lovesouthernsocial.com

Исследователи изучают, как вымирание птиц и изменение климата влияют на генетическое разнообразие и сохранение пальмы в Атлантическом лесу.

Существует ряд факторов, которые, по-видимому, влияют на выживание пальмы жучара, из которой извлекается самое качественное сердце пальмы - и по этой причине оно наиболее ценится. В дополнение к сильному давлению незаконной вырубки жучары и уничтожения Атлантического леса, исчезновение птиц и изменения климата могут привести к исчезновению этого вида в дикой природе.

Явление вымирания животных ученые называют дефаунацией. Утрата видов животных, ответственных за распространение семян и изменение климата, обычно игнорируется при сохранении флоры. Эти два фактора были обнаружены в течение многих лет исследований биологом Мауро Галетти и его командой из Департамента экологии Государственного университета Сан-Паулу (Unesp) в Рио-Кларо.

Сердце пальмы может быть извлечено из стеблей нескольких видов пальм, но обычно употребляются в пищу джусара, персиковая пальма и асаизейро (или асаи). Пальма жучара (Euterpe edulis) произрастает в Атлантическом лесу, а другие виды - из Амазонки.

Разница между тремя видами состоит в том, что у жучары один ствол, а у остальных - скопления. Таким образом, при извлечении сердцевины пальмы пальма джусара умирает, в то время как персиковая пальма и асаи прорастают из основного ствола, как в случае с банановыми деревьями.

Еще одно важное отличие состоит в том, что у жучары требуется от восьми до 12 лет, чтобы произвести качественное сердце пальмы, в то время как персиковая пальма может быть извлечена только через 18 месяцев после посадки.

Поэтому добыча сердцевины жучары пальмы обязательно связана с рубкой взрослых особей, желательно более крупных размеров (пальмы могут достигать 20 метров в высоту). Когда вырубают взрослых особей, остается меньше растений, дающих семена, которые нужно разогнать для прорастания. Популяция сокращается и даже может исчезнуть на местном уровне.

Именно по этим причинам пальма жучара включена в Красный список видов флоры Бразилии, находящихся под угрозой исчезновения, подготовленный Национальным центром сохранения флоры.

Сохранение жучары напрямую связано с сохранением биоразнообразия Атлантического леса. Его семена и плоды служат пищей более чем 48 видам птиц и 20 млекопитающим. Туканы, хакутинги, гуаны, дрозд и арапонги являются основными ответственными за распространение семян, в то время как агути, тапиры, пекари с воротником, белки и многие другие животные получают пользу от семян или плодов. Фрукты богаты жирами и антиоксидантами, поэтому их так любят животные.

Исследователи Unesp обнаружили, что ускоренное сокращение популяций рассредоточителей семян происходит из-за фрагментации или разрушения семян. среда обитания или незаконным отловом, является основной причиной потери генетической изменчивости жучары. А когда генетическая изменчивость утрачивается, вид становится более уязвимым, чтобы противостоять будущим вызовам, таким как изменение климата, которое влияет на планету.

В исследовании, опубликованном в Сохранение генетики, исследователи из Unesp, Федерального университета Гояса и Государственного университета Санта-Крус пришли к выводу, что нынешняя структура генетического разнообразия в Эдулис в Атлантическом лесу - это сочетание изменения климата за последние тысячи лет и действий человека, таких как уничтожение среда обитания и исчезновение птиц, разносящих семена.

В этой работе исследователи обнаружили, что генетическое разнообразие пальмы жучара было уменьшено из-за изменения климата за последние 10000 лет (естественный исторический процесс), и что сегодня этот процесс можно объяснить исчезновением крупных плодоядных птиц (антропный процесс, который является результатом деятельности человека).

Это открытие побудило исследователей попытаться понять, как плодоядные птицы влияют на процесс генетической дифференциации жучары.

Исследования, проведенные в лаборатории профессора Галетти, уже подтвердили, что существует связь между уменьшением размера семян жучары (который, естественно, варьируется от восьми до 14 миллиметров в диаметре) и местным исчезновением крупных птиц, которые распространяют свои семена.

В работе, опубликованной в журнале наука В 2013 году исследователи исследовали 22 участка Атлантического леса, расположенного между Параной, Сан-Паулу, Рио-де-Жанейро, Минас-Жерайс и южной Баией. Они обнаружили, что в районах обитания крупных плодоядных птиц, таких как туканы (Ramphastos spp..), иак (Пенелопа виды.) и jacutingas (i> Aburria jacutinga) семена жучары были крупнее, превышая 12 миллиметров. В тех областях, где преобладали только более мелкие виды и наделенные меньшими клювами, такие как дрозд (Turdus spp.) Диаметр семян жучары не превышал 9,5 мм.

Другими словами: в районах Атлантического леса, где обитает популяция туканов, гуанов, паукообразных обезьян (нудиколлис) и jacutingas вымерли в результате охоты, более крупные семена больше не рассеялись, поскольку они слишком велики для мелких плодоядных животных, таких как дрозд, который может проглотить только мелкие семена. Семена, которые не потребляются птицами, не прорастают, то есть жучара зависит от птиц, чтобы поддерживать свою популяцию.

Такая разница в размере семян может показаться небольшой, но это не так. Это важно для сохранения пальмы. «Это связано с тем, что более мелкие семена легче теряют воду, потому что у них меньшая площадь поверхности, и это делает пальмы более чувствительными к увеличению периодов засухи, которые должны увеличиваться с изменением климата», - объясняет Галетти.

Исследователи обнаружили, что в лесах возле Рио-Кларо, где преобладают жучары с мелкими семенами, после сильной засухи в 2014 году они просто не прорастали.

«Селективное давление, вызванное дефаунацией, настолько велико, что в некоторых районах потребовалось всего 50 лет, чтобы более крупные семена жучары исчезли. Заметен ли такой отбор на генетическом уровне? Именно это открытие привело к созданию нашей новой работы », - сказала биолог Каролина да Силва Карвалью, докторант Galetti.

В исследовании, опубликованном в 2016 г. Научные отчеты, из группы природа, группа Unesp показала, что дефаунация, выходящая далеко за рамки изменения фенотипической изменчивости (размера) семян жучара, приводит к эволюционным изменениям в популяциях Euterpe edulis., то есть по его генотипу.

Исследование проводилось при поддержке Фонда поддержки исследований штата Сан-Паулу (Fapesp) в рамках тематического проекта «Экологические последствия дефауны в Атлантическом лесу» и программы Regular Aid «Новые методы выборки и статистические инструменты для исследования биоразнообразия: интеграция движения. экология с экологией населения и сообщества ».

«В этой работе мы хотели узнать, может ли исчезновение крупных плодоядных птиц привести к генетическим изменениям в сердцах пальм. Однако мы знали, что исторические факторы также могут повлиять на генетическое разнообразие пальмового сердца жучара. Итак, мы построили набор гипотез и оценили, какой процесс лучше всего объясняет структуру генетического разнообразия среди популяций Эдулис, - сказал Карвалью.

В исследовании учитывались три основных фактора, которые могли повлиять на генетические изменения среди популяций пальмы жучара. Во-первых, были включены данные о гибели крупных плодоядных агентов, распространяющих семена жучары (дефаунация).

Во-вторых, данные о биогеографическом происхождении различных популяций Эдулис. Были исследованы различия в популяциях пальм, которые растут в тропических лесах, более густых и более влажных лесах с вечнозелеными листьями, и тех, которые растут в полузасушливых, более открытых и сухих местах, с растительностью, сбрасывающей листья в зависимости от сезона.

Также была исследована роль фрагментации атлантического леса в изменении генотипической изменчивости жучары. Фрагментация лесов может привести к резкому сокращению размера популяции и усилению пространственной изоляции популяций, тем самым уменьшая их генетическое разнообразие.

«Наша работа ясно показала генетическую дифференциацию между пальмами в местах с крупными птицами и без них, и мы пришли к выводу, что исчезновение крупных плодоядных животных меняет эволюцию пальмового сердца джусара», - добавляет Карвалью.

Связано ли это генетическое различие с размером семян? «Мы пока не знаем. Мы не дошли до анализа геномики жучары, чтобы выяснить, какие гены ответственны за изменение размера семян. Что мы можем сказать, так это то, что дефауна изменяет естественный отбор в том смысле, что рассеиваются только маленькие семена жучары, а также влияет на генетику растения », - сказал Галетти.

Принимая во внимание все, что было найдено до сих пор, возможно ли переломить эту ситуацию? Другими словами, можно ли гарантировать, что население, у которого есть только мелкие семена, выживет перед лицом изменения климата?

В настоящее время исследователи стремятся восстановить генетическое разнообразие и изменчивость размеров семян жучары там, где они находятся под угрозой.

«Во многих природных зонах, если мы не вмешаемся, популяции сердцевин пальм могут исчезнуть с изменением климата, потому что мелкие семена теряют больше воды и не прорастают. Другими словами, в жаркие и засушливые годы семена не прорастут », - сказал Галетти.

«На этом новом этапе проекта мы хотим оценить наилучший способ восстановления генетической изменчивости и размера семян в популяциях, в которых вымерли крупные рассеиватели семян. Есть участки с крупными и мелкими семенами. Однако из-за отсутствия более крупных птиц не рассеиваются только крупные семена. А есть районы, где большие семена уже исчезли. Поэтому мы анализируем, достаточно ли простого повторного интродукции крупных птиц, чтобы гарантировать полное извлечение семян сердцевины пальмы, или нам нужны другие, более эффективные стратегии восстановления », - сказал Карвалью.

«Без сердцевины пальмы жучара Атлантический лес будет обеднен, потому что жучара питает крупнейшие в лесу рассадители семян», - комментирует Галетти. «В лекции об этой проблеме для фермеров и людей, которые содержат рассаду Джучара, они быстро сказали мне, что с этого момента они собираются отбирать более крупные семена и производить рассаду из этих семян», - сказал Галетти.

Изучение экологии пальмы жучара занимает центральное место в научном направлении Галетти. «Я начал изучать распространение семян, когда еще учился в университете в 1986 году, получив стипендию Fapesp. Я изучал, какие птицы расселяются и охотятся на семена жучары. Это было основой всех наших дальнейших исследований, так как у нас есть прочный фундамент естествознания о взаимодействии плодоядных животных и сердца пальмы, и мы с большой уверенностью можем сказать, какие из них являются лучшими диспергаторами жучары », - сказал он.

Статьи:

Климатическая стабильность и современные антропогенные воздействия влияют на генетическое разнообразие и статус сохранения тропической пальмы в Атлантическом лесу Бразилии. (DOI: 10.1007 / s10592-016-0921-7), Каролина да Силва Карвалью, Лилиана Бальестерос-Мехиа, Милтон Сезар Рибейро, Марина Корреа Кортеш, Алесандро Соуза Сантос и Розан Гарсия Коллеватти: //link.springer.com/article /10.1007/s10592-016-0921-7.

Дефауна приводит к микроэволюционным изменениям в тропической пальме (DOI: 10.1038 / srep31957), Каролина С. Карвалью, Мауро Галетти, Розане Г. Колеватти и Педро Джордано: //www.nature.com/articles/srep31957.

Функциональное вымирание птиц приводит к быстрым эволюционным изменениям размера семян (DOI: 10.1126 / science.1233774), Мауро Галетти, Роджер Гевара, Марина К. Кортес, Родриго Фадини, Сандро Фон Маттер, Абрао Б. Лейте, Фабио Лабекка, Тьяго Рибейро, Каролина С. Карвалью, Розане Г. Коллеватти, Матиас М. Пирес, Пауло Р. Гимарайнш младший, Педро Х. Бранкалион, Милтон К. Рибейро и Педро Джордано. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.

Источник: Питер Мун, агентство FAPESP.