Цъфтящите растения се появяват само в регистъра на изкопаемите преди около 100 милиона години и въпреки това те представляват 90 процента от растителното царство. Междувременно около 75 процента от известните животински видове са насекоми. В произхода на видовете Чарлз Дарвин представи обяснение за това изумително разнообразие: опрашването. Той смята, че растенията и техните опрашители на насекоми трябва да се развиват съвместно помежду си в процес, в който е измислил „съвместна еволюция“, докато те прецъфтят в ослепителен масив от форми.
Свързано съдържание
- Климатичните промени свалят птици в пустинята Мохаве
- Как изменението на климата ще трансформира емблематичните животни и растения на националните паркове
- Дърветата на Джошуа в Калифорния са под заплаха
Но в необятния свят на растения и техните опрашители имаше един пример, че Дарвин счита „най-прекрасния случай на торене, публикуван някога“ в писмо до ботаника Джоузеф Далтън Хукер. Това беше куриозният случай на дървото Джошуа и молеца юка.
Ще започнем с дървото Джошуа, най-емблематичното растение на пустинята Мохаве. Със своите бодливи ластици и клубови туфи, увенчани от остри, восъчни цветя, усукващи се към пустинното небе, този адаптиран към пустинята храст има репутация на другоячеството. Всеки, който минава през пустинята, помни величественото дърво Джошуа; съименникът му е вдъхновил художници, създатели на филми и много престолни в търсене на трансцендентност.
Малцина пътешественици обаче восъчно поетично за своя еволюционен партньор, молеца юка. Малката, тъпа бъг първоначално е неподходяща, но при по-внимателна проверка, това е еднакво извънземно съвпадение за емблематичното дърво Джошуа. Вместо обикновен мундщук, той се отличава с причудливи, наподобяващи пипала пръсти, чиито харесвания са уникални сред насекомите - и служат на основна цел в пустинната екосистема.
Без нектар за привличане на опрашители, дърветата Джошуа разчитат единствено на този непретенциозен молец за опрашване. Юките молци използват своите сръчни челюстни придатъци, за да събират прашец от цветята на дървото Джошуа и да го депозират върху женските части на всяко цвете, докато молецът се движи между цъфтежите. От своя страна, молецът снася яйцата си с тънкия си острие, подобен на острието, върху семената на цветята.
Когато се излюпват, гъсениците от молец от юка изяждат семената - единственият им хранителен източник - преди да пълзят на земята, за да образуват пашкули. И цикълът започва отново.
Според Кристофър Смит, биолог от университета Уиламет, който изучава взаимоотношенията с опрашители, връзката между молките от юка и дърветата Джошуа е за разлика от всичко друго в природния свят. Трябва да знае: Смит отдавна изучава разнообразните връзки между насекоми и растения в пустинята. Предишните му изследвания бяха фокусирани върху кактусовите бръмбари и бодливите видове растения, с които взаимодействат в Соноранската пустиня. Но нищо, казва той, не се сравнява с дървото Джошуа и молеца юка.
Повечето опрашители случайно подпомагат растенията, които опрашват. Пчелите и птиците ще се хранят с цветен прашец, докато се хранят с нектар на цвете, разпространявайки го от растение до растение, докато продължават празника през деня. Не молци от юка: тъй като гъсениците им зависят от продължителното съществуване на дръвчета Джошуа и техните вкусни семена, опрашването на юка молец е активен акт на оцеляване. Освен това това партньорство продължава от милиони години.
Дърветата Джошуа правят повече от артистично вдъхновение: създават основна екологична подкрепа за безкомпромисната пустинна екосистема. Тези страхотно красиви храсти осигуряват храна и подслон за животните в храсталаците на Мохаве, където ресурсите са малко известни. През пролетта цветята му са единствените източници на мокра храна, налична за насекоми, гарвани и земни катерици.
И все пак днес дългогодишното им партньорство може да има опасност да се разпадне, тъй като естественото местообитание на дървото Джошуа е изправено пред нови заплахи.
Не забележителният на вид юка молец е половината от еволюционното партньорство, което датира от милиони години. (Уил (Тад) Коул) Правилният молец за работата
Има два отделни вида дървета Джошуа, разделени от ниските вътрешни басейни на долината на смъртта и пустинята Амаргоса: храстовидни, късолистни източни дървета Джошуа (Yucca brevifolia jaegeriana) и дървесни, дълголистни западни Джошуа дървета (Y. b. Brevifolia). Двете са толкова различни, учените дори се застъпват за разделянето на Yucca brevifolias на два вида. Но каква еволюционна причина е отговорна за това разминаване?
Това, казва Смит, е "въпросът за много милиона долара".
Молците могат да държат отговора. Еколозите отдавна вярвали, че един вид молец от юка (Tegeticula synthetica) опрашва двата вида дървета Джошуа. Но през 2003 г. екип от учени откриха, че генетично обособен юкен молец (T. antithetica) опрашва изключително източните дървета. Подобно на самите дървета Джошуа, този молец беше по-къс от западния му колега. Още по-зловещо, разликата в разстоянието между стигмата и овула между двата типа дърво беше същата като разликата в размера на тялото, главата до корема, между двата молци.
„Помислих си:„ Това не може да е случайност “, казва Смит.
За да определи дали съвместната еволюция е довела до тази подозрителна спецификация, Смит води екип от граждански учени през 2013 и 2014 г. за събиране на морфологични данни на мястото, където двата вида дървета Джошуа и съответните им молци живеят в хармония: долината на Тикабу.
Смит и неговият екип забелязват, че молките от юка отлагат яйцата си по-ефективно в съответните им дървета Джошуа, а дърветата Джошуа от своя страна осигуряват повече пространство за яйцата, когато се опрашват от предпочитания молец. Предварителните резултати на Смит също показват, че молците по-успешно се възпроизвеждат, когато размерът на тялото им съвпада с размера на стъблото между стигмата на цветето и яйчника, известен като стила.
Въпреки че молците ще опрашват цветя, чиито стилове са твърде дълги, почти никога успешно не снасят яйца, които се излюпват в гъсеници. Когато стиловете са твърде къси, молците могат да повредят цветята с яйцето си.
Смит посочва, че тези кореспонденции не доказват непременно съвместната еволюция. Дръвчетата Джошуа могат да се развиват в реакция на нещо в естествената им среда, а молците могат да реагират, което демонстрира еволюция, тъй като единият вид се променя в отговор на стрес от околната среда (а след това другият се развива в отговор на първия вид резониране) - но не и съвместна еволюция, при която двата вида се променят взаимно в отговор един на друг.
За да премахне потенциала за случайност, Смит сега планира да картографира генома на дърветата Джошуа чрез колаборация, наречена проект за геном на Джошуа дърво, стартирана миналия март от Смит и шестима други учени и финансирана чрез комбинация от краудсорсинг и подкрепа от Живата пустиня, Освен изследванията на Смит, една от основните цели на проекта е да идентифицира гени, които участват в адаптирането на дървото Джошуа към климата, за да планират идващата климатична криза.
След като притежава геномите на двете дървета Джошуа, Смит ще ги сравни с геномите на добре проучени растения, за да определи кои гени съответстват на морфологията на цветята, дължината на клоните и други характеристики. Оттам той може да сравни геномите на двата вида дървета Джошуа и да определи средната разлика между техните алели - това е вариацията поради еволюцията. Гени, които показват драматична промяна в сравнение с тази изходна линия, са маркирани за естествен подбор.
Ключова част от тази стратегия може да бъде във връзката й с юка молци. Изследванията вече показват, че разликите в дължината на яйцеклетките и размера на тялото в геномите на молките на юка са по-изразени, което предполага, че естественият подбор е предизвикал разминаването. Смит се надява да открие същото за морфологията на цветята на Джошуа.
Смит и неговият екип събират молци от юка, за да изучат морфологията им. (Кристофър Смит) Състезание на часовника
Но времето може да изтече. Дърветата Джошуа са критично застрашени от изменението на климата: тъй като затоплящият климат изпарява ценната вода от почвата и честотата на дъждовете намалява, разсадът на дърветата Джошуа е по-малко вероятно да преживее продължителни сезони на засушаване, отколкото техните пълноценно отглеждани колеги.
„Много пъти, когато хората гледат на място като Национален парк Джошуа Дърво, където виждате много зрели дървета, те мислят, че изглежда здравословно“, казва Камерън Бароуз, еколог в Центъра за консервационна биология в Калифорнийския университет в Riverside. "Но ако не виждате непълнолетните, това означава, че видът не се заменя."
Тъй като по-малко разсад на Джошуа дърво оцелява и отлежава, населението намалява, както и разнообразието на пустинята. Тъй като дървото Джошуа е ключов вид в Мохаве, редица различни насекоми, гущери и птици ще загубят важни източници на местообитание в, върху и под клоните си.
Според климатичните модели на Бароуз, пустинята Мохаве може да загуби до 90 процента от дърветата Джошуа преди края на века. Дори в най-лошите сценарии има петна, които Бароуз нарича „рефугия“, където Джошуа дърветата биха могли да се размножават и процъфтяват - ако останат настрана от инвазивните плевели и дивите пожари - но обхватът се намалява значително.
Подобно на много организми, дърветата Джошуа мигрират в отговор на затоплянето на техните местообитания, като изхвърлят семената си на север. В момента разсадът расте на 100 метра от техните родителски растения; за да стигнат до райони, които са достатъчно готини, за да оцелеят, може да се наложи да се движат хиляди километри. Семената на Джошуа дърво все още не демонстрират способността да се разпространяват толкова бързо.
Може би по-съществено, нито имат юка молци. "Нямаме представа как молецът от юка може да реагира на преместването на хиляди километри на север", признава Смит. Поради краткия живот на молеца юка и краткото взаимодействие с дърветата Джошуа, е трудно да се проучи как те ще реагират на такива промени в средата си. Без единствените си опрашители дърветата Джошуа ще загинат, независимо дали семената им могат да направят пътуването.
Разбирането на тези симбиотични взаимоотношения става още по-важно при разработването на стратегии за реагиране на климатичните промени. Някои учени предполагат физически движещи се видове, застрашени от изменението на климата, но това може да наруши системите, които все още не са напълно разбрани.
„Често природозащитните биолози смятат масовите общности за статични“, казва Смит. „Когато правим стратегии за опазване, трябва да мислим не само за това каква е системата днес, но и как системата ще се промени в бъдеще в отговор на променящия се свят.“
Едно е сигурно: загубата на дървото Джошуа ще промени драстично образа на пустинята Мохаве в колективното съзнание. Сега съдбата на тези дървета - и способността ни да ги защитаваме - е в устните на мъничък сив молец.
