Pētnieki pēta, kā putnu izmiršana un klimata izmaiņas ietekmē ģenētisko daudzveidību un Atlantijas meža simbola palmas saglabāšanu
Ir vairāki faktori, kas, šķiet, ietekmē dzučaras palmas izdzīvošanu, no kuras tiek iegūta vislabākās kvalitātes palmu sirds - un tieši šī iemesla dēļ tā ir visvērtīgākā. Papildus spēcīgajam spiedienam, ko rada nelikumīga juzaras izciršana un Atlantijas meža iznīcināšana, putnu izmiršana un klimata izmaiņas var izraisīt sugas izzušanu dabā.
Dzīvnieku izmiršanas fenomenu sauc par atkaušanas zinātniekiem. Floras saglabāšanā parasti netiek ņemts vērā to dzīvnieku sugu zudums, kas ir atbildīgas par sēklu izplatīšanos un klimata izmaiņām. Šos divus faktorus daudzu gadu pētījumu laikā atklāja biologs Mauro Galetti un viņa komanda Universidade Estadual Paulista (Unesp) Ekoloģijas departamentā, Rio Claro.
Palmu sirdi var izdalīt no vairāku palmu sugu kāta, bet parasti lietošanai pārtikā ir juçara, pupunha un açaí (vai açaí). Juzara palma ( Euterpe edulis ) ir dzimtene Atlantijas mežā, bet pārējās sugas ir no Amazones.
Atšķirība starp trim sugām ir tāda, ka jučarai ir viens stumbrs, bet pārējiem veidojas puduri. Tādējādi, ekstrahējot plaukstas sirdi, juçara palma nomirst, bet pupunha un açaí dīgst no galvenā stumbra, kā tas ir banānu koku gadījumā.
Vēl viena svarīga atšķirība ir tāda, ka juçara kvalitatīva palmas sirds ražošanai nepieciešami astoņi līdz 12 gadi, savukārt pupunha palmu var iegūt tikai pēc 18 mēnešu stādīšanas.
Tāpēc, izraujot plaukstas sūduāras sirdis, obligāti jāizcērt pieaugušie indivīdi, vēlams, lai tie būtu lielāki (palmas var sasniegt 20 metru augstumu). Izcērtot pieaugušus indivīdus, ir mazāk augu, lai iegūtu sēklas, kuras jāizkliedē dīgšanai. Iedzīvotāju skaits samazinās un pat var izmirst lokāli.
Visu šo iemeslu dēļ jučaras palma ir iekļauta Brazīlijas floras sugu sarkanajā sarakstā, kurām draud izzušana un ko sagatavojis Nacionālais floras saglabāšanas centrs.
Juçara saglabāšana ir tieši saistīta ar Atlantijas meža bioloģiskās daudzveidības saglabāšanu. Tās sēklas un augļi kalpo par barību vairāk nekā 48 putnu sugām un 20 zīdītājiem. Toucans, jacutingas, jacus, sabiás un arapongas ir galvenie atbildīgie par sēklu izkliedi, savukārt kotijas, tapīri, kolekcionāri, vāveres un daudzi citi dzīvnieki gūst labumu no to sēklām vai augļiem. Augļos ir daudz tauku un antioksidantu, tāpēc dzīvnieki tos tik ļoti vēlas.
Pētnieki no Unesp atklāja, ka straujais sēklu izkliedējošo putnu populāciju samazinājums dzīvotņu sadrumstalotības vai iznīcināšanas vai nelikumīgas sagūstīšanas dēļ ir galvenais jezaras ģenētiskās mainības zuduma cēlonis. Un, kad tiek zaudēta ģenētiskā mainība, suga kļūst trauslāka, lai risinātu nākotnes problēmas, piemēram, klimata izmaiņas, kas ietekmē planētu.
Pētījumā, kas publicēts Conservation Genetics , pētnieki no Unesp, Gojas federālās universitātes un Santakrūzas Valsts universitātes secināja, ka pašreizējais E. edulis ģenētiskās daudzveidības modelis Atlantijas mežā ir klimata pārmaiņu kombinācija pēdējos tūkstošos gadu un cilvēku rīcība, piemēram, dzīvotņu iznīcināšana un sēklu izkliedējošo putnu izmiršana.
Šajā darbā pētnieki atklāja, ka klimata pārmaiņas pēdējos 10 000 gados (dabiski vēsturiskais process) ir samazinājušas džuzaras palmas ģenētisko daudzveidību un ka mūsdienās šo procesu var izskaidrot ar lielo barības putnu izmiršanu (antropiskais process, tas ir, cilvēku darbības rezultātā).
Šis atklājums lika pētniekiem mēģināt saprast, kā taupīgi putni ietekmē jučaras ģenētiskās diferenciācijas procesu.
Pētījumi, kas veikti profesora Galetti laboratorijā, jau bija apstiprinājuši, ka pastāv sakarība starp jezaras sēklu samazināšanos (kas dabiski svārstās no 8 līdz 14 milimetriem diametrā) un vietējo izmiršanu lieliem putniem, kuri izkliedē sēklas.
Pētījumā, kas publicēts žurnālā Science 2013. gadā, pētnieki pētīja 22 Atlantijas meža apgabalus, kas sadalīti starp Paranu, Sanpaulu, Riodežaneiro, Minas Gerais un Bahijas dienvidiem. Viņi atklāja, ka apgabalos, kur bija lieli taupīgi putni, piemēram, tukāni ( Ramphastos spp .), Jūrascūciņas ( Penelope spp .) Un jacutingas (i> Aburria jacutinga), juçara sēklas bija lielākas un varēja pārsniegt 12 milimetrus. Tajās teritorijās, kur dominēja tikai mazākas sugas ar mazāku knābi, piemēram, strazds ( Turdus spp.), Juzara sēklu diametrs nepārsniedza 9,5 milimetrus.
Citiem vārdiem sakot: Atlantijas meža apgabalos, kur tukānu, guānu , arapongu ( Procnias nudicollis ) un džakutingu populācija vietēji tika dzēsta ar medībām, lielākās sēklas vairs netiek izkliedētas, jo tās ir pārāk lielas maziem frugivoriem, piemēram, strazdiem. viņiem izdodas norīt mazās sēklas. Sēklas, kuras putni nelieto, nedīgst, tas ir, juçara ir atkarīgs no putniem, lai saglabātu savu populāciju.
Šāda sēklu lieluma atšķirība var šķist neliela, bet tā nav. Tas ir svarīgi palmu saglabāšanai. "Tas ir tāpēc, ka mazākas sēklas vieglāk zaudē ūdeni, jo tām ir mazāka virsmas platība, un tas palmas padara jutīgākas pret paaugstinātu sausuma periodu, kam būtu jāpaaugstina to biežums līdz ar klimata izmaiņām," skaidro Galetti.
Pētnieki atklāja, ka mežos netālu no Rio Claro, kur pārsvarā dominē jučaras ar mazām sēklām, pēc 2014. gada lielā sausuma viņi vienkārši neizdīgst.
"Selektīvais spiediens, ko izraisa atkaušana, ir tik spēcīgs, ka dažos apgabalos bija nepieciešami 50 gadi, līdz lielākās jezaras sēklas pazuda. Vai šāda atlase būtu pamanāma ģenētiskā līmenī? Tieši šis atradums noveda pie mūsu jaunā darba, ”sacīja biologa Karolīna da Silva Karvalju, Galetti doktorante.
Pētījumā, kas 2016. gadā tika publicēts žurnālā Scientific Reports , Nature grupā , Unesp grupa parādīja, ka attaukošana papildus juçara sēklu fenotipiskās mainības (lieluma) maiņai izraisa evolūcijas izmaiņas Euterpe edulis populācijās vai tas ir, tā genotipā.
Pētījumu atbalstīja Sanpaulu Valsts pētījumu atbalsta fonds (Fapesp) saskaņā ar tematisko projektu “Atbrīvošanās ekoloģiskās sekas Atlantijas mežā” un Regulārā palīdzība “Jaunas paraugu ņemšanas metodes un statistikas instrumenti bioloģiskās daudzveidības izpētei: integrēšana kustību ekoloģija ar iedzīvotāju un kopienas ekoloģiju ”.
“Šajā darbā mēs vēlējāmies uzzināt, vai lielo barojošo putnu izmiršana var izraisīt ģenētiskas izmaiņas palmu sirdī. Tomēr mēs zinājām, ka vēsturiskie faktori var ietekmēt arī džuzaras plaukstas sirds ģenētisko daudzveidību. Tātad mēs izveidojām hipotēžu kopumu un novērtējām, kurš process vislabāk izskaidro ģenētiskās daudzveidības modeli starp E. edulis populācijām ”, sacīja Karvalju.
Pētījumā tika ņemti vērā trīs galvenie mainīgie, kas varētu ietekmēt ģenētiskās izmaiņas džuzaras palmas populācijās. Pirmkārt, tika iekļauti dati par lielu frugivorous aģentu, kas izkliedēja juçara sēklas (defaunation), zudumu.
Otrkārt, tika iekļauti dati par dažādu E. eduļa populāciju bioģeogrāfisko izcelsmi . Tika pētītas to palmu populāciju atšķirības, kuras aug ombrofilos mežos, visblīvākajos un mitrākajos mežos ar mūžzaļajām lapām, un tām, kas aug puslapu laukos, atklātāk un sausāk, ar veģetāciju, kas sezonāli zaudē lapas.
Tika pētīta arī Atlantijas meža teritoriju sadrumstalotības loma juçara genotipiskās mainības izmaiņās. Mežu sadrumstalotība var izraisīt krasu populācijas apjoma samazināšanos un populāciju telpiskās izolācijas palielināšanos, tādējādi samazinot to ģenētisko daudzveidību.
"Mūsu darbs nepārprotami parādīja ģenētisko atšķirību starp palmām vietās ar un bez lieliem putniem, un mēs secinājām, ka lielu frivivoru izmiršana maina juçara palmu sirds evolūciju," piebilst Carvalho.
Vai šī ģenētiskā atšķirība ir saistīta ar sēklu lielumu? "Mēs vēl nezinām. Mēs netika tik tālu, lai analizētu juçara ģenētiku, lai noskaidrotu, kuri gēni ir atbildīgi par sēklu lieluma izmaiņām. Mēs varam teikt, ka attaukošana maina dabisko selekciju, kurā izkliedētas tikai mazās jezaras sēklas, un tas ietekmē arī auga ģenētiku ”, sacīja Galetti.
Vai, ņemot vērā visu līdz šim atrasto, ir iespējams mainīt šo situāciju? Citiem vārdiem sakot, vai ir iespējams garantēt, ka populācijas, kurām ir tikai mazas sēklas, izdzīvo klimata pārmaiņu apstākļos?
Pētnieki tagad cenšas atgūt juçara sēklu lieluma ģenētisko daudzveidību un mainīgumu tur, kur tas ir apdraudēts.
“Daudzās dabas teritorijās, ja mēs neiejaucamies, palmu sirds populācijas var izzust līdz ar klimata izmaiņām, jo mazās sēklas zaudē vairāk ūdens un nedīgst. Citiem vārdiem sakot, karstos un sausos gados sēklas nedīgst, ”sacīja Galetti.
“Šajā jaunajā projekta posmā mēs vēlamies novērtēt, kā vislabāk atgūt ģenētisko mainīgumu un sēklu lielumu populācijās, kur izmiruši lielie sēklu izkliedētāji. Ir apgabali ar lielām un mazām sēklām. Tomēr tikai lielas sēklas netiek izkliedētas, ņemot vērā to, ka nav lielāku putnu. Un ir apgabali, kur lielās sēklas jau ir pazudušas. Tāpēc mēs analizējam, vai vienkārša lielu putnu atjaunošana ir pietiekama, lai garantētu palmu sirds sēklu pilnīgu atjaunošanos, vai mums ir vajadzīgas citas efektīvākas atjaunošanas stratēģijas, ”sacīja Karvalju.
"Bez palmu sirdīm Atlantijas mežs kļūs nabadzīgāks, jo juçara baro lielākos sēklu izkliedētājus mežā," komentē Galetti. "Lekcijā par šo problēmu lauksaimniekiem un cilvēkiem, kuri uztur juçara stādu audzētavas, viņi man ātri pateica, ka no šī brīža viņi atlasīs lielākās sēklas un ražos no šīm sēklām stādus," sacīja Galetti.
Džučaras palmas ekoloģijas izpēte ieņem galveno vietu Galetti zinātniskajā trajektorijā. “Es sāku studēt sēklu izplatīšanu 1986. gadā, saņemot Fapesp stipendiju. Es pētīju, kuri putni izkliedēja un plēsās uz džuzaras sēklām. Tas bija visu mūsu turpmāko pētījumu pamats, jo dabas vēsturē mums ir stabils pamats frugivore un palmu sirds mijiedarbībai un ar lielu pārliecību mēs varam pateikt, kuri ir labākie juçara izkliedētāji ”, viņš teica.
Raksti:
Klimatiskā stabilitāte un mūsdienu cilvēku ietekme ietekmē tropu palmu ģenētisko daudzveidību un saglabāšanas stāvokli Brazīlijas Atlantijas mežā (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), autore Karolīna da Silva Karvalju, Liliana Ballesterosa-Mejaja, Miltons Cezars Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos un Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Atkaušana noved pie mikroevolūcijas izmaiņām tropu palmā (doi: 10.1038 / srep31957), ko veica Karolīna S. Karvalju, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti un Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Putnu funkcionāla izmiršana veicina straujas evolūcijas izmaiņas sēklu lielumā (doi: 10.1126 / science.1233774), autori Mauro Galetti, Roger Guevara, Marina C. Côrtes, Rodrigo Fadini, Sandro Von Matter, Abraão B. Leite, Fábio Labecca, Thiago Ribeiro , Karolīna S. Karvalju, Rozane G. Kolevatti, Matiass M. Piress, Paulo R. Guimarēzs jaunākais, Pedro H. Brankalions, Miltons C. Ribeiro un Pedro Džordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Avots: Peter Moon, no Agência Fapesp
