lovesouthernsocial.com

Дослідники досліджують, як вимирання птахів і зміна клімату впливають на генетичну різноманітність і збереження пальми Атлантичного лісу

Існує ряд факторів, які, здається, впливають на виживання пальми джучара, з якої видобувається найякісне серце пальми – і з цієї причини найбільш цінне. На додаток до сильного тиску незаконної вирубки джучари та знищення Атлантичного лісу, вимирання птахів та зміни клімату можуть призвести до вимирання виду в дикій природі.

Феномен вимирання тварин вчені називають дефаунацією. Втрата видів тварин, відповідальних за розповсюдження насіння та зміну клімату, як правило, ігноруються при збереженні флори. Ці два фактори були виявлені протягом багатьох років досліджень біологом Мауро Галетті та його командою з Департаменту екології Університету штату Сан-Паулу (Unesp) у Ріо-Кларо.

Пальмове серце можна витягти з стебла кількох видів пальм, але для вживання в їжу зазвичай використовуються джучара, персикова пальма та акайзейро (або асаї). пальма жучара (Euterpe edulis) є рідною для Атлантичного лісу, а інші види — з Амазонки.

Різниця між цими трьома видами полягає в тому, що жучара має один стовбур, тоді як інші утворюють купки. Таким чином, під час вилучення серцевини пальми пальма жучара гине, а персикова пальма і асаї проростають з основного стовбура, як у випадку з банановими деревами.

Ще одна важлива відмінність полягає в тому, що джусарі потрібно від 8 до 12 років, щоб отримати якісне серце пальми, тоді як персикову пальму можна витягти лише через 18 місяців після посадки.

Тому видобуток пальмового серця джучара обов’язково відбувається при вирубці дорослих особин, переважно більших (пальми можуть досягати 20 метрів у висоту). Коли зрізають дорослих особин, залишається менше рослин для виробництва насіння, яке потрібно розсіяти для проростання. Популяція скорочується і навіть може вимерти локально.

Саме з усіх цих причин пальма жукара внесена до Червоного списку видів флори Бразилії, які знаходяться під загрозою зникнення, підготовленого Національним центром охорони флори.

Збереження джучари безпосередньо пов’язане із збереженням біорізноманіття Атлантичного лісу. Його насіння і плоди служать їжею для понад 48 видів птахів і 20 видів ссавців. Тукани, жакутінги, гуани, дрозди та арапонги є основними відповідальними за поширення насіння, тоді як агуті, тапіри, пекарі, білки та багато інших тварин отримують користь від їх насіння або плодів. Фрукти багаті жиром і антиоксидантами, тому вони так затребувані тваринами.

Дослідники Unesp виявили, що прискорене зменшення популяції розсіювачів насіння, пов'язане з фрагментацією або руйнуванням насіння. місця проживання або шляхом незаконного вилову, є основною причиною втрати генетичної мінливості жучари. А коли генетична мінливість втрачається, вид стає більш крихким, щоб протистояти майбутнім викликам, таким як зміна клімату, яка впливає на планету.

У дослідженні, опублікованому в Генетика збереження, дослідники з Unesp, Федерального університету Гояса та Університету штату Санта-Крус дійшли висновку, що нинішня модель генетичного різноманіття в E. edulis в Атлантичному лісі є поєднання кліматичних змін за останні тисячі років і людських дій, таких як знищення місця проживання і вимирання птахів, що розносять насіння.

У цій роботі дослідники виявили, що генетичне різноманіття пальми жучара зменшилося внаслідок зміни клімату за останні 10 000 років (природно-історичний процес), і що сьогодні цей процес можна пояснити вимиранням великих плодоїдних птахів (антропний процес, тобто є результатом діяльності людини).

Це відкриття змусило дослідників спробувати зрозуміти, як плодоїдні птахи впливають на процес генетичної диференціації жучари.

Дослідження, проведені в лабораторії професора Галетті, вже підтвердили, що існує зв’язок між зменшенням розміру насіння жучари (який, природно, коливається від восьми до 14 міліметрів у діаметрі) і локальним вимиранням великих птахів, які розносять своє насіння.

У роботі опублікована в журналі наук у 2013 році дослідники дослідили 22 зони Атлантичного лісу, розподілених між Параною, Сан-Паулу, Ріо-де-Жанейро, Мінас-Жерайс та південною частиною Байя. Вони виявили, що в районах, де були великі плодоїдні птахи, такі як тукани (Ramphastos spp.), жакус (Penelope spp.) і якутінга (i>Aburria jacutinga), насіння жучари були більшими, перевищуючи 12 міліметрів. У тих місцевостях, де переважали лише дрібніші види та наділені меншим дзьобом, наприклад, дрозд (Turdus spp.), діаметр насіння жучари не перевищував 9,5 міліметрів.

Іншими словами: в районах Атлантичного лісу, де мешкають тукани, гуани, павукові мавпи (nudicollis) і jacutingas локально вимерли внаслідок полювання, більші насіння більше не розповсюджувалися, оскільки вони занадто великі для дрібних плодоїдних тварин, таких як дрозд, який може проковтнути лише дрібне насіння. Насіння, яке не споживають птахи, не проростає, тобто джучара залежить від птахів для підтримки своєї популяції.

Така різниця в розмірі насіння може здатися невеликою, але це не так. Це важливо для збереження пальми. «Це відбувається тому, що дрібні насіння легше втрачають воду, тому що вони мають меншу площу поверхні, і це робить пальми більш чутливими до збільшення періодів посухи, що має збільшити їх частоту зі зміною клімату», — пояснює Галетті.

Дослідники виявили, що в лісах поблизу Ріо-Кларо, де переважають жусари з дрібним насінням, після сильної посухи в 2014 році вони просто не проросли.

«Вибірковий тиск, викликаний дефаунацією, настільки сильний, що в деяких областях знадобилося лише 50 років, щоб більші насіння джучари зникли. Чи відчутний такий відбір на генетичному рівні? Саме ця знахідка привела до нашої нової роботи», – сказала біолог Кароліна да Сілва Карвальо, докторант Галетті.

У дослідженні, опублікованому в 2016 р Наукові звіти, з групи природа, група Unesp показала, що дефаунація, далеко за межі зміни фенотипічної мінливості (розміру) насіння jucara, призводить до еволюційних змін у популяціях Euterpe edulis., тобто в його генотипі.

Дослідження було підтримано Фондом підтримки досліджень штату Сан-Паулу (Fapesp) в рамках тематичного проекту «Екологічні наслідки дефаунації в Атлантичному лісі» та Регулярної допомоги «Нові методи відбору проб та статистичні інструменти для дослідження біорізноманіття: інтегруючий рух екологія з населенням та екологія громад».

«У цій роботі ми хотіли дізнатися, чи може вимирання великих плодоїдних птахів призвести до генетичних змін у пальмових серцях. Проте ми знали, що історичні фактори також можуть вплинути на генетичне різноманіття серця пальми джукара. Отже, ми побудували набір гіпотез і оцінили, який процес найкраще пояснив закономірність генетичного різноманіття серед популяцій E. edulis», – сказав Карвальо.

У дослідженні були враховані три основні змінні, які могли вплинути на генетичні зміни серед популяцій пальми джукара. По-перше, були включені дані про втрату великих плодоїдних агентів, які розсіюють насіння жучари (дефаунація).

По-друге, дані про біогеографічне походження різних популяцій Росії E. edulis. Досліджено відмінності в популяціях пальм, що ростуть у тропічних лісах, густіших і вологих лісах, з вічнозеленим листям, і тих, що ростуть на напівлистяних, більш відкритих і більш сухих ділянках, з рослинністю, яка сезонно скидає листя.

Була також досліджена роль фрагментації Атлантичного лісу у зміні генотипової мінливості жучари. Фрагментація лісів може призвести до різкого скорочення чисельності популяцій та посилення просторової ізоляції популяцій, зменшуючи таким чином їх генетичне різноманіття.

«Наша робота чітко продемонструвала генетичну диференціацію між пальмами в місцях з великими птахами та без них, і ми прийшли до висновку, що вимирання великих плодоїдних тварин змінює еволюцію пальмового серця жукара», – додає Карвальо.

Чи пов’язана ця генетична різниця з розміром насіння? «Ми ще не знаємо. Ми не дійшли до того, щоб аналізувати геноміку жучари, щоб з’ясувати, які гени відповідають за зміну розміру насіння. Що ми можемо сказати, так це те, що дефаунація змінює природний відбір, оскільки розповсюджується лише дрібне насіння жусари, а також впливає на генетику рослини», — сказав Галетті.

Враховуючи все, що було виявлено на даний момент, чи можливо переломити цю ситуацію? Іншими словами, чи можна гарантувати, що популяції, які мають лише дрібне насіння, виживуть в умовах зміни клімату?

Зараз дослідники намагаються відновити генетичне різноманіття та мінливість розмірів насіння джучари, де вона скомпрометована.

«У багатьох природних зонах, якщо ми не втрутимося, популяція пальмового серця може зникнути зі зміною клімату, оскільки дрібне насіння втрачає більше води і не проростає. Іншими словами, у спекотні посушливі роки насіння не проросте», – сказав Галетті.

«На цьому новому етапі проекту ми хочемо оцінити найкращий спосіб відновлення генетичної мінливості та розміру насіння в популяціях, де великі розповсюджувачі насіння вимерли. Є ділянки з великим і дрібним насінням. Однак не розповсюджується лише велике насіння, враховуючи відсутність більших птахів. А є ділянки, де великі насіння вже зникли. Тому ми аналізуємо, чи достатньо простого реінтродукції великих птахів, щоб гарантувати повне відновлення насіння пальмового серця, чи нам потрібні інші, більш ефективні стратегії відновлення», – сказав Карвальо.

«Без пальмового серця джукара Атлантичний ліс буде збіднітим, тому що джучара живить найбільші розповсюджувачі насіння в лісі», – коментує Галетті. «На лекції про цю проблему для фермерів і людей, які утримують розсадники jucara, вони швидко сказали мені, що відтепер вони збиратимуться відбирати більші насіння та виробляти розсаду з цього насіння», – сказав Галетті.

Вивчення екології пальми жучара займає центральне місце в науковій траєкторії Галетті. «Я почав вивчати розповсюдження насіння ще під час навчання у 1986 році, отримавши стипендію Fapesp. Я вивчав, які птахи розповсюджуються та полюють на насіння жучари. Це було основою всіх наших подальших досліджень, оскільки ми маємо міцну основу в природній історії про взаємодію плодових тварин і пальмового серця, і ми з великою впевненістю можемо сказати, які є найкращими розповсюджувачами джучари», — сказав він.

статті:

Кліматична стабільність і сучасний вплив людини впливають на генетичне різноманіття та статус збереження тропічної пальми в Атлантичному лісі Бразилії (doi: 10.1007/s10592-016-0921-7), Кароліна да Сілва Карвальо, Ліліана Баллестерос-Мехіа, Мілтон Сезар Рібейро, Марина Корреа Кортес, Алесандро Соуза Сантос і Розане Гарсіа Коллеватті: //посилання. /10.1007/s10592-016-0921-7.

Дефаунація призводить до мікроеволюційних змін у тропічній пальмі (doi:10.1038/srep31957), Кароліна С. Карвальо, Мауро Галетті, Розане Г. Колеватті та Педро Джордано: //www.nature.com/articles/srep31957.

Функціональне вимирання птахів викликає швидкі еволюційні зміни розміру насіння (doi: 10.1126/science.1233774), Мауро Галетті, Роджер Гевара, Марина К. Кортес, Родріго Фадіні, Сандро фон Маттер, Абраао Б. Лейте, Фабіо Лабекка, Тьяго Рібейро, Кароліна С. Карвальо, Розане Г. Матіас М. Пірес, Паулу Р. Гімарайнш-молодший, Педро Х. Бранкаліон, Мілтон К. Рібейру та Педро Джордано. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.

Джерело: Пітер Мун, з агентства FAPESP