Evolution of floral morphology and community structure of a tropical Clade of Lianas (Bignonieae, Bignoniaceae)

As angiospermas são um dos grupos mais diversos de organismos, e grande parte dessa diversidade deve-se às muitas formas florais existentes. Devido a isso, determinar os padrões de variação floral e os fatores históricos e ecológicos que levaram à evolução desta alta diversidade floral é essencial para entender os processos que dirigem a diversificação das angiospermas. A tribo Bignonieae (Bignoniaceae) representa um excelente modelo para o estudo de diversificação floral na região Neotropical, por ser o clado mais diverso de lianas neotropicais e apresentar uma altíssima diversidade floral. Nesta tese, utilizei a tribo Bignonieae para caracterizar: (i) o padrão de evolução de caracteres florais discretos e morfologias florais, assim como possíveis associações entre as morfologias florais e grupos de polinizadores, (ii) o sinal filogenético e as taxas de evolução de caracteres florais contínuos, (iii) o padrão e a magnitude de integração fenotípica entre caracteres florais contínuos ao longo da filogenia do grupo e (iv) a influência da filogenia, da morfologia floral e de fatores abióticos para a co-ocorrência de espécies e a estrutura de comunidades de Bignonieae. Os resultados indicam grande labilidade na evolução de caracteres discretos e morfologias florais, contrapondo o sinal filogenético encontrado para os 16 caracteres contínuos avaliados. O sinal filogenético, entretanto, difere entre caracteres de cálice-corola e estame-estigma. As taxas de evolução também variam entre caracteres, indicando a ação de diferentes pressões seletivas ou resposta diferencial à seleção em diferentes partes da flor. Os padrões de integração fenotípica se mantêm constantes ao longo da história evolutiva de Bignonieae, apesar da evolução homoplástica da magnitude das correlações entre caracteres. Essa aparente complexidade evolutiva, sugerida pela presença de padrões diferentes em diferentes tipos de caracteres, não se repete na estrutura ecológica das comunidades, já que nem a morfologia floral e nem a filogenia influenciam a co-ocorrência entre espécies. Por outro lado, há evidente especialização das espécies a fatores abióticos, sugerindo um papel crítico de filtro ambiental na estrutura das comunidades de Bignonieae. Esse resultado contraria a hipótese de que saturação causada por competição por polinizadores seria o fator determinante da estrutura interna de comunidades de Bignonieae.Flowering plants represent one of the most diverse groups of organisms in the Planet. A large portion of this diversity results from the multitude of floral forms encountered nowadays. To understand the patterns of floral variation and of the historical and ecological factors that led to the evolution of such diversity in floral forms are critical for a better understanding of the processes that led to the diversification of angiosperms. The tribe Bignonieae (Bignoniaceae) is the most diverse clade of Neotropical lianas and represents an excellent model for the study of floral evolution due to the high diversity of floral forms of this group. In this Ph.D. thesis, I aimed to characterize: (i) the pattern of evolution of discrete floral traits and floral morphologies in Bignonieae, as well the potential associations between floral morphologies and pollinators; (ii) the phylogenetic signal and the rates of evolution of continuous floral traits; (iii) the pattern and the magnitude of phenotypic integration among floral traits across the phylogenetic history of the group; and, (iv) the influence of phylogeny, floral morphology and abiotic factors for the patterns of species co-occurrence and the structure of communities of Bignonieae in the Neotropics. The results indicate high lability in the evolution of discrete floral traits and floral forms, contrasting the significant phylogenetic signal encountered in all 16 continuous floral traits examined. However, the phylogenetic signal differs between traits of different floral whorls. The rates of evolution also varied among different characters, suggesting the action of different selective pressures or differential responses to selection in different floral parts. Overall, the patterns of phenotypic integration were constant during the history of Bignonieae, despite the homoplastic evolution of the magnitude of correlation among characters. This apparent evolutionary complexity, leading to different patterns in different traits, is not reflected in the ecological structure of communities, given that nor floral morphology or phylogeny influence species co-occurrence. On the other hand, species specialization to abiotic factors was encountered, suggesting that environmental filtering played a key role in the structure of communities of Bignonieae. The results reject the hypothesis that saturation caused by competition for pollinators would be the main factor determining the intra-community structure of Bignonieae