Effects of anthropization on the pollination and fruit dispersal of the gymnesic endemism Arum pictum ssp. sagittifolium Roselló & Sàez

Abstract

[eng] The loss of natural and semi-natural habitat due to land-use changes (hereafter ‘anthropization’) is the main cause of the current global decline in biodiversity. The Mediterranean region is considered a hotspot of biodiversity, with high levels of endemic plant species. Endemic species or those with narrow distribution are especially vulnerable to anthropization, particularly by the negative effects of anthropization on their pollination and seed dispersal, two crucial phases in the regeneration of the populations. In this study, we selected the species Arum pictum spp. sagittifolium to assess the effects of anthropization on its pollination, fruit dispersal and fitness. For that, we performed surveys of pollinators and dispersers, conducted experiments of pollen limitation and pollinator dependence, and evaluated the fitness in three anthropized areas (<75% of natural area in the surroundings of the population) and three natural ones (>95% of natural area in the surroundings). Pollinator samplings showed that the main pollinators were sphaerocerid flies and staphylinid beetles, especially from the genus Coproica. In this study, we have identified 64 different pollinator species of A. pictum ssp. sagittifolium with new pollinator reports for the species and to the entomofauna of the Balearic Islands. Pollinator richness and abundance were both higher in anthropized areas, but this increase did not translate into a higher fitness in those anthropized localities. Pollination experiments suggested that sexual reproduction in this species was highly limited by pollen (e.g. attracting lured insects) rather than by resources. The infructescence set was not affected by any individual or neighbouring context traits; but berry number increased with the abundance of Coproica insects, while it had contrary effects on seed number in natural areas (positive) and in anthropized ones (negative). Berry number was also negatively affected by the increase of the spathe length, while seed number was negatively affected by the surrounding male-phase individuals. Finally, the dispersers of A. pictum ssp. sagittifolium were birds, being Sylvia atricapilla the most abundant species. Although we did not find significant differences in disperser richness or abundance between anthropized and natural areas, only 2 out of the 5 reported disperser species were recorded in anthropized areas. The feeding behaviour of each species was different with some species, like Columba palumbus, having a long visit time with high ingestion of berries per visit; while others, like S. atricapilla, had a short visit time with low ingestion of berries per visit. Overall, this study improves the knowledge of the reproductive biology of A. pictum ssp. sagittifolium and demonstrates that anthropization influences both pollination and fruit dispersal processes.

[spa] La pérdida del hábitat natural y seminatural debido a los cambios en los usos del suelo (de aquí en adelante, "antropización") es la causa principal de la actual disminución global de la biodiversidad. La región mediterránea se considera un punto caliente de biodiversidad, con gran cantidad de especies de plantas endémicas. Las especies endémicas o de distribución estrecha son especialmente vulnerables a la antropización, particularmente por los efectos negativos de la antropización en su polinización y dispersión de semillas, dos fases cruciales en la regeneración de las poblaciones. En este estudio, seleccionamos la especie Arum pictum spp. sagittifolium para evaluar los efectos de la antropización sobre su polinización, dispersión de frutos y éxito reproductivo. Para eso, realizamos censos de polinizadores y dispersores, experimentos de limitación de polen y dependencia de polinizadores, y evaluamos el éxito reproductivo en tres áreas antropizadas (<75% de área natural en los alrededores de la población) y tres naturales (> 95% de área natural en los alrededores). Las muestras de polinizadores mostraron que los principales polinizadores eran moscas esferoceridas y escarabajos estafilínidos, especialmente del género Coproica. En este estudio, hemos identificado 64 especies diferentes de polinizadores de A. pictum ssp. sagittifolium con nuevas citas de polinizadores para la especie y para la entomofauna de las Islas Baleares. La riqueza y abundancia de polinizadores fueron mayores en las áreas antropizadas, pero este aumento no se tradujo en un mayor éxito reproductivo en esas localidades antropizadas. Los experimentos de polinización sugirieron que la reproducción sexual en esta especie estaba muy limitada por el polen (por ejemplo, al atraer insectos) en lugar de por los recursos. El conjunto de infrutescencia no se vio afectado por ningún rasgo individual o del entorno; pero el número de bayas aumentó con la abundancia de insectos Coproica, mientras que tuvo efectos contrarios en el número de semillas en áreas naturales (positivos) y antropizadas (negativos). El número de bayas también se vio afectado negativamente por el aumento de la longitud de la espata, mientras que el número de semillas se vio afectado negativamente por los individuos en fase masculina cercanos. Finalmente, los dispersores de A. pictum ssp. sagittifolium eran aves, siendo Sylvia atricapilla la especie más abundante. Aunque no encontramos diferencias significativas en la riqueza o abundancia de dispersores entre áreas antropizadas y naturales, solo 2 de las 5 especies de dispersores encontradas se registraron en áreas antropizadas. El comportamiento durante la alimentación de cada especie fue diferente, con algunas especies, como Columba palumbus, con largos tiempo de visita y una alta ingesta de bayas por visita, mientras que otras, como S. atricapilla, presentaron tiempos de visita cortos y una baja ingestión de bayas por visita. En general, este estudio mejora el conocimiento de la biología reproductiva de A. pictum ssp. sagittifolium y demuestra que la antropización influye en los procesos de polinización y dispersión de los frutos.