Forskere undersøger, hvordan fugleudryddelse og klimaændringer påvirker genetisk mangfoldighed og bevarelse af symbolsk palmen i Atlanterhavsskoven
Der er en række faktorer, der ser ud til at påvirke juçara palmens overlevelse, hvorfra palmehjerte af bedste kvalitet udvindes - og netop derfor den mest værdsatte. Ud over det stærke pres med ulovlig afskæring af juçara og ødelæggelsen af Atlanterhavet kan udryddelse af fugle og ændringer i klimaet føre arten til udryddelse i naturen.
Fænomenet med udryddelse af dyr kaldes af defaunation forskere. Tabet af dyrearter, der er ansvarlige for spredning af frø og klimaændringer, ignoreres generelt i bevarelsen af floraen. Disse to faktorer blev opdaget gennem mange års forskning af biologen Mauro Galetti og hans team fra Institut for Økologi ved Universidade Estadual Paulista (Unesp) i Rio Claro.
Palmehjertet kan ekstraheres fra stammen af flere palmetræer, men de, der almindeligvis findes til forbrug, er de af juçara, pupunha og açaí (eller açaí). Juçara-palmen ( Euterpe edulis ) er hjemmehørende i Atlanterhavsskoven, mens de andre arter er fra Amazonas.
En forskel mellem de tre arter er, at juçara har en enkelt bagagerum, mens de andre danner klumper. Når man uddrager palmehjerte, dør juçara-palmen, mens pupunha og açaí spirer fra hovedstammen, som det er tilfældet med banantræer.
En anden vigtig forskel er, at juçara tager otte til 12 år at producere et kvalitetshjerte af palme, mens pupunha-håndfladen kun kan ekstraheres efter 18 måneders plantning.
Derfor medfører udtrækning af juçara-hjerter af palme nødvendigvis afvirkning af voksne individer, fortrinsvis dem af større størrelse (palmetræer kan nå 20 meter i højden). Når voksne individer skæres ned, er der færre planter til at producere frø, der skal spredes for at spire. Befolkningen falder og kan endda udryddes lokalt.
Det er af alle disse grunde, at juçara-palmen er inkluderet i den røde liste over arter af flora i Brasilien med risiko for udryddelse, udarbejdet af National Center for Conservation of Flora.
Bevarelsen af juçara er direkte forbundet med vedligeholdelsen af den biologiske mangfoldighed i Atlanterhavet. Dens frø og frugt tjener som mad til mere end 48 fuglearter og 20 pattedyr. Tukaner, jacutingas, jacus, sabiás og arapongas er primært ansvarlige for spredning af frø, mens cotias, tapirs, samlere, egern og mange andre dyr drager fordel af deres frø eller frugter. Frugter er rige på fedt og antioxidanter, hvorfor de er så efterspurgte af dyr.
Forskere fra Unesp fandt ud af, at det accelererede fald i bestande af frø, der spredte fugle på grund af fragmentering eller ødelæggelse af levesteder eller ved ulovlig fangst, er hovedårsagen til tabet i juçaraens genetiske variation. Og når den genetiske variabilitet går tabt, bliver arten mere skrøbelig over for fremtidige udfordringer, såsom klimaforandringer, der påvirker planeten.
I en undersøgelse offentliggjort i Conservation Genetics konkluderede forskere fra Unesp, Federal University of Goiás og State University of Santa Cruz, at det nuværende mønster for genetisk mangfoldighed i E. edulis i Atlanterhavet er en kombination af klimaændringer i de sidste tusinder af år. og menneskelig handling, såsom ødelæggelse af levesteder og udryddelse af frøspredende fugle.
I dette arbejde fandt forskerne, at den genetiske mangfoldighed af juçara-palmen er blevet reduceret af klimaforandringer i løbet af de sidste 10.000 år (naturlig historisk proces), og at denne proces i dag kan forklares ved udryddelse af store frugivorøse fugle (antropisk proces, dvs. som følge af menneskelig aktivitet).
Denne opdagelse fik forskere til at prøve at forstå, hvordan frugivorøse fugle påvirker juçaras genetiske differentieringsproces.
Forskning udført i professor Galettis laboratorium havde allerede bekræftet, at der var en sammenhæng mellem reduktionen af juçara-frøens størrelse (som naturligvis varierer fra otte til 14 millimeter i diameter) og den lokale udryddelse af store fugle, der spreder deres frø.
I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Science i 2013 undersøgte forskerne 22 områder i Atlanterhavsskoven fordelt mellem Paraná, São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais og det sydlige Bahia. De fandt ud af, at i områder, hvor der var store frugivorous fugle, såsom tukaner ( Ramphastos spp .), Guans ( Penelope spp .) Og jacutingas (i> Aburria jacutinga), var juçara frø større og kunne overstige 12 millimeter. I de områder, hvor kun mindre arter med mindre næb dominerede, såsom trøske ( Turdus spp.), Oversteg juçarafrøets diameter ikke 9,5 millimeter.
Med andre ord: i områder af Atlanterhavsskoven, hvor befolkningen i tukaner, guaner, arapongas ( Procnias nudicollis ) og jacutingas blev slukket lokalt ved jagt, spredes de større frø ikke længere, da de er for store til små frugivores som sabiás, som kun de kan sluge de små frø. Frø, der ikke forbruges af fuglene, spirer ikke, det vil sige juçara er afhængig af fuglene for at opretholde dens bestand.
En sådan forskel i frøstørrelse kan synes lille, men det er den ikke. Det er vigtigt for bevarelsen af håndfladen. ”Dette skyldes, at mindre frø lettere mister vand, fordi de har en mindre overflade, og det gør palmer mere følsomme over for stigningen i tørkeperioder, hvilket skulle øge deres hyppighed med klimaændringer”, forklarer Galetti.
Forskerne fandt ud af, at de i skovene nær Rio Claro, hvor juçaras med små frø dominerer, efter den alvorlige tørke i 2014, simpelthen ikke spire.
”Det selektive pres forårsaget af defaunationen er så stærkt, at det i nogle områder tog 50 år for de større juçarafrø at forsvinde. Ville en sådan udvælgelse være mærkbar på det genetiske niveau? Det var netop dette fund, der førte til vores nye arbejde ”, sagde biolog Carolina da Silva Carvalho, Galettis doktorand.
I en undersøgelse, der blev offentliggjort i 2016 i Scientific Reports fra Nature- gruppen , viste Unesp-gruppen, at defaunation ud over at ændre den fænotypiske variation (størrelse) af juçarafrø fører til evolutionære ændringer i populationerne af Euterpe edulis , eller det vil sige i sin genotype.
Forskningen blev støttet af São Paulo State Research Support Foundation (Fapesp) under temaprojektet "Økologiske konsekvenser af defaunation i Atlanterhavsskoven" og regelmæssig hjælp "Nye prøveudtagningsmetoder og statistiske værktøjer til biodiversitetsforskning: integration bevægelsesøkologi med befolknings- og samfundsøkologi ”.
”I dette arbejde ønskede vi at vide, om udryddelsen af store frugivorøse fugle kunne føre til en genetisk ændring i palmehjerte. Vi vidste imidlertid, at historiske faktorer også kunne påvirke den genetiske mangfoldighed af juçara-palmehjerte. Så vi byggede et sæt hypoteser og vurderede, hvilken proces der bedst forklarede mønsteret for genetisk mangfoldighed blandt populationer af E. edulis ”, sagde Carvalho.
Forskningen tog højde for tre store variabler, der kunne påvirke genetiske ændringer blandt populationerne i juçara-palmen. Først blev data om tabet af store frugivorøse stoffer, der spredte juçara-frø (defaunation) inkluderet.
For det andet blev data om den biogeografiske oprindelse for de forskellige populationer af E. edulis inkluderet . Forskelle i populationer af palmetræer, der vokser i ombrofile skove, de tætteste og mest fugtige skove med stedsegrønne blade og dem, der vokser i halvløvfældende, mere åbne og tørre områder med vegetation, der mister blade sæsonmæssigt, blev undersøgt.
Rollen af fragmentering af Atlanterhavsskovområder i at ændre den genotypiske variation i juçara blev også undersøgt. Fragmenteringen af skove kan føre til drastiske reduktioner i befolkningsstørrelse og en stigning i den geografiske isolering af befolkningerne og dermed reducere deres genetiske mangfoldighed.
”Vores arbejde viste tydeligt en genetisk differentiering mellem palmer på steder med og uden store fugle, og vi konkluderede, at udryddelsen af store frugivorer ændrer udviklingen af juçara-palmen,” tilføjer Carvalho.
Er denne genetiske forskel relateret til størrelsen på frøene? "Vi ved det endnu ikke. Vi gik ikke så langt som til at analysere genetikken i juçara for at finde ud af, hvilke gener der er ansvarlige for variationen i frøstørrelse. Hvad vi kan sige er, at defaunationen ændrer den naturlige udvælgelse, hvor kun de små frø fra juçara er spredt og også påvirker plantens genetik ”, sagde Galetti.
Under hensyntagen til alt, hvad der hidtil er fundet, er det muligt at vende denne situation? Er det med andre ord muligt at garantere, at befolkninger, der kun har små frø, overlever i lyset af klimaændringerne?
Forskerne forsøger nu at genoprette den genetiske mangfoldighed og variationen i frøstørrelserne i juçara, hvor den er kompromitteret.
”I mange naturlige områder, hvis vi ikke griber ind, kan palmehjertepopulationer forsvinde med klimaændringer, fordi små frø mister mere vand og ikke spire. Med andre ord, i varme og tørre år, vil frøene ikke spire ”, sagde Galetti.
”I denne nye fase af projektet vil vi evaluere, hvad der er den bedste måde at genvinde den genetiske variabilitet og størrelsen af frøene i de populationer, hvor de store frøspredere var uddød. Der er områder med store og små frø. Imidlertid spredes kun store frø ikke i betragtning af fraværet af større fugle. Og der er områder, hvor de store frø allerede er forsvundet. Derfor analyserer vi, om den enkle genindførelse af store fugle er tilstrækkelig til at garantere fuld genopretning af palmehjertefrø, eller hvis vi har brug for andre mere effektive restaureringsstrategier, ”sagde Carvalho.
”Uden palmehjerterne juçara vil Atlanterhavsskoven blive forarmet, fordi juçaraen fodrer de største frøspredere i skoven”, kommenterer Galetti. ”I et foredrag om dette problem for landmænd og mennesker, der opretholder planteskoler med juçara-kimplanter, fortalte de mig hurtigt, at de fra nu af vil vælge de største frø og producere kimplanter af disse frø,” sagde Galetti.
Undersøgelsen af juçara palmetræets økologi indtager en central plads i Galettis videnskabelige bane. ”Jeg begyndte at studere frøspredning i 1986 med et stipendium fra Fapesp. Jeg undersøgte, hvilke fugle der spredte og byttede juçara-frøene ud. Dette var grundlaget for alle vores senere undersøgelser, da vi har en solid base i naturhistorien om frugivore-hjertet af palmeinteraktion og med stor tillid kan vi sige, hvilke der er de bedste spredere i juçara ”, sagde han.
Artikler:
Klimastabilitet og moderne menneskelige påvirkninger påvirker den genetiske mangfoldighed og bevaringsstatus for en tropisk palme i Atlanterhavsskoven i Brasilien (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), af Carolina da Silva Carvalho, Liliana Ballesteros-Mejia, Milton Cezar Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos og Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Defaunation fører til mikroevolutionære ændringer i en tropisk palme (doi: 10.1038 / srep31957) af Carolina S.Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G.Colevatti og Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Funktionel udryddelse af fugle driver hurtige evolutionære ændringer i frøstørrelse (doi: 10.1126 / science.1233774) af 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 og Pedro Jordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Kilde: Peter Moon, fra Agência Fapesp
