Systematics and evolution of the genus Pleurothallis R. Br. (Orchidaceae) in the Greater Antilles [Elektronische Ressource] / von Hagen Stenzel

Hagen Stenzel

Informations

• Publié par: humboldt-universitat_zu_berlin
• Publié le: 01 janvier 2004
• Nombre de lectures: 25
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Systematics and evolution of the genus
Pleurothallis R. Br. (Orchidaceae)
in the Greater Antilles
DISSERTATION
zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium
(Dr. rer. nat.)
im Fach Biologie
eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin
von
Diplom-Biologe Hagen Stenzel
geb. 05.10.1967 in Berlin
Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. J. Mlynek
Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Dr. M. Linscheid
Gutachter/in: 1. Prof. Dr. E. Köhler
2. HD Dr. H. Dietrich
3. Prof. Dr. J. Ackerman
Tag der mündlichen Prüfung: 06.02.2004







Pleurothallis obliquipetala Acuña & Schweinf.





Für Jakob und Julius,
die nichts unversucht ließen, um das Zustandekommen dieser Arbeit zu verhindern. Zusammenfassung
Die antillanische Flora ist eine der artenreichsten der Erde. Trotz jahrhundertelanger
floristischer Forschung zeigen jüngere Studien, daß der Archipel noch immer weiße
Flecken beherbergt. Das trifft besonders auf die Familie der Orchideen zu, deren letzte
Bearbeitung für Cuba z.B. mehr als ein halbes Jahrhundert zurückliegt.
Die vorliegende Arbeit basiert auf der lang ausstehenden Revision der Orchideengattung
Pleurothallis R. Br. für die Flora de Cuba. Mittels weiterer morphologischer,
palynologischer, molekulargenetischer, phytogeographischer und ökologischer
Untersuchungen auch eines Florenteils der anderen Großen Antillen wird die Genese der
antillanischen Pleurothallis-Flora rekonstruiert.
Der Archipel umfaßt mehr als 70 Arten dieser Gattung, wobei die Zahlen auf den
einzelnen Inseln sehr verschieden sind: Cuba besitzt 39, Jamaica 23, Hispaniola 40 und
Puerto Rico 11 Spezies. Das Zentrum der Diversität liegt im montanen Dreieck Ost-Cuba
– Jamaica – Hispaniola, einer Region, die 95 % der antillanischen Arten beherbergt,
wovon 75% endemisch auf einer der Inseln sind. Da die meisten Arten entweder
endemisch oder pankaribisch verbreitet sind, bleiben die floristischen Bezüge zwischen
den Inseln und zu den kontinentalen Nachbargebieten nur schwach ausgeprägt. Immerhin
lassen sich einige Verbindungen unter den Inseln der Großen Antillen und besonders zu
Mittelamerika erkennen. Diese Affinitäten steigen von Ost nach West.
Molekulargenetische und (mikro-)morphologische Daten als phylogeographisches
Werkzeug zeichnen dieses Muster deutlicher. Danach lassen sich die antillanischen
Arten hinsichtlich ihrer Genese in drei Gruppen einteilen. 25% der Arten ist pankaribisch
verbreitet, wobei der Großteil der antillanischen Populationen vom mittelamerikanischen
Festland stammt. Ebenfalls aus dieser Region stammen weitere 25%, die jedoch auf den
Inseln neue Arten gebildet haben (Anagenese). Die verbleibenden 50% der
großantillanischen Sippen sind autochthon und das Ergebnis adaptiver Radiation auf den
Inseln. Diese intensive Kladogenese beschränkt sich auf drei Verwandtschaftskreise
innerhalb der Gattung Pleurothallis in den Untergattungen Antilla Luer und Specklinia
Lindl. Es stellte sich heraus, daß der überwiegende Anteil der Artbildungsprozesse
allopatrischer Natur ist. Sympatrie konnte nur in einem einzigen Fall direkt belegt werden.
Das Ergebnis der allopatrischen Speziation sind zwei Typen von Vikarianz, räumlich
geographischer und geologischer. In Cuba sind überraschenderweise fast 80% der
endemischen Arten an einen Gesteinstyp gebunden, überwiegend an Serpentin. West-
Hispaniola, wo viele Schwesternarten cubanischer Sippen beheimatet sind, besteht fast
ausschließlich aus Kalkstein. Geographische Vikarianz ist daher oft geologisch unterlegt,
eine Bindung die für Epiphyten kaum vermutet wurde. Hinter der Geologie verbergen sich
1 jedoch eher Bestäuberareale und weniger physiologische Anpassung als limitierender
Faktor. Eine Verfrachtung in Vegetation auf anderem petrologischen Untergrund scheint
damit der Hauptauslöser für Artbildungen gewesen zu sein. Grundlage waren
höchtwahrscheinlich individuenarme Gründerpopulationen die den Bedingungen eines
founder events ausgesetzt waren.
Neben den reichen geologischen Verhältnissen im Dreieck Ost-Cuba – Jamaica –
Hispaniola wird die intensive Artbildung durch weitere spezifisch lokale Bedingungen
unterstützt. Karibische Wirbelstürme dürften entlang der Hauptrouten für eine häufige
Verfrachtung von Samen oder Pflanzen von Mittelamerika auf die Großen Antillen sowie
zwischen den Inseln selber verantwortlich sein. Ein zweiter günstiger Umstand für
erfolgreiche Migration innerhalb des Dreiecks besteht in der räumlichen Nähe der
Inselgebirge und deren optimalen klimatischen Bedingungen für die Besiedlung durch
mikrophytische Epiphyten.
Molekulargenetische Daten lieferten weiterhin wertvolle Informationen in Bezug auf die
beiden aktuell diskutierten Systeme der Pleurothallidinae, einer streng morphologischen
(Luer) und einer fast ausschließlich auf DNA-Sequenzen (Pridgeon & Chase) basierenden
Klassifikation. DNA-Sequenzen der cubanischen Arten stützen das neue System von
Pridgeon & Chase weitestgehend, zeigen aber noch Widersprüche in einigen der neuen
oder wiedererrichteten Taxa.
Angesicht dessen, daß die karibische Florenregion leider nicht nur durch ihre Biodiversität
zu den zehn globalen hot spots zählt, sondern auch durch die großflächige Zerstörung
von Primärvegetation, war es auch ein Anliegen der vorliegenden Arbeit, ein erstes
detailliertes Bild von Genese und Verbreitung antillanischer Orchideen zu vermitteln.
Diese Daten können direkt für die Gestaltung und das Management von karibischen
Schutzgebieten eingesetzt werden, da Orchideen in der Naturschutzpolitik einen hohen
Argumentationswert besitzen.
2 Content
1 INTRODUCTION...................................................................................................................................5
1.1 SUBTRIBE PLEUROTHALLIDINAE – AN INTRODUCTION ............................................................................5
Distribution ...............................................................................................................................................5
Morphology ...............................................................................................................................................5
Taxonomy and Systematics........................................................................................................................7
1.2 PLEUROTHALLIS OF THE GREATER ANTILLES .........................................................................................8
1.3 BIOGEOGRAPHY OF THE ANTILLEAN ARC............................................................................................10
1.4 GOALS OF THIS STUDY .........................................................................................................................12
2 MATERIALS AND METHODS..........................................................................................................13
2.1 MATERIALS..........................................................................................................................................13
Collection of plant material.....................................................................................................................14
2.2 METHODS.............15
Descriptions and drawings......................................................................................................................15
Reproductive biology...............................................................................................................................15
Ecological and phytogeographical patterns............................................................................................15
Computing and representation of the data in diagrams..........................................................................18
Palynology...............................................................................................................................................19
Genetics...................................................................................................................................................23
Taxonomy.........................26
General rules..................................................................................................................26
3 RESULTS...............................................................................................................................................27
3.1 MORPHOLOGY .....................................................................................................................................27
Key to the species. ...................................................................................................................................28
3.2 REPRODUCTIVE BIOLOGY.....................................................................................................................67
3.3 P