Istraživači istražuju kako izumiranje ptica i klimatske promjene utječu na genetsku raznolikost i očuvanje palme simbola Atlantske šume
Brojni su čimbenici koji utječu na preživljavanje džukarine palme, iz koje se vadi najkvalitetnije palmino srce - i upravo iz tog razloga najcjenjenije. Pored snažnog pritiska ilegalnog sječenja juçare i uništavanja Atlantske šume, izumiranje ptica i klimatske promjene mogu dovesti do izumiranja vrste u prirodi.
Fenomen izumiranja životinja znanstvenici za defaunaciju nazivaju. Gubitak životinjskih vrsta odgovornih za širenje sjemena i klimatske promjene uglavnom se zanemaruju u očuvanju flore. Ova dva čimbenika otkrili su tijekom godina istraživanja biolog Mauro Galetti i njegov tim s Odjela za ekologiju na Universidade Estadual Paulista (Unesp), u Rio Claru.
Srce palme može se izvući iz stabljike nekoliko vrsta palmi, ali one koje se obično koriste za konzumiranje su one od juçare, pupunhe i açaí (ili açaí). Palma juçara ( Euterpe edulis ) porijeklom je iz Atlantske šume, dok su ostale vrste iz Amazone.
Razlika između tri vrste je u tome što jučara ima jedno deblo, dok ostale čine nakupine. Dakle, prilikom vađenja srca palme, džukara palma umire, dok pupunha i açaí niču iz glavnog debla, kao što je slučaj sa stablima banana.
Druga važna razlika je u tome što juçari treba osam do 12 godina da proizvede kvalitetno srce palme, dok se pupunha palma može izvaditi tek nakon 18 mjeseci sadnje.
Stoga vađenje juçara srca palme nužno dovodi do sječe odraslih jedinki, po mogućnosti onih veće veličine (palme mogu doseći visinu od 20 metara). Kad se odrasle jedinke posjeku, manje je biljaka koje daju sjeme koje se raspršuje da bi proklijalo. Populacija opada, a može čak i lokalno izumrijeti.
Zbog svih ovih razloga džukara palma uvrštena je na Crveni popis vrsta flore u Brazilu s rizikom od izumiranja, koji je pripremio Nacionalni centar za zaštitu flore.
Očuvanje juçare izravno je povezano s održavanjem biološke raznolikosti Atlantske šume. Njegovo sjeme i plod služe kao hrana za više od 48 vrsta ptica i 20 sisavaca. Toucans, jacutingas, jacus, sabiás i arapongas glavni su odgovorni za raspršivanje sjemena, dok cotias, tapir, sakupljači, vjeverice i mnoge druge životinje imaju koristi od njihovih sjemenki ili plodova. Voće je bogato mastima i antioksidantima, zbog čega su životinje toliko tražene.
Istraživači iz Unespa otkrili su da je ubrzani pad populacija ptica koje raspršuju sjeme, uslijed usitnjavanja ili uništavanja staništa ili ilegalnog hvatanja, glavni uzrok gubitka genetske varijabilnosti juçare. A kad se izgubi genetska varijabilnost, vrsta postaje osjetljivija za suočavanje s budućim izazovima, poput klimatskih promjena koje utječu na planet.
U studiji objavljenoj u Conservation Genetics , istraživači iz Unespa, Saveznog sveučilišta u Goiásu i Državnog sveučilišta Santa Cruz zaključili su da je trenutni obrazac genetske raznolikosti E. edulis u Atlantskoj šumi kombinacija klimatskih promjena u posljednjih tisućama godina i ljudsko djelovanje, poput uništavanja staništa i izumiranja ptica koje raspršuju sjeme.
U ovom radu istraživači su otkrili da je genetska raznolikost džukarine palme smanjena klimatskim promjenama tijekom posljednjih 10 000 godina (prirodno-povijesni proces) i da se danas taj proces može objasniti izumiranjem velikih plodonosnih ptica (antropski proces, tj. koji proizlaze iz ljudske aktivnosti).
Ovo je otkriće navelo istraživače da pokušaju shvatiti kako plodonosne ptice utječu na proces genetske diferencijacije juçare.
Istraživanje provedeno u laboratoriju profesora Galettija već je potvrdilo da postoji veza između smanjenja veličine sjemena juçare (koja u promjeru prirodno varira od osam do 14 milimetara) i lokalnog izumiranja velikih ptica koje šire svoje sjeme.
U studiji objavljenoj u časopisu Science 2013. godine, istraživači su istražili 22 područja Atlantske šume raspoređene između Parane, São Paula, Rio de Janeira, Minas Geraisa i južne Bahije. Otkrili su da su u područjima u kojima su bile velike plodonosne ptice, poput tukana ( Ramphastos spp . ), Zamorčića ( Penelope spp .) I jacutinga (i> Aburria jacutinga), sjeme jučare bilo veće i moglo je premašiti 12 milimetara. U onim područjima gdje su prevladavale samo manje vrste s manjim kljunovima, poput drozda ( Turdus spp.), Promjer sjemena jučare nije prelazio 9,5 milimetara.
Drugim riječima: u područjima Atlantske šume gdje je populacija tukana, guana, arapongasa ( Procnias nudicollis ) i jacutingasa lokalno ugašena lovom, veće sjeme više se ne raspršuje, jer je preveliko za male frugivore poput sabija, koji samo uspiju progutati sitno sjeme. Sjeme koje ptice ne konzumiraju ne klija, odnosno juçara ovisi o pticama kako bi održala svoju populaciju.
Takva razlika u veličini sjemena može se činiti malom, ali nije. Važan je za očuvanje palme. "To je zato što manje sjeme lakše gubi vodu jer ima manju površinu, a to čini palme osjetljivijima na povećana sušna razdoblja, što bi trebalo povećati njihovu učestalost s klimatskim promjenama", objašnjava Galetti.
Istraživači su otkrili da u šumama u blizini Rio Clara, gdje prevladavaju jučare s malim sjemenkama, nakon jake suše 2014. jednostavno nisu klijale.
„Selektivni pritisak uzrokovan defauinacijom toliko je jak da je u nekim područjima trebalo 50 godina da veće sjeme jučare nestane. Bi li takav odabir bio primjetan na genetskoj razini? Upravo je ovo otkriće dovelo do našeg novog rada ”, rekla je biologinja Carolina da Silva Carvalho, Galettijeva doktorandica.
U studiji objavljenoj 2016. godine u časopisu Scientific Reports , grupe Nature, grupa Unesp pokazala je da defaunacija, osim što mijenja fenotipsku varijabilnost (veličinu) sjemena jučare, dovodi do evolucijskih promjena u populacijama Euterpe edulis , ili odnosno u svom genotipu.
Istraživanje je podržala Državna zaklada za potporu istraživanju u Sao Paulu (Fapesp) u okviru tematskog projekta „Ekološke posljedice defaunacije u atlantskoj šumi“ i Redovite pomoći „Nove metode uzorkovanja i statistički alati za istraživanje biološke raznolikosti: integriranje ekologija kretanja s ekologijom stanovništva i zajednice «.
„U ovom smo radu željeli znati može li izumiranje velikih plodonosnih ptica dovesti do genetske promjene u srcu palme. Međutim, znali smo da povijesni čimbenici mogu utjecati i na genetsku raznolikost srca džukara dlana. Dakle, sagradili smo niz hipoteza i procijenili koji postupak najbolje objašnjava obrazac genetske raznolikosti među populacijama E. edulis ”, rekao je Carvalho.
Istraživanje je uzelo u obzir tri glavne varijable koje bi mogle utjecati na genetske promjene među populacijama džukarine palme. Prvo su uključeni podaci o gubitku velikih frugivoroznih sredstava koja raspršuju sjeme jučare (defaunacija).
Drugo, uključeni su podaci o biogeografskom podrijetlu različitih populacija E. edulis . Istražene su razlike u populacijama palmi koje rastu u ombrofilnim šumama, najgušćim i najvlažnijim šumama s zimzelenim lišćem i onima koje rastu u polulistoličnim predjelima, otvorenijim i sušnijim, s vegetacijom koja sezonski gubi lišće.
Također je istražena uloga fragmentacije područja Atlantskih šuma u promjeni genotipske varijabilnosti juçare. Fragmentacija šuma može dovesti do drastičnog smanjenja broja populacije i povećanja prostorne izolacije populacija, smanjujući tako njihovu genetsku raznolikost.
"Naš je rad jasno pokazao genetsku diferencijaciju palmi na mjestima sa i bez velikih ptica te smo zaključili da izumiranje velikih frugivora mijenja evoluciju srca juçare palme", dodaje Carvalho.
Je li ta genetska razlika povezana s veličinom sjemena? "Još ne znamo. Nismo išli toliko daleko da smo analizirali genetiku juçare kako bismo otkrili koji su geni odgovorni za promjene u veličini sjemena. Ono što možemo reći je da defaunacija mijenja prirodnu selekciju u kojoj su raspršene samo sitne sjemenke jučare, a utječe i na genetiku biljke ”, rekao je Galetti.
Uzimajući u obzir sve do sada pronađeno, je li moguće preokrenuti ovu situaciju? Drugim riječima, je li moguće zajamčiti da će populacije koje imaju samo malo sjeme preživjeti suočene s klimatskim promjenama?
Istraživači sada nastoje oporaviti genetsku raznolikost i varijabilnost veličina sjemena juçare gdje je ona ugrožena.
„U mnogim prirodnim područjima, ako ne interveniramo, populacije palminog srca mogu nestati s klimatskim promjenama jer sitno sjeme gubi više vode i ne klija. Drugim riječima, u vrućim i suhim godinama sjeme neće klijati ”, rekao je Galetti.
„U ovoj novoj fazi projekta želimo procijeniti koji je najbolji način za oporavak genetske varijabilnosti i veličine sjemena u populacijama u kojima su veliki disperzori sjemena izumrli. Postoje područja s velikim i malim sjemenkama. Međutim, samo se veliko sjeme ne raspršuje, s obzirom na odsutnost većih ptica. A postoje područja u kojima je veliko sjeme već nestalo. Stoga analiziramo je li jednostavno ponovno uvođenje velikih ptica dovoljno za jamčenje potpunog oporavka sjemenki palminog srca ili su nam potrebne druge učinkovitije strategije obnavljanja “, rekao je Carvalho.
"Bez palminog srca Atlantska šuma će postati siromašnija, jer jucara hrani najveće rastjerivače sjemena u šumi", komentira Galetti. "U predavanju o ovom problemu za poljoprivrednike i ljude koji održavaju rasadnike sadnica juçare, brzo su mi rekli da će od sada odabrati najveće sjeme i od tog sjemena proizvesti sadnice", rekao je Galetti.
Proučavanje ekologije palme juçara zauzima središnje mjesto u Galettijevoj znanstvenoj putanji. „Počeo sam proučavati širenje sjemena tijekom diplomiranja 1986. godine, sa stipendijom Fapesp-a. Proučavao sam koje su se ptice raširile i plijenile sjeme juçare. To je bila osnova svih naših kasnijih studija, jer u prirodi imamo solidnu osnovu o interakciji plodonosno-palminog srca i s velikim samopouzdanjem možemo reći koji su najbolji disperzeri juçare ”, rekao je.
Članci:
Klimatska stabilnost i suvremeni utjecaji na čovjeka utječu na genetsku raznolikost i status očuvanja tropske palme u Atlantskoj šumi Brazila (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), autorice Carolina da Silva Carvalho, Liliana Ballesteros-Mejia, Milton Cezar Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos i Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Defaunacija dovodi do mikroevolucijskih promjena na tropskom dlanu (doi: 10.1038 / srep31957), Carolina S. Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti i Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Funkcionalno izumiranje ptica pokreće brze evolucijske promjene veličine sjemena (doi: 10.1126 / science.1233774), Mauro Galetti, Roger Guevara, Marina C. Côrtes, Rodrigo Fadini, Sandro Von Matter, Abraão B. Leite, Fábio Labecca, Thiago Ribeiro , Carolina S. Carvalho, Rosane G. Collevatti, Mathias M. Pires, Paulo R. Guimarães Jr., Pedro H. Brancalion, Milton C. Ribeiro i Pedro Jordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Izvor: Peter Moon, iz Agência Fapesp
