Poranne chaszcze

Rośliny stale ewoluują w odpowiedzi na zmiany w swoim otoczeniu, ale najnowsze badania sugerują, że niektóre gatunki mogą przystosowywać się w niewłaściwym kierunku.

Badanie Uniwersytetu Michigan wykazało, że w ciągu dziewięciu lat tempo adaptacji powojników spadło o 96%.

Nie wynikało to z braku różnorodności genetycznej, lecz z presji ewolucyjnej ograniczającej ich reakcję na zmiany klimatu.

Wyniki podkreślają, jak zmiany środowiskowe wywołane przez człowieka mogą stwarzać nieoczekiwane wyzwania dla roślin i ekosystemów.

Konkurujące strategie przetrwania

W miarę wzrostu temperatury i zmiany wzorców pogodowych, rośliny często muszą dostosować cechy, takie jak czas kwitnienia, aby przetrwać w nowych warunkach.

Jednakże wydaje się, że powojniki stoją w obliczu innego silnego nacisku: przyciąganie coraz bardziej rzadkich zapylaczy.

Badacze odkryli, że cechy pomagające roślinom przyciągać zapylaczy mogą zakłócać cechy umożliwiające im reagowanie na zmiany klimatyczne. Większe kwiaty mogą poprawić szanse na przyciągnięcie owadów, podczas gdy wcześniejsze kwitnienie może pomóc roślinom adaptować się do wyższych temperatur i zmieniających się wzorców opadów.

Z czasem te cechy stały się coraz bardziej powiązane w populacjach powojników. W rezultacie selekcja naturalna coraz bardziej faworyzowała większe kwiaty, co potencjalnie zmniejszało zdolność roślin do dostosowania wzorców kwitnienia w odpowiedzi na presje klimatyczne.

Różnorodność genetyczna nie była problemem

Jednym z najbardziej zaskakujących wniosków było to, że rośliny miały nadal dużo dostępnych wariacji genetycznych dostępnych dla ewolucji.

Naukowcy często spodziewają się, że gatunki o dużej różnorodności genetycznej będą miały większą zdolność do adaptacji, ponieważ posiadają więcej cech potencjalnych, na które może wpływać selekcja naturalna. Jednakże powojniki w tej studium nie były ograniczone brakiem „zasobów” ewolucyjnych.

Zamiast tego badacze sugerują, że rośliny stały się coraz bardziej ograniczone przez związek między różnymi cechami. Kiedy jedna cecha wpływa na ewolucję innej, może ograniczyć możliwe kierunki, jakie populacja może przyjąć.

Wyniki studium sugerują, że powojniki nadal miały zdolność do ewolucji, ale presje środowiskowe zmuszały je do cech, które mogą nie być najbardziej przydatne do radzenia sobie z zmieniającym się klimatem.

Wpływ człowieka przekształca ewolucję

Badania przeprowadziła Sasha Bishop, niedawno obroniła doktorat, we współpracy z Johnem Stinchcombe z Uniwersytetu w Toronto i Reginą Baucom z Wydziału Ekologii i Biologii Ewolucyjnej Uniwersytetu Michigan.

Zespół badał powojniki jako część szerszych badań nad tym, w jaki sposób działalność człowieka zmienia ścieżki ewolucyjne dzikich gatunków. Zmiany klimatyczne to tylko jedno z wyzwań stojących przed roślinami.

Zmniejszenie siedlisk spowodowane rozwojem, intensywna rolnictwo i powszechne stosowanie pestycydów również przyczyniły się do spadku populacji zapylaczy na całym świecie.

Naukowcy od dawna przewidywali, że niektóre gatunki mogą szybko ewoluować w odpowiedzi na zmiany środowiskowe. Jednak obserwacje w przyrodzie coraz częściej pokazują, że wiele populacji maleje lub staje się genetycznie mniej zróżnicowanych zamiast adaptować się wystarczająco szybko.

Mierzenie zmian ewolucyjnych

Aby zrozumieć, jak zmieniają się powojniki, badacze zebrali nasiona z dzikich populacji w dwóch różnych momentach w czasie, oddzielonych dziewięcioma latami.

Uprawiali rośliny w kontrolowanych warunkach i mierzyli kilka cech związanych z adaptacją do klimatu i przyciąganiem zapylaczy. Obejmowały one czas pierwszego kwitnienia, wielkość kwiatów, poziom cukru w nektarze i odległość między strukturami produkującymi pyłek a częściami kwiatu, które otrzymują pyłek.

Następnie badacze obliczyli wskaźnik adaptacji roślin, korzystając z metody statystycznej o nazwie R, która bierze pod uwagę, jak wiele cech wpływa na siebie nawzajem, zamiast analizować je oddzielnie.

Takie podejście pomogło ujawnić, czy zmiany w jednej cechie ograniczały zmiany w drugiej.

Dramatyczny spadek adaptacji

Analiza pokazała, że populacje powojników doświadczyły znacznego spowolnienia zmian ewolucyjnych.

W populacji z wcześniejszego okresu badacze oszacowali, że adaptacja występowała z prędkością około 76% oczekiwanej, gdy związki między cechami nie były brane pod uwagę. Po dziewięciu latach, ta liczba spadła do około 9%.

Badacze uważają, że coraz większe powiązanie między wielkością kwiatów a czasem kwitnienia odegrało ważną rolę w tym spadku. Czas kwitnienia jest szczególnie ważny, ponieważ pozwala roślinom reagować na zmiany temperatury i opadów.

Studium sugeruje, że malejące populacje zapylaczy mogą wpływać na ewolucję roślin w sposób, który czyni adaptację klimatyczną trudniejszą. W miarę jak ekosystemy nadal się zmieniają, zrozumienie tych ukrytych konfliktów ewolucyjnych może stawać się coraz bardziej istotne dla ochrony różnorodności biologicznej i systemów rolniczych.