Blumen entwickeln sich auf eine Weise, die den Bestäubern des Planeten noch mehr Probleme bereiten könnte

By | January 23, 2024

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Eine uralte, voneinander abhängige Beziehung, die zur Stabilität von Nahrungsmittelsystemen und Ökosystemen auf der ganzen Welt beiträgt, könnte sich verändern.

Viele Blütenpflanzen können sich zur Samenbildung und -vermehrung selbst bestäuben oder Pollen zwischen ihren eigenen Blüten übertragen, aber die meisten dieser Pflanzen sind zur Fortpflanzung auf Bestäuber wie Schmetterlinge und Bienen angewiesen.

Jetzt – inmitten eines rekordverdächtigen Rückgangs vieler Bestäuberpopulationen – hat eine neue Studie über die Entwicklung des Paarungssystems einer Blumenart eine bemerkenswerte Veränderung zutage gefördert, die die Herausforderungen, denen sich die Insektenpartner der Pflanzen gegenübersehen, verschärfen könnte.

Laut Samson Acoca-Pidolle, der die am 19. Dezember in der Fachzeitschrift New Phytologist veröffentlichte Studie leitete, könnte die Fortpflanzungsentwicklung von Blumen mit Umweltveränderungen wie der Zerstörung von Lebensräumen und dem anhaltend schnellen Rückgang der Artenvielfalt der Bestäuber zusammenhängen.

Acoca-Pidolle und ihre Kollegen verglichen Samen wilder Stiefmütterchen, die vor Jahrzehnten in Frankreich gesammelt wurden, mit den modernen Nachkommen der Pflanzen und stellten fest, dass die heutigen Blüten aufgrund der erhöhten Selbstbestäubung kleiner sind und weniger Nektar produzieren, was direkte Auswirkungen auf das Bestäuberverhalten hat . . Laut der Studie waren Stiefmütterchen der Vergangenheit weniger selbstbefruchtend und zogen viel mehr Bestäuber an als die Stiefmütterchen der Gegenwart.

„Es scheint, dass sich nur die Merkmale entwickeln, die an der Interaktion zwischen Pflanze und Bestäuber beteiligt sind“, sagte Acoca-Pidolle, Doktorandin an der Universität Montpellier. Die Veränderungen könnte die Fähigkeit von Pflanzen, sich an zukünftige Umweltveränderungen anzupassen, einschränken und Auswirkungen auf „die gesamte Artenvielfalt der Blumen“ haben. – möglicherweise die genetische, Arten- und Ökosystemvariation von Blütenpflanzen verringern.

„Dies könnte den Rückgang der Bestäuber verstärken und eine böse Rückkopplungsschleife verursachen“, sagte der Co-Autor der Studie, Pierre-Olivier Cheptou, gegenüber CNN. Wenn Pflanzen weniger Nektar produzieren, steht den Bestäubern weniger Nahrung zur Verfügung, was wiederum den Rückgang der Tierzahlen beschleunigt, erklärte er.

„Die wichtigste Botschaft ist, dass wir derzeit einen evolutionären Zusammenbruch der Pflanzenbestäuber in der Natur erleben“, sagte Cheptou, ein Evolutionsökologe am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung und Professor an der Universität Montpellier.

Mithilfe einer Methode namens „Auferstehungsökologie“ zur Durchführung der Forschung ließ das Studienteam Samen von vier Populationen wilder Stiefmütterchen, wissenschaftlich bekannt als Viola arvensis, keimen, die in den 1990er und frühen 2000er Jahren in der Region Paris gesammelt wurden.

Einige Fortpflanzungen oder Teile einer Pflanze, die zum Züchten einer neuen Pflanze verwendet werden können, können „sehr lange Zeit“ im Samenstadium verbleiben, erklärte Acoca-Pidolle. Sie sind lebendig, haben aber eine sehr niedrige Stoffwechselrate. „Es ist wie ein langes Nickerchen“, sagte er.

Im Jahr 2021 holte das Team Feldstiefmütterchen genau an der Stelle, an der die alten Samen 20 bis 30 Jahre zuvor gesammelt wurden. Anschließend führten die Wissenschaftler eine populationsgenetische Analyse durch, bei der die Selbstbestäubungsraten und Veränderungen der Heterozygotie oder genetischen Variabilität sowie Veränderungen der Blütenmerkmale im Zusammenhang mit der Anlockung von Bestäubern untersucht wurden.

In einer Stichprobe von 4.000 Blumen stiegen die Selbstbefruchtungsraten von etwa 50 % bei Blumen, die zwei bis drei Jahrzehnte zuvor geerntet wurden, auf etwa 80 % bei ihren natürlichen Nachkommen, stellten die Autoren fest. Mittlerweile waren die Oberflächen der „auferstandenen“ Blüten 10 % größer, produzierten 20 % mehr Nektar und wurden von mehr Bienen besucht als ihre modernen Gegenstücke.

Eine Zunahme der Selbstbestäubung oder „Selbstbestäubung“ blühender Pflanzenarten ist nicht immer eine schlechte Sache, sagte Gretchen LeBuhn, Biologieprofessorin an der San Francisco State University, die die Wechselwirkungen zwischen Bestäubern und Pflanzen untersucht hat.

„Die Art und Weise, über (Selfing) nachzudenken, ist eine Art Bindungsstrategie“, sagte LeBuhn, der nicht an der Studie beteiligt war. Während eine verstärkte Selbstsucht neben mehreren anderen negativen Folgen oft zu einem Rückgang der genetischen Variation in einer Population führt, kann sie auch die Population erhalten, fügte sie hinzu. „Wie eine Versicherungspolice.“

Der Rückgang der genetischen Variation innerhalb einer Pflanzenpopulation ist wichtig, da diejenigen, die über ein Reservoir an genetischer Variation verfügen, besser auf große Umweltveränderungen reagieren können, wodurch das Risiko des Aussterbens wirksam verringert wird.

Aber als sie die neue Zeitung las, dachte ein Teil von ihr „wirklich, dass eine Zunahme der Selbstbefruchtung bedeuten würde, dass die Population erhalten bleiben würde“, sagte LeBuhn. „Wenn Pflanzen im Laufe der Zeit überleben können und die Bestäuberpopulationen wieder zunehmen, würde man sagen, dass es sich dabei um einen Artenerhaltungsmechanismus handelt.“

Es ist jedoch unklar, ob dieser evolutionäre Wandel rückgängig gemacht werden kann – obwohl die neue Forschung darauf hindeutet, dass laut Acoca-Pidolle damit zu rechnen ist, dass die genetische Vielfalt in einer Pflanzenpopulation zum Zeitpunkt der Geburt abnimmt.

„Einige Wissenschaftler glauben, dass es einen Wendepunkt geben könnte, nach dem eine Pflanze nicht mehr umkehren kann“, bemerkte er und fügte hinzu, dass der evolutionäre Übergang klassischerweise als „irreversibel“ angesehen wird. Die nächste große Frage sei die Untersuchung, ob diese wilden Stiefmütterchen die Fähigkeit hätten, sich von den Auswirkungen der Selbstbefruchtung zu erholen, sagte Acoca-Pidolle.

Es sei jedoch wichtig zu erkennen, dass die Autoren nicht wirklich über Daten darüber verfügen, was vor 20 oder 30 Jahren mit Bestäubern geschah, sagte LeBuhn. „Das Einzige, was sie nicht dokumentieren können, ist das Ausmaß der Unterschiede bei den Bestäubern an diesen Standorten damals und heute“, sagte sie – was auf Lücken in der umfassenden historischen Überwachung von Bestäubern zurückzuführen ist.

„(Die Studie) ist ein wirklich wichtiger Beweis für die engen Verbindungen zwischen Pflanzen- und Bestäubergemeinschaften“, sagte LeBuhn. „Ich denke, der nächste Schritt in der Forschung besteht darin, zu verstehen, welche Auswirkungen dies auf Bestäuber hat.“

Andere neuere Studien haben ergeben, dass rückläufige Bestäuberpopulationen, eine Folge schädlicher menschlicher Aktivitäten, die Zukunft der Nahrungspflanzen und das Überleben der vielen Arten, die von ihnen abhängig sind, gefährden.

Laut Acoca-Pidolle verstärkt die wachsende Zahl an Forschungsergebnissen die Notwendigkeit dringender Erhaltungsmaßnahmen – etwa der Entwicklung und des Schutzes blütenreicher Lebensräume, die als Blumen- und Nistressourcen dienen –, um den weltweiten Rückgang der Bestäuber aufzuhalten.

„Unser Einfluss besteht nicht nur darin, einzelne Pflanzen abzutöten … wir bringen sie auf einen Evolutionspfad, der für sie schädlich sein könnte“, sagte Acoca-Pidolle gegenüber CNN. „Und selbst wenn wir für lange Zeit verschwinden, werden wir einen Fußabdruck auf diesem evolutionären Weg vieler Arten und der Artenvielfalt des Planeten hinterlassen.“

Ayurella Horn-Müller berichtet für Axios und Climate Central. Sein Buch „Devored: The Extraordinary Story of Kudzu, the Vine That Ate the South“ erscheint im Frühjahr.

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