Population variation and island effect in Melipona subnitida (Hymenoptera: Apidae)

Abstract

We examined the head morphology of island and mainland populations of the stingless bee Melipona subnitida. We employed geometric morphometrics to test for differences in head morphology and analyzed 122 colonies. Head measurements were performed using 25 landmarks and semi-landmarks. For head shape, landmarks were analyzed by generalized procrustes analysis, principal component analysis (PCA), Mahalanobis distance, discriminant function analysis, cross-validation and unweighted pair-group method clustering (UPGMA). For head size, data were analyzed by analysis of variance (ANOVA), followed by the Tukey test. In addition, the relations between head shape, head size, geographical distance and altitude were analyzed using Pearson’s correlation coefficients. Morphological analyses revealed significant differences (p<.01) between mainland and island populations. Moreover, island bees differed in head shape and head size. The first two principal components explained 69.72% of the total variation, and UPGMA revealed that the individuals collected on the Island of Fernando de Noronha differed from the remaining locations, with 100% bootstrap support. Cross-validation correctly classified 84% of the individuals into their respective locations. The results also indicated structuring of those populations introduced to and isolated on the Island of Fernando de Noronha for more than 30 years. The characterization of the studied M. subnitida populations, especially the island populations, alerts us to the fact that isolation may lead to a loss of diversity, or even of the whole population, in M. subnitida and the remaining meliponines, possibly negatively affecting biotic interactions, especially plant–pollinator interactions.Variación poblacional y efecto insular en Melipona subnitida (Hymenoptera: Apidae)Examinamos la morfología de la cabeza de poblaciones insulares y continentales de Melipona subnitida. Empleamos morfometría geométrica para probar las diferencias en la morfología de la cabeza y analizamos 122 colonias. Las mediciones de la cabeza se realizaron utilizando 25 puntos y semi-puntos de referencia. Para la forma de la cabeza, los puntos de referencia se analizaron mediante el análisis procrustal generalizado, el análisis de componentes principales (PCA), la distancia Mahalanobis, el análisis de funciones discriminantes, la validación cruzada y la agrupación de métodos de grupos de pares no ponderados (UPGMA). Para el tamaño de la cabeza, los datos se analizaron mediante el análisis de varianza (ANOVA), seguido de la prueba de Tukey. Además, se analizaron las relaciones entre la forma de la cabeza, el tamaño de la cabeza, la distancia geográfica y la altitud utilizando los coeficientes de correlación de Pearson. Los análisis morfológicos revelaron diferencias significativas (p < 0,01) entre las poblaciones del continente y de las islas. Además, las abejas insulares diferían en la forma y el tamaño de la cabeza. Los dos primeros componentes principales explicaron el 69,72% de la variación total, y la UPGMA reveló que los individuos recolectados en la Isla de Fernando de Noronha difirieron del resto de las localidades, con un 100% de apoyo de bootstrap. La validación cruzada clasificó correctamente al 84% de los individuos en sus respectivas ubicaciones. Los resultados también indicaron la estructuración de las poblaciones introducidas y aisladas en la isla de Fernando de Noronha durante más de 30 años. La caracterización de las poblaciones estudiadas de M. subnitida, especialmente las poblaciones insulares, nos alerta de que el aislamiento puede llevar a una pérdida de diversidad, o incluso de toda la población, en M. subnitida y los meliponinos restantes, afectando posiblemente negativamente a las interacciones bióticas, especialmente las interacciones planta-polinizador.