Еволюция на растенията

Растенията постоянно се развиват в отговор на промени в техния околен свят, но ново изследване подсказва, че някои видове може да се приспособяват в грешната посока.

Изследване от Университета на Мичиган показа, че живовулниците са изпитали 96% спад в темпа на адаптация само за девет години.

Причината не е липсата на генетично разнообразие, а конкуриращите еволюционни натиск, които може да ограничават реакцията им към климатичните промени.

Резултатите подчертават как човешките промени в околната среда могат да създадат неочаквани предизвикателства за растенията и екосистемите.

Когато стратегии за оцеляване се конкурират

С нарастване на температурите и промените в погодните условия, растенията често трябва да променят характеристиките си като време за цъфтеж, за да оцелеят в новите условия.

Все пак, живовулниците изглежда се сблъскват с друга мощна наляга: да привличат все по-разредени опрашители.

Изследователите откриха, че характеристиките, помагащи на растенията да привличат опрашители, могат да се намесят в характеристиките, които им позволяват да реагират на измененията в климата. По-големите цветя могат да подобрят шансовете за привличане на насекоми, докато по-ранният цъфтеж може да помогне на растенията да се адаптират към по-високите температури и промените в разпределението на валежите.

С времето тези характеристики станаха все по-тясно свързани в популациите на живовулниците. В резултат на това естествената селекция все повече предпочиташе по-големите цветове, вероятно намалявайки способността на растенията да се приспособят в зависимост от климатичните налягания.

Генетичното разнообразие не беше проблемът

Едно от най-изненадващите открития беше, че растенията все още разполагаха с изобилие от генетична вариация, налична за еволюция.

Често учените очакват видове с високо генетично разнообразие да има по-голяма способност за адаптиране, защото притежават повече потенциални характеристики, върху които природната селекция може да действа. Въпреки това живовулниците в това изследване не бяха ограничени от липса на еволюционни "ресурси".

Вместо това изследователите предлагат, че растенията се ограничават все повече от връзката между различни характеристики. Когато една характеристика повлиява на еволюцията на друга, тя може да ограничи възможните посоки, в които една популация може да продължи.

Резултатите от изследването подсказват, че живовулниците все още имаха способността да се развиват, но околните налягания ги насочваха към характеристики, които може да не са най-полезни за справяне с изменения в климата.

Човешките влияния преформят еволюцията

Изследването беше проведено от Саша Бишоп, скорошен докторант, в сътрудничество с Джон Стинчкомб от Университета на Торонто и Регина Бауком от Департамента по екология и еволюционна биология на Университета на Мичиган.

Екипът изследва живовулниците като част от по-широки изследования за това как човешката дейност променя еволюционните пътища на дивите видове.

Промените в климата са само едно предизвикателство, пред което са изправени растенията. Загубата на местообитания, причинена от развитието, интензивното земеделие и широкото използване на пестициди, също са допринесли за намаляване на опрашителските популации по целия свят.

Учените отдавна предвидват, че някои видове могат бързо да се развият в отговор на промените в околната среда. Въпреки това наблюдения от природата все по-често показват, че много популации се намаляват или стават генетично по-малкоразнообразни, вместо да се адаптират достатъчно бързо.

Измерване на еволюционните промени

За да разберат как живовулниците се променят, изследователите събраха семена от диви популации на две различни времеви точки, разделени с девет години.

Те отгледаха растенията при контролирани условия и измериха няколко характеристики, свързани с климатичната адаптация и привличането на опрашители. Тези характеристики включваха времето за първото цъфтеж, размера на цветята, нивата на захар в нектара и разстоянието между структурите, които произвеждат полен, и частите на цветето, които приемат полена.

Изследователите след това пресметнаха темпа на адаптация на растенията, използвайки статистически метод, наречен R, който отчита как няколко характеристики влияят една на друга, вместо да ги анализира поотделно.

Този подход помогна да се разбере дали промените в една характеристика ограничават промените в друга.

Драматично спадане в адаптацията

Анализът показа, че популациите на живовулниците са изпитали значително забавяне в еволюционните промени.

В по-ранната популация, изследователите оценяваха, че адаптацията се случваше на около 76% от очакваното темпо, когато взаимоотношенията на характеристиките не бяха взети предвид. Девет години по-късно тази цифра беше спаднала на около 9%.

Изследователите вярват, че нарастващата връзка между размера на цветята и времето за цъфтеж играе важна роля за този спад. Времето за цъфтеж е особено важно, защото позволява на растенията да реагират на промените в температурата и валежите.

Изследването подсказва, че намаляващите обеми на опрашителите могат да влияят на еволюцията на растенията по начини, които правят адаптацията към климатичните изменения по-затруднителна. С развитието на екосистемите, разбирането на тези скрити еволюционни конфликти може да стане все по-важно за защитата на биоразнообразието и селскостопанските системи.