Orientation of reproductive and vegetative structures in cacti optimizes the caption of photosynthetically active radiation (PAR) favoring the branch growth and development. It minimizes the excessive warming that could affect the photosynthetic system, and exposes the floral buds to an adequate temperature for their development, thus favoring pollination. This study describes and analyzes the preferential orientation effects in the production of reproductive (buds, flowers and fruits) and vegetative structures (branch number and growth) of Myrtillocactus geometrizans in two slopes with contrasting orientations (i.e. north and south) in The Barranca de Metztitlán Biosphere Reserve, Hidalgo, México. Also the microclimatic conditions (temperature and relative humidity) for both slopes are described. The results showed that the majority of reproductive structures have a preferential southern orientation, where temperature and relative humidity were higher. Conversely floral buds showed a more uniform distribution. Orientation of reproductive structures was significantly different between slopes, and it showed a southern preference. The highest bud production was found in the south slope. Orientation among individual’s sections, the differences were less evident but significant. South and north individual sections produced more buds than the east one, but the west section did not differ with anyone. This result coincided with a preliminary description of bud distribution and orientation. Similarly, the higher flower production was found in the south slope and the south individual section as well. However, fruit production was not different between slopes although it was concentrated in the individuals south section, similarly to the observed flower pattern. The relatively uniform floral bud distribution contrasting with the distribution pattern observed for flowers and fruits, suggest that adequate temperature and relative humidity conditions were restricted to stems and branches with south orientation. Furthermore, if PAR interception is higher in ribs and/or branches with south orientation, the reproductive structures in the other sections, particularly the north one, could be under resources limitation. The preferential flower and fruit orientation pattern could be a consequence of this limitation. However, other factors might also influence the flower and fruit development in other orientations. Floral attributes such as form, size and amount of reward influencing pollination could vary with orientation, and therefore may affect the fruit production success. Future studies should explore if those factors could be involved in the observed orientation patterns in M. geometrizans. Branch development and branch number were different between both slopes. Individual branches in the southern slope showed a higher growth rate. In the north slope, individuals cover and branch number were larger than in the south one. In both slopes, the south section showed a larger average branch number. The probable causes of the individual architectural and annual branch growth differences include variations in the solar radiation interception regime, direct responses to microclimatic conditions and light competition with other plant species. This work is an original contribution to the study of reproductive and vegetative structures orientation in an intertropical cactus species.
La orientación de estructuras reproductivas y vegetativas en cactáceas permite optimizar la captación de radiación fotosintéticamente activa (RFA) favoreciendo el crecimiento y desarrollo de ramas, minimizar el calentamiento excesivo que pudiera afectar al sistema fotosintético, exponer a las yemas florales a una temperatura adecuada para su desarrollo y favorecer la polinización. En este estudio se describen y analizan los efectos de la orientación preferencial en la producción de estructuras reproductivas (yemas, flores y frutos) y vegetativas (crecimiento y número de ramas) de Myrtillocactus geometrizans en dos laderas con orientación contrastante (i.e., norte y sur) en la Reserva de la Biosfera Barranca de Metztitlán, Hidalgo, México. Asimismo, se describen las condiciones microambientales (temperatura y humedad relativa) para las dos laderas. La mayoría de las estructuras reproductivas presentan una orientación preferencial hacia el sur, donde se registró la mayor temperatura y los valores más elevados de humedad relativa, sin embargo, las yemas florales mostraron una distribución más uniforme independientemente de la orientación. Entre laderas, las estructuras reproductivas se orientaron preferentemente hacia el sur y ésta orientación fue significativamente diferente entre laderas. El seguimiento de las estructuras reproductivas reveló que la mayor producción de yemas se presentó en la ladera sur. Entre sectores, las diferencias fueron menos evidentes aunque significativas. En los sectores sur y norte de los individuos produjeron más yemas que en el este, pero el oeste no difiere de ninguno de ellos. Este resultado coincide con la descripción previa de la distribución y orientación de las yemas. De igual, manera la mayor producción de flores se presentó en la ladera sur y sector sur de los individuos. Sin embargo, la producción de frutos no fue diferente
entre laderas, pero su producción dentro de los individuos se concentró en el sector sur al igual que las flores. El hecho de que, a diferencia de las flores y frutos, la distribución de yemas florales fuera más variable y uniforme, sugiere que las condiciones óptimas de temperatura y humedad relativa se restringen a las facetas sureñas de los tallos y ramas. Más aún, si la intercepción de RFA es mayor en las costillas y/o ramas con orientación sureña, las estructuras reproductivas que se producen en sectores distintos al sur, particularmente hacia el norte, experimentarían limitación de recursos. El patrón preferencial de flores y frutos hacia el sur podría ser una consecuencia de esta limitación. Sin embargo, otros factores podrían influir en el desarrollo diferencial de flores y frutos con distinta orientación. Atributos florales tales como la forma, tamaño y cantidad de recompensa, que influyen en la polinización, podrían variar con la orientación, y por lo tanto, afectar el éxito en la producción de frutos. Futuros estudios deberán explorar si tales factores están involucrados en el fenómeno de orientación preferencial observado en M. geometrizans. En este estudio también se encontró que el crecimiento y número de ramas fue diferente entre las dos laderas. Las ramas de los individuos de la ladera sur presentaron un mayor incremento en longitud. En la ladera norte, los individuos presentaron copas más amplias y mayor número de ramas que en la ladera sur. En ambas laderas, el sector sur presentó el mayor promedio del número de ramas. Las causas probables que podrían explicar las diferencias en la arquitectura de los individuos y el crecimiento anual de las ramas incluirían a las variaciones en los regímenes de intercepción de radiación solar, la respuesta directa a las condiciones de su entorno microambiental y la competencia por luz con individuos de
otras especies de plantas. Este trabajo de investigación representa una aportación original al estudio de la orientación de estructuras reproductivas y vegetativas de una cactácea con distribución intertropical.
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