High selfing capability and low pollinator visitation in the hummingbird-pollinated epiphyte Pitcairnia heterophylla (Bromeliaceae) at a Costa Rican mountain forest / Alta capacidad de autofecundación y baja visitación de polinizadores en la epífita polinizada por colibríes Pitcairnia heterophylla (Bromeliaceae) en un bosque montano en Costa Rica

ABSTRACT

AbstractPitcairnioideae is the second most diverse subfamily of bromeliads (Bromeliaceae), a group exclusive to tropical regions of the New World. Pitcairnioid bromeliads have floral traits assumed to promote outcrossing through biotic pollination systems; however, the reproductive biology of most of the species of this group has not been documented. Pitcairnia heterophylla is an epiphytic (seldom saxicolous) bromeliad occurring from Southern Mexico, into the Northern Andes. We studied the pollination and breeding system of P. heterophylla in an epiphytic population at a mountain forest in Costa Rica from January to April 2013. We performed hand pollination experiments (agamospermy, autonomous self-pollination, hand self-pollination and hand cross-pollination) on 89 flowers from 23 individuals (3-6 flowers per individual) in 2013 flowering season. Nectar production was measured on 18 unvisited flowers of six individuals with a hand-held refractometer. Simultaneously, floral visitors were recorded on eight individuals with trail cameras for a total of 918 hours (115 ± 52 hours per individual, mean ± SE). Under natural conditions, seed set (540.4 ± 55.2) was similar to manually selfed flowers (516.3 ± 41.5) and autonomously selfed flowers (521.1 ± 29.0), but lower to manually outcrossed flowers (670.2 ± 31.3). The flowers of P. heterophylla are self-compatible, capable of autonomous pollination, and non-agamospermous. Intrafloral self-pollination is facilitated by adichogamy and lack of floral herkogamy. The scentless red flowers of P. heterophylla with tubular corollas and nectar production suggested ornithophilic pollination which was confirmed by video recording of 46 hummingbird visits. The most common floral visitor was the short-billed hummingbird Lampornis calolaemus which accounted for 78 % of the visits. However, the visitation rate during the flowering season was low (0.6 visits per day per plant). Selfing in P. heterophylla might be explained as a mechanism of reproductive assurance and to reduce interspecific pollen flow with taxonomically unrelated plants.

RESUMEN

ResumenLa subfamilia Pitcairnioideae es la segunda más diversa de las bromelias (Bromeliaceae), un grupo exclusivo de la región Neotropical. Las bromelias pitcairnioideas poseen rasgos florales que se asume promueven el exo-cruzamiento a través de sistemas de polinización biótica; sin embargo, la biología reproductiva de la mayoría de especies de este grupo no se ha documentado. Pitcairnia heterophylla es una bromelia epífita (raramente saxícola) que se encuentra en el sur de México, América Central y el norte de los Andes. Se estudió la polinización y el sistema de apareamiento de una población P. heterophylla en un bosque montano en Costa Rica entre enero y abril 2013. Se realizaron cuatro experimentos de polinización (agamospermia, auto-polinización espontánea, auto-polinización manual, exo-polinización manual) en 89 flores de 23 individuos (3-6 flores por individuo). Se cuantificó la producción de néctar de 18 flores en seis individuos con un refractómetro. Simultáneamente, se registraron los visitantes florales de ocho individuos en el campo con ayuda de cámaras trampa por un total de 918 horas (115 ± 52 horas por individuo, promedio ± ES). Bajo condiciones naturales la producción de semillas fue similar (540.4 ± 55.2) a la producción de las flores auto-polinizadas manualmente (516.3 ± 41.5) y las flores auto-polinizadas espontáneamente (521.1 ± 29.0), pero fue menor a las flores exo-cruzadas (670.2 ± 31.3). Las flores de P. heterophylla son auto-compatibles, con alta capacidad de polinización espontánea y sin capacidad de agamospermia. La auto-polinización intra-floral es facilitada por la ausencia de dicogamia y hercogamia floral. Las flores rojas, sin aroma, con corola tubular y con producción de néctar sugirieron polinización por ornitofilia, lo que se confirmó con el registro de 46 visitas por colibríes (Apodiformes Trochilidae). El visitante floral más común fue Lampornis calolaemus (78 % de las visitas). A pesar de esto, la tasa de visitas durante el periodo de estudio fue baja (0.6 visitas por día por planta). La capacidad de autofecundación de P. heterophylla puede ser explicada como un mecanismo de aseguramiento reproductivo, así como para reducir el flujo de polen inter-específico de plantas taxonómicamente no relacionadas.