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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Biologie  → Fachgebiet Botanik (Systematik und Morphologie)  → Dissertationen 

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2009081429441

Titel: Revision of the genus Fosterella (Bromeliaceae)
Autor(en): Peters, Jule
Schlagworte (SWD): Ananasgewächse
Klassifikation (DDC): 580 - Pflanzen (Botanik) (Botanical sciences)
Erscheinungsdatum: 14-Aug-2009
Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit stellt eine umfassende taxonomische Revision der Gattung Fosterella L.B. Sm. (Bromeliaceae) dar, die alle 31 derzeit akzeptierten Arten umfasst und einen Bestimmungsschlüssel für diese beinhaltet. Die Revision beruht auf der morphologisch-anatomischen Auswertung von Herbarmaterial (über 800 Exsikkate), Lebendpflanzen (ca. 150 Akzessionen) und eigenen vergleichenden Untersuchungen im Freiland. Die Gattung Fosterella ist seit nunmehr etlichen Jahren Forschungsgegenstand einer interdisziplinären Studie, die sowohl molekulrae, als auch anatomische, morphologische und biogeographische Untersuchungen einbezieht. Unser Interesse an der Gattung Fosterella gründet sich auf ihrer enormen ökologischen und biogeographischen Vielfalt, sie gilt als hervorragendes Modellsystem für Artbildungsmechanismen in den Anden. In den letzten Jahren wurde von verschiedenen molekularen Methoden Gebrauch gemacht, um die verwandtschaftlichen Beziehungen innerhalb der Gattung zu untersuchen, so dass mittlerweile gut aufgelöste Stammbäume vorliegen. Diese molekularen Studien, überwiegend durchgeführt von Dr. Martina Rex, wurden ergänzt durch intensive Sammelaktivitäten und eingehende taxonomische Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Revision. Auf diese Weise konnten die morphologische Plastizität der einzelnen Arten erfasst und schließlich ein wohlfundiertes Artkonzept vorgelegt werden. Zunächst wird ein kurzer Überblick über die Familie der Bromeliaceen als auch die Gattung Fosterella gegeben, in dem jeweils Informationen zur Verbreitung, Morphologie, Physiologie, Ökologie und Phylogenie geliefert werden. Im Anschluss an einen historischen Überblick des taxonomischen Werdegangs wird die Abgrenzung der Gattung Fosterella zu den nächstverwandten Gattungen Deuterocohnia, Dyckia und Encholirium erläutert. Die morphologischen Merkmale zur Differenzierung der Arten innerhalb der Gattung werden im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit und ihr Gewicht diskutiert. Der Artschlüssel basiert auf Merkmalen, die leicht auszumachen und gut zu unterscheiden sind. Bei der ausführlichen Beschreibung der Arten wird auch auf ihre jeweilige Verbreitung, Ökologie, taxonomische Abgrenzung, systematische Verwandtschaft sowie die Etymologie des Namens eingegangen. Beigefügt sind jeweils Zeichnungen, ein Foto vom Holo-/Lectotypus, Fotos von Lebendpflanzen sowie eine Verbreitungskarte. Im Rahmen der taxonomischen Arbeit wurden fünf Arten zu Synonymen reduziert: Fosterella chiquitana Ibisch, R. Vásquez & E. Gross und F. latifolia Ibisch, R. Vásquez & E. Gross wurden in die Synonymie von F. penduliflora (C.H. Wright) L.B. Sm. eingezogen; F. fuentesii Ibisch, R. Vásquez & E. Gross als Synonym zu F. albicans (Griseb.) L.B. Sm. gestellt; F. elata H. Luther in die Synonymie von F. rusbyi (Mez) L.B. Sm. verwiesen und F. nowickii Ibisch, R. Vásquez & E. Gross als Synonym zu F. weddelliana (Brongn. ex Baker) L.B. Sm. gestellt. Fosterella schidosperma (Baker) L.B. Sm. var. vestita L.B. Sm. & Read wird zum Synonym von Fosterella weberbaueri (Mez) L.B. Sm. reduziert. Sechs Arten wurden neu beschrieben: Fosterella batistana Ibisch, Leme & J. Peters; F. christophii Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. elviragrossiae Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. kroemeri Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. nicoliana J. Peters & Ibisch und F. robertreadii Ibisch & J. Peters. Das Taxon F. gracilis (Rusby) L.B. Sm. wurde neu etabliert. Um die Evolution von einzelnen morphologischen Merkmalen zu rekonstruieren, wurden die Zustände von zehn ausgewählten Merkmalen kodiert und auf einen molekularen Stammbaum kartiert. Die folgenden Merkmalszustände wurden als ursprünglich innerhalb der Gattung ermittelt: Stammlosigkeit, ganzrandige Blattspreiten, flache Rosetten mit dem Boden aufliegenden Blättern, locker beschuppte Blattunterseiten, schildförmige Haare mit gezähntem Rand, ganzrandige Pedunkel-Brakteen, rispenförmiger Blütenstand, kahle/verkahlende Blütenstandsachsen, weiße Petalen und einfach-aufrechte Narben. Rückschlüsse bezüglich der Evolution und Ausbreitung der Gattung Fosterella werden diskutiert: Die überwiegend kleinen Verbreitungsgebiete der Arten hängen offensichtlich mit ihren fragmentierten, inselartigen Habitaten (z.B. innerandine Trockentäler) zusammen. Die Tatsache, dass die Yungas-Bergregenwälder des Departamento La Paz, Bolivia, die Region mit der größten Artenvielfalt darstellen, lässt sich mit der extrem variablen Topographie und der außerordentlich hohen Vielfalt an Habitaten dieser Region erklären. Aus folgenden Gründen erscheint es sehr wahrscheinlich, dass die Gattung Fosterella ihren Ursprung im Tiefland hat: Die Mehrheit der Arten weist einen eher mesophytischen Habitus auf und ist in mehr oder weniger humiden Habitaten zu finden. Die Gattung ist durch mehrere Arten in sehr alten Habitaten des präkambrischen Schilds im Tiefland von Zentral-Südamerika vertreten. Weiterhin betreiben, soweit bekannt, alle Fosterella Arten C3 Photosynthese, während in den Gattungen der Schwestergruppe, Deuterocohnia, Dyckia and Encholirium, CAM der verbreitete Photosyntheseweg ist. In jedem Fall ist die Besiedelung der Anden und/oder Tieflandhabitate mehrfach unabhängig voneinander geschehen, vielleicht sogar in beiden Richtungen.A comprehensive taxonomic revision of the neotropical genus Fosterella L.B. Sm. (Bromeliaceae) is presented, comprising all 31 currently accepted species and including a key to the species. The revision is based on traditional morphological examination of more than 800 herbarium specimens, about 150 living plants and own observations in the field. The genus Fosterella has been the focus of an interdisciplinary study covering molecular as well as anatomical, morphological and biogeographical analyses. Our interest in Fosterella is fuelled by the ecological and biogeographical diversity of the genus. It is considered as an excellent model system for investigating speciation mechanisms in the Andes. In the last few years, various molecular methods have been applied to investigate interspecific relationships within the genus Fosterella so that by now well-resolved phylogenies are available. To complement these molecular studies which were mainly accomplished by Dr. Martina Rex, an intensive search of additional specimens was advanced and exhaustive taxonomical studies were initiated. In the course of these studies, the morphological variability of taxa and plausible species boundaries could be revealed, eventually resulting in a substantiated taxonomic concept of the genus. Initially, a brief survey of the family Bromeliaceae as well as of the genus Fosterella is given, each including information on distribution, morphology, physiology, ecology and phylogeny. Subsequently, the taxonomical history of Fosterella is summarised, and the genus is delineated from the closely related genera Deuterocohnia, Dyckia and Encholirium which together form a sister group coined “Dyckia clade”. The differential characters for delimitation of the individual Fosterella species are critically discussed with respect to their reliability and taxonomic relevance. The key to the species of the genus Fosterella is based on easily detectable and scorable characters. For all species detailed descriptions are provided, including information on etymology, distribution, ecology, taxonomic delimitation and systematic relationships. All descriptions are accompanied by illustrations, a photo of the type, photos of living plants and a distribution map. In the course of this revision, five species have been reduced to synonymy: thus, Fosterella chiquitana Ibisch, R. Vásquez & E. Gross and F. latifolia Ibisch, R. Vásquez & E. Gross have been reduced to synonymy of F. penduliflora (C.H. Wright) L.B. Sm.; F. fuentesii Ibisch, R. Vásquez & E. Gross to synonymy of F. albicans (Griseb.) L.B. Sm.; F. elata H. Luther to synonymy of F. rusbyi (Mez) L.B. Sm. and F. nowickii Ibisch, R. Vásquez & E. Gross to synonymy of F. weddelliana (Brongn. ex Baker) L.B. Sm. Fosterella schidosperma (Baker) L.B. Sm. var. vestita L.B. Sm. & Read has been reduced to synonymy under Fosterella weberbaueri (Mez) L.B. Sm. Six species have been described as new: Fosterella batistana Ibisch, Leme & J. Peters; F. christophii Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. elviragrossiae Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. kroemeri Ibisch, R. Vásquez & J. Peters; F. nicoliana J. Peters & Ibisch and F. robertreadii Ibisch & J. Peters. The taxon F. gracilis (Rusby) L.B. Sm. has been re-established. In order to reconstruct character evolution, states of ten selected morphological characters were encoded and mapped on a molecular phylogeny. The following character states proved to be ancestral within the genus: acaulescence, entire leaf blades, flat rosettes with leaves more or less adjacent to the ground, scattered lepidote abaxial leaf blades, peltate trichomes with a dentate margin, entire peduncle bracts, paniculate inflorescences, glabrous/glabrescent inflorescence axes, white petals and simple-erect stigmata. Several conclusions regarding the evolution and spread of the genus could be drawn and were discussed in the context of the available literature: (1) The small distribution ranges that are characteristic for most Fosterella species apparently are linked to their fragmented, island-like suitable habitats, like inter-Andean dry valleys. (2) The fact that the Yungas of the La Paz department, Bolivia, is the region with the highest species richness can be explained by the extremely variable topography and the extraordinarily great habitat diversity of this region. (3) It seems to be most likely that the genus has a lowland origin because of the following reasons. The majority of Fosterella species have a rather mesomorphic habit and can be found in more or less humid habitats. The genus is well-represented in the very old habitats of the Pre-Cambrian shield in the lowlands of central South America. Furthermore, all Fosterella species carry out C3 photosynthesis as far as we know, whereas the CAM (crassulacean acid metabolism) pathway is common in the highly xeromorphic genera of the sister group, Deuterocohnia, Dyckia and Encholirium. Finally, the colonisation of Andean and/or lowland habitats by Fosterella species most probably happened several times independently, maybe even in both directions.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2009081429441
Sammlung(en):Dissertationen

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