Παγίδα προσώπου φυτών

Τα φυτά εξελίσσονται συνεχώς ως απάντηση στις αλλαγές στο περιβάλλον τους, αλλά νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ορισμένα είδη μπορεί να προσαρμόζονται προς τη λάθος κατεύθυνση.

Μια μελέτη από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν διαπίστωσε ότι οι πορτοκαλί ανθοφόροι σημείωσαν μείωση κατά 96% στον ρυθμό προσαρμογής τους σε διάστημα μόλις εννέα ετών, όχι επειδή δεν διέθεταν γενετική ποικιλομορφία, αλλά επειδή οι ανταγωνιστικές εξελικτικές πιέσεις μπορεί να περιορίζουν την ικανότητά τους να αντιδρούν στην κλιματική αλλαγή.

Τα ευρήματα υπογραμμίζουν πώς οι ανθρωπογενείς περιβαλλοντικές αλλαγές μπορούν να δημιουργήσουν απροσδόκητες προκλήσεις για τα φυτά και τα οικοσυστήματα.

Όταν οι στρατηγικές επιβίωσης ανταγωνίζονται

Καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται και τα καιρικά πρότυπα αλλάζουν, τα φυτά συχνά χρειάζεται να προσαρμόσουν χαρακτηριστικά όπως ο χρόνος ανθοφορίας για να επιβιώσουν σε νέες συνθήκες. Ωστόσο, οι πορτοκαλί ανθοφόροι ... Ως αποτέλεσμα, η φυσική επιλογή ευνοούσε ολοένα και περισσότερο τα μεγαλύτερα άνθη, μειώνοντας ενδεχομένως την ικανότητα των φυτών να προσαρμόζουν τα μοτίβα ανθοφορίας ανάλογα με τις κλιματικές πιέσεις.

Η γενετική ποικιλομορφία δεν ήταν το πρόβλημα

Ένα από τα πιο εκπληκτικά ευρήματα ήταν ότι τα φυτά είχαν ακόμα άφθονη γενετική ποικιλομορφία διαθέσιμη για εξέλιξη.

Οι επιστήμονες συχνά αναμένουν ότι τα είδη με υψηλή γενετική ποικιλομορφία έχουν μεγαλύτερη ικανότητα προσαρμογής, επειδή διαθέτουν περισσότερα πιθανά χαρακτηριστικά στα οποία μπορεί να δράσει η φυσική επιλογή. Ωστόσο, τα θετικά αυτής της μελέτης δεν περιορίστηκαν από την έλλειψη εξελικτικών «πόρων».

Αντ' αυτού, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα φυτά περιορίζονταν ολοένα και περισσότερο από τη σχέση μεταξύ διαφορετικών χαρακτηριστικών. Όταν ένα χαρακτηριστικό επηρεάζει την εξέλιξη ενός άλλου, μπορεί να περιορίσει τις πιθανές κατευθύνσεις που μπορεί να ακολουθήσει ένας πληθυσμός.

Τα αποτελέσματα της μελέτης υποδηλώνουν ότι οι πορτοκαλί σαύρες είχαν ακόμα την ικανότητα να εξελίσσονται, αλλά οι περιβαλλοντικές πιέσεις τις ωθούσαν προς χαρακτηριστικά που μπορεί να μην είναι τα πιο χρήσιμα για την αντιμετώπιση ενός μεταβαλλόμενου κλίματος.

Οι ανθρώπινες επιπτώσεις αναδιαμορφώνουν την εξέλιξη

Η έρευνα διεξήχθη από τη Sasha Bishop, πρόσφατη διδακτορική απόφοιτο, σε συνεργασία με τον John Stinchcombe από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο και τη Regina Baucom από το Τμήμα Οικολογίας και Εξελικτικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν.

Η ομάδα μελέτησε τις πορτοκαλί σαύρες ως μέρος μιας ευρύτερης έρευνας για το πώς η ανθρώπινη δραστηριότητα αλλάζει τις εξελικτικές πορείες των άγριων ειδών.

Η κλιματική αλλαγή είναι μόνο μία από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα φυτά. Η απώλεια οικοτόπων που προκαλείται από την ανάπτυξη, την εντατική γεωργία και την εκτεταμένη χρήση φυτοφαρμάκων έχουν επίσης συμβάλει στη μείωση των πληθυσμών επικονιαστών σε όλο τον κόσμο.

Οι επιστήμονες έχουν προβλέψει εδώ και καιρό ότι ορισμένα είδη θα μπορούσαν να εξελιχθούν γρήγορα ως απάντηση στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Ωστόσο, οι παρατηρήσεις από τη φύση δείχνουν ολοένα και περισσότερο ότι πολλοί πληθυσμοί μειώνονται ή γίνονται γενετικά λιγότερο ποικιλόμορφοι αντί να προσαρμόζονται αρκετά γρήγορα.

Μέτρηση της εξελικτικής αλλαγής

Για να κατανοήσουν πώς άλλαζαν οι πορτοκαλιές, οι ερευνητές συνέλεξαν σπόρους από άγριους πληθυσμούς σε δύο διαφορετικά χρονικά σημεία, σε απόσταση εννέα ετών.

Καλλιέργησαν τα φυτά υπό ελεγχόμενες συνθήκες και μέτρησαν διάφορα χαρακτηριστικά που συνδέονται με την προσαρμογή στο κλίμα και την προσέλκυση επικονιαστών. Αυτά περιελάμβαναν τον χρόνο της πρώτης ανθοφορίας, το μέγεθος του άνθους, τα επίπεδα ζάχαρης στο νέκταρ και την απόσταση μεταξύ των δομών που παράγουν γύρη και των τμημάτων του άνθους που δέχονται γύρη.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές υπολόγισαν τον ρυθμό προσαρμογής των φυτών χρησιμοποιώντας μια στατιστική μέθοδο που ονομάζεται R, η οποία λαμβάνει υπόψη τον τρόπο με τον οποίο τα πολλαπλά χαρακτηριστικά επηρεάζουν το ένα το άλλο αντί να τα αναλύουν ξεχωριστά.

Αυτή η προσέγγιση βοήθησε να αποκαλυφθεί εάν οι αλλαγές σε ένα χαρακτηριστικό περιόριζαν τις αλλαγές σε ένα άλλο.

Μια δραματική μείωση της προσαρμογής

Η ανάλυση έδειξε ότι οι πληθυσμοί πορτοκαλιών είχαν βιώσει μια σημαντική επιβράδυνση στην εξελικτική αλλαγή.

Στον προηγούμενο πληθυσμό, οι ερευνητές εκτίμησαν ότι η προσαρμογή συνέβη σε περίπου 76% του αναμενόμενου ρυθμού όταν δεν λήφθηκαν υπόψη οι σχέσεις των χαρακτηριστικών. Εννέα χρόνια αργότερα, αυτό το ποσοστό είχε μειωθεί σε περίπου 9%.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η αυξανόμενη σύνδεση μεταξύ του μεγέθους των λουλουδιών και του χρόνου ανθοφορίας έπαιξε σημαντικό ρόλο σε αυτή τη μείωση. Ο χρόνος ανθοφορίας είναι ιδιαίτερα σημαντικός επειδή επιτρέπει στα φυτά να ανταποκρίνονται στις αλλαγές της θερμοκρασίας και των βροχοπτώσεων. Η μελέτη υποδηλώνει ότι η μείωση των πληθυσμών επικονιαστών μπορεί να επηρεάζει την εξέλιξη των φυτών με τρόπους που δυσχεραίνουν την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή. Καθώς τα οικοσυστήματα συνεχίζουν να αλλάζουν, η κατανόηση αυτών των κρυφών εξελικτικών συγκρούσεων μπορεί να αποκτήσει ολοένα και μεγαλύτερη σημασία για την προστασία της βιοποικιλότητας και των γεωργικών συστημάτων.