Изследователите изследват как изчезването на птиците и изменението на климата влияят върху генетичното разнообразие и опазването на палмата-символ на Атлантическата гора
Има редица фактори, които изглежда оказват влияние върху оцеляването на палмата джусара, от която се извлича сърцето на палмата с най-добро качество - и точно поради тази причина най-ценената. В допълнение към силния натиск от незаконното изрязване на джусара и унищожаването на Атлантическата гора, изчезването на птиците и промените в климата могат да доведат вида до изчезване в природата.
Феноменът на изчезване на животните се нарича от учените по дефаунацията. Загубата на животински видове, отговорни за разпространението на семената и изменението на климата, обикновено се игнорират при опазването на флората. Тези два фактора бяха открити в продължение на години на изследване от биолога Мауро Галети и неговия екип от Катедрата по екология в Universidade Estadual Paulista (Unesp), в Рио Кларо.
Сърцето на палмата може да бъде извлечено от стъблото на няколко вида палмови дървета, но често срещаните за консумация са тези от juçara, pupunha и açaí (или açaí). Палмата juçara ( Euterpe edulis ) е родом от Атлантическата гора, докато останалите видове са от Амазонка.
Разликата между трите вида е, че juçara има един ствол, докато другите образуват буци. По този начин, при извличане на сърцето на палмата, джусара палмата умира, докато pupunha и açaí поникват от основния ствол, както е при банановите дървета.
Друга важна разлика е, че джусарата отнема осем до 12 години, за да произведе качествено сърце от палма, докато палмата pupunha може да бъде извлечена само след 18 месеца от засаждането.
Следователно извличането на джусарски сърца от палма задължително води до изсичане на възрастни индивиди, за предпочитане тези с по-голям размер (палмите могат да достигнат 20 метра височина). Когато възрастните индивиди бъдат изсечени, има по-малко растения, които дават семена, които да бъдат разпръснати, за да покълнат. Популацията намалява и дори може да изчезне на местно ниво.
Поради всички тези причини джусара палмата е включена в Червения списък на флората в Бразилия с риск от изчезване, изготвен от Националния център за опазване на флората.
Запазването на juçara е пряко свързано с поддържането на биологичното разнообразие на Атлантическата гора. Семената и плодовете му служат като храна за повече от 48 вида птици и 20 бозайници. Туканите, джакутингите, джакусите, сабиите и арапонгасите са основните, отговорни за разпръскването на семената, докато котиите, тапирите, колекционерите, катериците и много други животни се възползват от техните семена или плодове. Плодовете са богати на мазнини и антиоксиданти, поради което са толкова търсени от животните.
Изследователи от Unesp установиха, че ускореното намаляване на популациите на разпръскващи семена птици, дължащо се на фрагментиране или унищожаване на местообитания или чрез незаконно залавяне, е основната причина за загубата на генетичната променливост на джусара. И когато генетичната изменчивост се загуби, видът става по-крехък, за да се изправи пред бъдещи предизвикателства, като климатични промени, които засягат планетата.
В проучване, публикувано в Conservation Genetics , изследователи от Unesp, Федералния университет в Гояс и Държавния университет в Санта Круз стигат до заключението, че настоящият модел на генетично разнообразие в E. edulis в Атлантическата гора е комбинация от изменението на климата през последните хиляди години и човешки действия, като унищожаване на местообитания и изчезване на семена, разпръскващи птици.
В тази работа изследователите установяват, че генетичното разнообразие на джусара палмата е намалено от климатичните промени през последните 10 000 години (естествен исторически процес) и че днес този процес може да се обясни с изчезването на големи плодоядни птици (антропен процес, т.е. в резултат на човешка дейност).
Това откритие накара изследователите да се опитат да разберат как плодовитите птици влияят на процеса на генетична диференциация на juçara.
Изследванията, проведени в лабораторията на професор Галети, вече бяха потвърдили, че съществува връзка между намаляването на размера на семената на джусара (което естествено варира от осем до 14 милиметра в диаметър) и локалното изчезване на големи птици, които разпръскват семената си.
В проучване, публикувано в списание Science през 2013 г., изследователите са изследвали 22 области от Атлантическата гора, разпределени между Парана, Сао Пауло, Рио де Жанейро, Минас Жерайс и южна Бахия. Те открили, че в райони, където има големи плодоядни птици, като тукани ( Ramphastos spp .), Гуани ( Penelope spp .) И джакутинги (i> Aburria jacutinga), семената на джусара са по-големи и могат да надхвърлят 12 милиметра. В тези области, където само по-малки видове с по-малки човки преобладават, като млечница ( Turdus SPP.), С диаметър juçara семена не надвишава 9,5 мм.
С други думи: в зони от Атлантическия гората, където населението на тукан, guans, Арапонгас ( Procnias nudicollis ) и jacutingas се погасява на местно ниво чрез лов, по-големите семената вече не са разпръснати, тъй като те са твърде големи за малките frugivores като sabiás, които само успяват да погълнат малките семенца. Семената, които не се консумират от птиците, не покълват, тоест джуджара зависи от птиците, за да поддържа популацията си.
Подобна разлика в размера на семената може да изглежда малка, но не е така. Важно е за опазването на палмата. „Това е така, защото по-малките семена губят вода по-лесно, защото имат по-малка повърхност и това прави палмите по-чувствителни към увеличени периоди на суша, което трябва да увеличи честотата им с климатичните промени“, обяснява Галети.
Изследователите установили, че в горите край Рио Кларо, където преобладават джусарите с малки семена, след тежката суша през 2014 г. те просто не са покълнали.
„Селективният натиск, причинен от обезвреждането, е толкова силен, че в някои райони бяха необходими 50 години, за да изчезнат по-големите семена от джусара. Би ли се забелязал такъв подбор на генетично ниво? Точно това откритие доведе до новата ни работа ”, каза биологът Каролина да Силва Карвальо, докторант на Галети.
В проучване, публикувано през 2016 г. в Scientific Reports , на групата Nature, групата Unesp показа, че дефаунацията, освен че променя фенотипната вариабилност (размер) на семената на джукара, води до еволюционни промени в популациите на Euterpe edulis , или тоест в неговия генотип.
Изследването беше подкрепено от Фондация за подкрепа на държавната изследователска дейност в Сао Пауло (Fapesp) по тематичния проект „Екологични последици от обезвреждането в атлантическата гора“ и Редовна помощ „Нови методи за вземане на проби и статистически инструменти за изследване на биологичното разнообразие: интегриране екология на движението с екология на населението и общността ”.
„В тази работа искахме да разберем дали изчезването на големи плодоядни птици може да доведе до генетична промяна в сърцето на палмата. Знаехме обаче, че историческите фактори също могат да повлияят на генетичното разнообразие на сърцето на джусара на палмата. Така че, ние изградихме набор от хипотези и оценихме кой процес най-добре обяснява модела на генетичното разнообразие сред популациите на E. edulis ”, каза Карвальо.
Изследването взе предвид три основни променливи, които могат да повлияят на генетичните промени сред популациите на джусара палма. Първо бяха включени данни за загубата на големи плодоядни агенти, разпръскващи семена от джусара (обезвреждане).
Второ, включени са данни за биогеографския произход на различните популации на E. edulis . Бяха изследвани разликите в популациите на палмите, които растат в омфрофилни гори, най-гъстите и влажни гори с вечнозелени листа и тези, които растат в полулистни, по-открити и сухи райони, с растителност, която губи листа сезонно.
Ролята на фрагментацията на зоните на Атлантически гори за промяна на генотипната променливост на juçara също беше изследвана. Раздробяването на горите може да доведе до драстично намаляване на броя на популациите и увеличаване на пространствената изолация на популациите, като по този начин се намали тяхното генетично разнообразие.
„Нашата работа ясно показа генетична диференциация между палмите на места с и без големи птици и стигнахме до заключението, че изчезването на големите плодоядни животни променя еволюцията на сърцето на палмата juçara“, добавя Карвальо.
Тази генетична разлика свързана ли е с размера на семената? "Все още не знаем. Не стигнахме дотам, че да анализираме генетиката на джусара, за да разберем кои гени са отговорни за промяната в размера на семената. Това, което можем да кажем, е, че обезвреждането променя естествения подбор, при който се разпръскват само малките семена от джуджара, а също така засяга генетиката на растението ”, каза Галети.
Като се вземе предвид всичко, което е намерено досега, възможно ли е да се обърне тази ситуация? С други думи, възможно ли е да се гарантира, че популациите, които имат само малки семена, оцеляват в условията на изменението на климата?
Сега изследователите се стремят да възстановят генетичното разнообразие и променливостта на размерите на семената на джусара, където тя е компрометирана.
„В много природни зони, ако не се намесим, популациите на сърцата на палмите могат да изчезнат с изменението на климата, защото малките семена губят повече вода и не покълват. С други думи, в горещи и сухи години семената няма да покълнат ”, каза Галети.
„В тази нова фаза на проекта искаме да оценим кой е най-добрият начин за възстановяване на генетичната променливост и размера на семената в популациите, където големите диспергиращи семена са изчезнали. Има площи с големи и малки семена. Въпреки това, само големите семена не се разпръскват, предвид липсата на по-големи птици. И има области, където големите семена вече са изчезнали. Следователно анализираме дали простото повторно въвеждане на големи птици е достатъчно, за да гарантира пълното възстановяване на семената на палмовото сърце или се нуждаем от други по-ефективни стратегии за възстановяване “, каза Карвальо.
„Без палмовите сърца Атлантическата гора ще стане по-бедна, защото джусара храни най-големите разпръсквачи на семена в гората“, коментира Галети. „В лекция за този проблем за фермерите и хората, които поддържат разсадници на разсад от джусара, те бързо ми казаха, че отсега нататък ще избират най-големите семена и ще произвеждат разсад от тези семена“, каза Галети.
Изучаването на екологията на палмовото дърво заема централно място в научната траектория на Галети. „Започнах да изучавам разпространението на семена през 1986 г. със стипендия от Fapesp. Проучих кои птици се разпръснаха и преследваха семената на джусара. Това беше в основата на всички наши по-късни проучвания, тъй като ние имаме солидна основа в естествената история на взаимодействието между плодоядното и палмовото сърце и с голяма увереност можем да кажем кои са най-добрите разпръсквачи на джусара ”, каза той.
Статии:
Климатичната стабилност и съвременните въздействия върху човека влияят върху генетичното разнообразие и състоянието на запазване на тропическа палма в Атлантическата гора на Бразилия (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), от Каролина да Силва Карвальо, Лилиана Балестерос-Мехия, Милтън Цезар Рибейро, Марина Корре Кортес, Алесандро Суза Сантос и Розане Гарсия Колевати: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Дефаунацията води до микроеволюционни промени в тропическа палма (doi: 10.1038 / srep31957), от Каролина С. Карвальо, Мауро Галети, Росан Г. Колевати и Педро Джордано: //www.nature.com/articles/srep31957.
Функционалното изчезване на птиците води до бързи еволюционни промени в размера на семената (doi: 10.1126 / science.1233774), от 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 и Pedro Jordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Източник: Питър Мун, от Agência Fapesp
