. (Thelephoraceae), así como algunos aspectos de su ecología y hábitat a partir del estudio de 24 ejemplares recolectados en bosques tropicales de la Estación de Biología de Chamela, Jalisco, México. Nuestras observaciones mostraron que este taxon presenta basidiomas en forma clavarioide, los cuales pueden modificarse a resupinados si en su proceso de desarrollo se interponen obstrucciones físicas como rocas, restos vegetales o plantas vivas, estableciendo en estas últimas solo una relación epifítica. Esta especie llega a formar conjuntos de hasta 139 basidiomas en un área de 32.2m2; con localización predominante en laderas orientadas hacia el sur, de pendientes mayores a 20°, bajo doseles cerrados y con presencia mucho más significativa de lo esperado en el bosque tropical subperennifolio.
Subject(s)
Basidiomycota/physiology , Ecosystem , Soil Microbiology , Trees/microbiology , Basidiomycota/classification , Basidiomycota/genetics , Mexico , Phenotype , Tropical ClimateABSTRACT
La plasticidad fenotípica (PF) es un mecanismo mediante el cual las plantas pueden responder a la heterogeneidad ambiental con ajustes morfológicos y fisiológicos. En este estudio se cuantificó la PF de plantas de Lippia dulcis en respuesta a la disponibilidad hídrica en el suelo (baja, moderada y alta), en caracteres morfológicos y de asignación de biomasa, durante la ontogenia vegetativa (días 39, 45, 59 y 66). Nuestra hipótesis planteó que como respuesta a la disponibilidad hídrica, debería esperarse una mayor PF en caracteres morfológicos en comparación con caracteres de asignación de biomasa. La fracción de masa foliar, la razón del área foliar, la longitud de ramas, el número de hojas, así como la razón biomasa de la raíz/biomasa foliar, presentaron la mayor capacidad de ajuste plástico en las plantas de L. dulcis al déficit hídrico, mientras que el área foliar especifica representó el carácter con menor PF a lo largo de la ontogenia vegetativa. La magnitud y patrón de la PF variaron dependiendo del carácter, agua disponible y desarrollo ontogénico. Contrario a nuestra hipótesis, el grupo de caracteres morfológicos y de asignación de biomasa; exhibieron una PF equivalente. Los modelos de asignación óptima y forrajeo óptimo no son mutuamente excluyentes bajo condiciones de déficit hídrico. L. dulcis alteró su patrón de asignación de biomasa, la morfología foliar y la radicular, y como beneficio adaptativo optimizó el balance entre los órganos encargados de la absorción y el uso de agua. L. dulcis exhibió una notable capacidad para evadir el déficit hídrico.
Phenotypic plasticity (FP) is one of the mechanisms by which plants can respond to environmental heterogeneity by adjusting their morphology and physiology. This study tested and quantified the FP of Lippia dulcis plants in response to water availability in soil (low, medium and high), on morphologic and biomass allocation traits during the vegetative ontogeny (days 39, 45, 59 and 66). We hypothesized that in response to water availability, a higher FP should be expected in morphological compared to biomass allocation traits. The leaf mass fraction, leaf area ratio, branch length, number of leaves and root mass/leaf mass ratio, showed the largest capacity of plastic adjustment in the L. dulcis plants to water deficit, whereas the specific leaf area represented the trait with the lowest FP along vegetative ontogeny. The magnitude and pattern of FP changed depending on trait, water availability and ontogenic development. Contrary to our hypothesis the morphological traits and biomass allocation traits showed equivalent FP. The models of optimum allocation and optimum foraging are not mutually exclusive under water deficit. L. dulcis changed its pattern of biomass allocation, leaf and root morphology and as an adaptive advantage optimized the balance between organs involved in water acquisition and use. L. dulcis showed a remarkable ability to avoid water deficit.
ABSTRACT
La capacidad de un genotipo particular de producir diferentes fenotipos es conocido como plasticidad fenotípica (PF). Este trabajo evaluó la PF a través de la ontogenia vegetativa en dos especies de la familia Verbenaceae, Lippia alba ampliamente distribuida en habitats favorables y Lippia origanoides ampliamente distribuida en habitats con bajo disponibilidad de recursos. Se evaluó si la PF está correlacionada con distribución ecologica, en respuesta al contenido relativo de agua en el suelo. Se distribuyeron aleatoriamente 40 clones por tratamiento en tres condiciones experimentales que variaron en la disponibilidad de agua en el suelo, evaluándose distintos caracteres morfológicos y de asignación de biomasa. Los resultados demuestran una falta de asociación entre PF y distribución ecología de ambas especies. Se observó una mayor PF en L. alba en la etapa temprana de la ontogenia vegetativa, demostrando que la PF a través de la ontogenia vegetativa no se presenta de forma uniforme, la amplia distribución ecológica de esta especie se explica por una mayor PF y asignación de biomasa en los diferentes componentes de la tasa de crecimiento relativa (RGR), ya que estos pueden ser ventajosos para alcanzar una rápida madurez sexual y colonizar nuevos hábitats con condiciones favorables. Contrario a nuestra hipótesis, L. origanoides presentó una mayor PF durante la ontogenia vegetativa, los resultados demuestran una posible estrategia de tolerancia al estrés que le permite un bajo desempeño en el RGR en habitats con baja disponibilidad de recursos.
The capacity of genotype to produced different phenotypes is denominated Phenotypic Plasticity (PP). The present study evaluates the PP during the vegetative ontogeny in two species of the family Verbenaceae, Lippia alba which occurs in favorable habitats and L. origanoides which occurs in unfavorable habitats. We compare the PP and its ecological distribution, in response to availability of water in the soil. Forty plants were distributed randomly into three different treatments which had different availabilities of water in the soil. The results indicate a poor association between the PP and the ecological breadth. L. alba presents a high PP in the early stage of the ontogeny demonstrating that it does not exist uniformity in the PP through the vegetative ontogeny, the wide ecological distribution in this specie is explained for a higher allocation of mass in the component the relative growth rate RGR, because this might be an advantage for reaching sexual maturity faster and colonized new favorable habitats. Contrary to our hypothesis of work L. origanoides shows a PP, during the vegetative ontogeny and probably are associated to some mechanisms of tolerance to stress that allow a lower rate in the RGR in unfavorable habitats.
ABSTRACT
La distribución de la especies es usualmente relacionada con la magnitud de la plasticidad fenotípica (PF). Con el fin de examinar la posible relación entre la magnitud de la PF y la amplitud ecológica en respuesta a la disponibilidad de luz, este trabajo evaluó la PF a través de la ontogenia en clones de Lippia alba y Lippia origanoides, especies congenéricas que presentan diferencias en su distribución. Clones de cada especie fueron distribuidos aleatoriamente en tres tratamientos, baja (33%), media (53%), y alta (100%) disponibilidad lumínica. Se evaluó la PF de caracteres morfológicos y de asignación de biomasa a través de la ontogenia por medio de un análisis de varianza (ANAVA) y la comparación interespecífica se realizó a través del índice de plasticidad fenotípica (RDPI). L. alba y L. origanoides presentaron variación de la plasticidad a través de la ontogenia en varios de los caracteres estudiados. La comparación interespecífica a través del RDPI mostró que la mayor PF de L. alba sobre L. origanoides en algún estado de la ontogenia no fue consistente ni uniforme a través de esta. Estos resultados sugieren una débil asociación entre la magnitud de la PF en respuesta a la disponibilidad lumínica. Además, indican que la mayor distribución de L. alba, se debe a un mayor desempeño en la tasa de crecimiento relativa y consecuentemente a una mayor acumulación de biomasa total, que posiblemente, le permiten alcanzar rápidamente su madurez sexual y así la colonización de nuevas áreas.
The distribution of the plant species is usually related to the magnitude of the phenotypic plasticity (PF). With the purpose of to stablish the possible relationship between the magnitude of the PF and the ecological breadth in response to light availability, the PF during the ontogeny in clones of Lippia alba and Lippia origanoides was evaluated. Both species are congeneris and show differences in their distribution. Three random treatments of light availability were set up, low (33%), medium (53%), and high (100%). The PF of morphologic and biomass allocation traits was evaluated during the ontogeny in clones of L. alba and L. origanoides through the ANOVA and the interspecific comparison were carried out through relative distance plasticity index (RDPI). L. alba and L. origanoides displayed variation of the plasticity through the ontogeny in several of the studied traits. The interspecific comparison through RDPI showed that the PF greather of L. alba in comparison to L. origanoides in some state of the ontogeny was not consistent nor uniform. These results suggest a lack association between the magnitudes of the PF in response to the availability of light. Additionally this indicate that the greater distribution of L. alba could be cause by a greater performance in the relative rate of growth and the greater accumulation of total biomass, therefore, it would likely contribute L. alba to reach its sexual maturity faster and the colonization of new areas.