Giovanni Scopece (UNINA/Itália): The evolution of reproductive isolation in Mediterranean orchids

Data: 15 de outubro de 2018
Date: October 15th, 2018

Hora: 13h00
Time: 1:00 PM/AM

Local (Room): Sala da Congregação, Bloco L, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

A evolução do isolamento reprodutivo em orquídeas do Mediterrâneo

Orquídeas polinizadas por engodo sexual ou alimentar são caracterizadas por diferentes níveis de especificidade de polinizadores. Enquanto as com engodo alimentar demonstram fraco isolamento do polinizador, aquelas com engodo sexual mostram uma elevada especialização na polinização. Análises comparativas mostram que as orquídeas especializadas se baseiam principalmente em poucas barreiras reprodutivas pré-zigóticas e apresentam pouco isolamento de pós-zigótico. Já as orquídeas com fraco isolamento de polinizador, como as orquídeas com engodo alimentar, apresentam fortes evidências para múltiplas barreiras reprodutivas pós-zigóticas. O papel das barreiras pré-zigóticas nesse último grupo tem sido, com frequência, subestimado. Entretanto, um estudo recente mostrou que isolamento fenológico e de microhabitat contribui fortemente para o isolamento simpátrico de populações diploides e tetraploides de espécies polinizadas por engodo alimentar, sugerindo que essas barreiras podem levar populações simpátricas a evitar ou limitar a formação de triploides. Esses resultados sugerem que os mecanismos pré-zigóticos podem ser reforçados por seleção, e que quando diversas espécies evolutivamente muito próximas coexistem, o isolamento pré-zigótico pode produzir um padrão de mosaico dependendo de suas interações ecológicas.

Giovanni Scopece possui licenciatura em Ciências Naturais pela Universidade de Nápoles Federico II (UNINA, Itália) e doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade da Calábria (Itália). Atualmente é pesquisador na Universidade de Nápoles Federico II. Sua atividade de pesquisa é focada principalmente no estudo das estratégias adaptativas de plantas com flores e na compreensão de seus efeitos sobre a hibridização, o isolamento reprodutivo e a formação de novas espécies. Em particular, a atividade de pesquisa visa compreender a dinâmica da especiação em grupos de orquídeas com diferentes níveis de especificidade de polinização. Seus estudos também focam na identificação das forças subjacentes às transições evolutivas entre estratégias generalistas e especialistas de polinização em orquídeas do Mediterrâneo. Por fim, também está interessado no estudo de estratégias adaptativas em espécies de interesse agrário, com particular referência à dinâmica de polinização e defesa de armazenamento.

The evolution of reproductive isolation in Mediterranean orchids

Food and sexually deceptive orchids are characterized by different levels of pollinator specificity. Whereas food-deceptive orchids show weak pollinator isolation, sexually deceptive species display a highly specialized pollination. Comparative analyses show that specialized orchids mostly rely on few premating reproductive barriers and have very little postmating isolation. In contrast, orchids with weak pollinator isolation, such as food-deceptive orchids, show strong evidence for multiple, postmating reproductive barriers. The role of premating barriers in this latter group has been thus often underestimated. However, a recent study showed that phenological and microhabitat isolation strongly contribute to reproductive isolation in sympatric diploid and tetraploid populations of a food-deceptive species suggesting that these barriers can evolve in sympatric populations to avoid or limit the formation of triploids. These findings suggest that prezygotic mechanisms can be reinforced by selection and that when multiple closely related species co-exist prezygotic isolation can produce a mosaic pattern depending on species ecological interactions.

Giovanni Scopece has a degree in Natural Sciences by the University of Naples Federico II (UNINA, Italy) and a PhD in Plant Biology by University of Calabria (Italy). Prof. Scopece is mainly focused on the study of the adaptive strategies of flowering plants and on the understanding of their effects on hybridization, reproductive isolation and the formation of new species. In particular, the research activity is aimed at understanding the dynamics of speciation in groups of orchids with different levels of specificity of pollination. A line of research has also concerned the identification of the forces that underlie the evolutionary transitions between generalist and specialist pollination strategies in Mediterranean orchids. Another research project is aimed at the study of adaptive strategies in species of agrarian interest, with particular reference to the dynamics of pollination and defense from storage.

Fotos da palestra

Lecture photos

João Felipe Ginefra Toni (Goetheanum Research Institute): A estética dos verticilos: metamorfose, morfologia evolutiva do desenvolvimento floral e polinização em Sanguisorbeae (Rosaceae)

Data: 27 de Setembro de 2018
Date: September 27th, 2018

Hora:13h:00
Time: 01h:00 PM

Local (Room): Sala de defesa de Tese, Bloco O, Prédio da Pós graduação, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

A estética dos verticilos: metamorfose, morfologia evolutiva do desenvolvimento floral e polinização em Sanguisorbeae (Rosaceae)

RESUMO
Dentro de grupos taxonômicos maiores das Angiospermas, existe considerável variação na presença, número e disposição dos órgãos básicos de uma flor, como o perianto, e uma questão principal é quais são as diferenças subjacentes de desenvolvimento. Este estudo aborda esta questão de dois lados: primeiro, uma síntese sobre os paralelos entre os quadros conceituais do Desenvolvimento Evolutivo Floral e Morfologia Floral é feita, e segundo, a morfologia do desenvolvimento do perianto de sete espécies na tribo Sanguisorbeae é comparada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para entender a perda de pétalas e a evolução do perianto em Rosaceae. Três hipóteses alternativas foram testadas: (1) substituição homeótica de pétalas por estames; (2) aborto de primórdios de pétala; e (3) a perda total de pétalas por meio de redução floral. Nos gêneros Marcetella e Polylepis, a estreita definição de homeose foi sustentada pela presença de primórdios de pétalas que foram transformados em estames durante o desenvolvimento tardio. Em Sanguisorba e Acaena, não foi encontrado nenhum traço de rudimentos ou primórdios em posições alternisepais, refutando a hipótese de transformação homeótica ou aborto de pétalas e confirmando a perda total desses órgãos. Além disso, observou-se uma pronunciada petaloidia nas restantes espirais florais nestes dois últimos gêneros. Nesse caso, a perda de pétalas seria explicada tanto pela redução quanto pela introgressão do desenvolvimento de atributos de pétala nos outros verticilos, como um caso de compensação de desenvolvimento ligado a uma mudança da polinização pelo vento para a polinização por insetos. Este estudo enfatiza como a morfologia comparativa é não apenas descritiva, mas também explicativa, e complementa as abordagens moleculares no estudo do Desenvolvimento Evolutivo Floral.

João Felipe Ginefra Toni
Bacharel e Licenciado em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo, Mestre em Ecologia e Botânica pelo Programa de Pós-Graduação da Universidade da Basileia, Suíça, e pelo Jardim Botânico Real de Edimburgo, Escócia. Depois de seu treinamento no The Nature Institute, em Ghent-NY, Estados Unidos, sob a orientação do biólogo Dr. Craig Holdrege, João Felipe mudou-se para Suíça para trabalhar como pesquisador associado no Instituto de Ciência Contextual da Seção de Ciências Naturais do Goetheanum, em Dornach, onde, desde 2011, realiza projetos de pesquisa em História, Filosofia e ensino de Biologia, morfologia e evolução floral. Em 2017, organizou no Goetheanum a conferência internacional Evolving Morphology, em ocasião da celebração dos 200 anos dos escritos morfológicos de Goethe. João também se dedica com afinco ao Ensino Fundamental e Médio como professor de Biologia e Ciências na Escola Rudolf Steiner Zürcher Oberland, em Wetzikon, Suíça, onde atualmente desenvolve seu projeto de doutorado na área de Ensino de Botânica pela Universidade Friederich-Schiller em Jena, Alemanha.

The aesthetics of the whorls: metamorphosis, floral morpho-evo-devo and shifts of pollination in Sanguisorbeae (Rosaceae)

ABSTRACT
Within larger taxonomic groups of the Angiosperms, considerable variation exists in the presence, number and arrangement of the basic organs of a flower, such as the perianth, and a main question is what the underlying developmental differences are. This study tackles this question from two sides: first, a synthesis on the parallels between the conceptual frameworks of Floral Evolutionary Development and Floral Morphology is made, and second, the developmental morphology of the perianth of seven species in the tribe Sanguisorbeae is compared by Scanning Electron Microscopy (SEM) in order to understand petal loss and perianth evolution in Rosaceae. Three alternative hypotheses were tested: (1) homeotic replacement of petals by stamens; (2) abortion of petal primordia; and (3) the total loss of petals by means of floral reduction. In the genera Marcetella and Polylepis, the narrow definition of homeosis was supported by the presence of petal primordia that were transformed into stamens during late development. In Sanguisorba and Acaena, no trace of rudiments or primordia in alternisepalous positions was found, thus refuting the hypothesis of homeotic transformation or abortion of petals and confirming the total loss of these organs. Moreover, a pronounced petaloidy was observed in the remaining floral whorls in these last two genera. In this case, petal loss would be explained both by reduction and developmental introgression of petal attributes into the other whorls, as a case of developmental trade-off linked with a shift from wind pollination back to insect pollination. This study emphasizes how comparative morphology is not only descriptive but also explanatory, and complements molecular approaches in the study of Floral Evolutionary Development.

João Felipe Ginefra Toni
Bachelor's Degree in Biological Sciences by the University of São Paulo, Master's Degree in Ecology and Botany by the Graduate Program at the University of Basel, Switzerland, and the Royal Botanic Gardens of Edinburgh, Scotland. After his training at The Nature Institute in Ghent-NY, United States, under the guidance of the biologist Dr. Craig Holdrege, John Philip moved to Switzerland to work as an associate researcher at the Contextual Science Institute of the Natural Sciences Section of Goetheanum, in Dornach, where, since 2011, conducts research projects in History, Philosophy and teaching of Biology, morphology and floral evolution. In 2017, he organized the international conference Evolving Morphology at the Goetheanum on the occasion of the celebration of the 200th anniversary of Goethe's morphological writings. João is also dedicated to his elementary and secondary education as a professor of biology and science at the Rudolf Steiner Zürcher Oberland School in Wetzikon, Switzerland, where he is currently developing his PhD project in the field of Botany Teaching by Friederich-Schiller University in Jena, Germany.

Imma Oliveras (University of Oxford): Dynamics of tropical vegetation transitions under global change

Data: 05 de Setembro de 2018
Date: September 5th, 2018

Hora: 13h:00
Time: 01h:00 PM

Local (Room): Sala de Defesa de Tese, Bloco O, Prédio da Pós graduação, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

Dinâmica de transições de vegetação tropical sob mudança global

RESUMO

As transições de vegetação são caracterizadas por uma mudança - gradual ou acentuada - entre diferentes tipos de vegetação com diferentes tipos funcionais de plantas, muitas vezes também associadas a diferentes condições climáticas e edáficas. Elas são frequentemente caracterizadas por uma vegetação adaptada ao fogo adjacente a uma vegetação sensível ao fogo. Essa mudança contrastante cria uma zona de tensão entre os ecossistemas, portanto, acredita-se que essas transições sejam especialmente sensíveis a mudanças no regime de perturbações e mudanças climáticas, com potencial para expandir um tipo de vegetação sobre o outro. Nesta palestra visitaremos diferentes tipos de transições de vegetação na América do Sul e África: da floresta montana tropical e das árvores de pastagens nos Andes peruanos até os diferentes tipos de transições entre florestas e gramíneas na Bolívia, Brasil, Gana e Gabão. Cada lugar tem suas próprias particularidades ecológicas associadas aos processos e mecanismos ecológicos da transição, bem como aos impulsionadores locais da mudança. No entanto, veremos como diferentes lugares compartilham processos comuns e sua vulnerabilidade a fatores de mudança regionais e globais. Nos Andes, o aumento da temperatura está aumentando a base da nuvem em elevação. Enquanto as florestas tendem a migrar para cima devido à crescente elevação da base das nuvens, elas estão enfrentando um teto representado por capim, pastagem e gramíneas altamente produtivas. As transições de ambiente de floresta e gramíneas compartilham muitos mecanismos ecológicos, e a ecologia funcional está nos ajudando a entender os eixos comuns de variação desses sistemas tanto nos Neotrópicos quanto nos Paleotrópicos.

Imma Oliveras é professora no Environmental Change Institute, Universidade de Oxford, e vice-líder de programa em ecossistemas. Atualmente é professora visitante permanente na Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT) e professora visitante do NEPAM (Unicamp). Seus interesses de pesquisa são o entendimento da vulnerabilidade e resiliência dos gradientes de vegetação à mudanças globais, particularmente à mudanças nos regimes de incêndios e a eventos extremos de seca. Ela possui especialização em ecofisiologia, ecologia funcional, ecologia de comunidades e sensoriamento remoto. Fez seu doutorado no Centro de Pesquisas Ecológicas e Florestais (CREAF) da Universidade Autônoma de Barcelona, ​​e pós-doc no Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. Ela também foi bolsista Marie Curie na Universidade de Wageningen (Holanda). Atualmente, ela está envolvida em vários projetos no Brasil abrangendo a Mata Atlântica, o Cerrado e a Amazônia, buscando abordagens funcionais que expliquem os mecanismos de montagem da comunidade em resposta a diferentes estressores abióticos. Imma também está interessada em aplicar pesquisas para auxiliar as políticas de conservação e colabora estreitamente com várias ONGs e outros atores interessados.

Dynamics of tropical vegetation transitions under global change

ABSTRACT

Vegetation transitions are characterised by a shift –either gradual or sharp- between different vegetation types with different plant functional types, often also associated with different climatic and edaphic conditions. They are often characterised by a fire-adapted vegetation adjacent to a fire-sensitive vegetation. This contrasting shift creates a zone of tension between ecosystems, thus these transitions are thought to be especially sensitive to changes in disturbance regime and climate change, with potential for one vegetation type expanding over the other. In this talk we will visit different types of vegetation transitions in South America and Africa: from the montane tropical forest and grasslands treelines in the Peruvian Andes to different types of forest-grassy environments transitions in Bolivia, Brazil, Ghana and Gabon. Each place has its own ecological particularities associated with the ecological processes and mechanisms of the transition, as well as with the local drivers of change. Nonetheless, we will see how different places share common processes, and their vulnerability to regional to global change drivers. In the Andes, increasing temperatures are increasing the cloud base in elevation. While forests are tending to migrate upwards due to the increasing cloud base elevation, they are facing a ceiling posed by fire, grazing and highly productive grasses. Forest-grassy environment transitions share many ecological mechanisms, and functional ecology is helping us understand the common axes of variation of these systems in both the Neotropics and Palaeotropics.

Imma Oliveras is a Lecturer at the Environmental Change Institute, University of Oxford, and Deputy Programme Leader In Ecosystems. She is currently Permanent Visiting Professor at the Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT) and Visiting Professor at NEPAM (Unicamp). Her research interests are on understanding vulnerability and resilience of vegetation gradients to global change, particularly to changes in fire regimes and to extreme drought events. She has expertise in ecophysiology, functional ecology, community ecology, and remote sensing. She did her PhD at Centre of Ecological Research and Forestry Applications (CREAF) at the University Autonoma of Barcelona, and a post-doc at the Instituto of Biociências at the Universidade de São Paulo. She was also a Marie Curie Fellow in Wageningen University (Netherlands). Currently she is involved in several projects in Brazil spanning the Atlantic Forest, Cerrado and Amazon looking at functional approaches that explain community assembly mechanisms in response to different abiotic stressors. Imma is also interested on applying research for assisting conservation policies, and collaborates closely with several NGOs and stakeholders.