Forskere undersøker hvordan fugleutryddelse og klimaendringer påvirker genetisk mangfold og bevaring av symbolsk palmen i Atlantic Forest
Det er en rekke faktorer som ser ut til å påvirke overlevelsen av juçara-palmen, hvorfra den beste kvaliteten på palmen blir utvunnet - og av denne grunn den mest verdsatte. I tillegg til det sterke presset fra ulovlig kutting av juçara og ødeleggelsen av Atlanterhavsskogen, kan utryddelse av fugler og klimaendringer føre arten til utryddelse i naturen.
Fenomenet med utryddelse av dyr kalles defaunition av forskere. Tapet av dyrearter som er ansvarlig for spredning av frø og klimaendringer blir generelt ignorert i bevaring av flora. Disse to faktorene ble oppdaget gjennom mange års forskning av biologen Mauro Galetti og hans team ved Institutt for økologi ved Universidade Estadual Paulista (Unesp), i Rio Claro.
Hjerte av palme kan trekkes ut fra stammen av flere arter av palmer, men de som ofte blir funnet for konsum er de av juçara, pupunha og açaí (eller açaí). Juçara-palmen ( Euterpe edulis ) er innfødt i Atlanterhavsskogen, mens de andre artene er fra Amazonas.
En forskjell mellom de tre artene er at juçara har en enkelt koffert, mens de andre danner klumper. Når du trekker ut palmehjerte, dør juçara-palmen, mens pupunha og açaí spirer fra hovedstammen, slik tilfellet er med banantrær.
En annen viktig forskjell er at juçara tar åtte til 12 år å produsere et hjerte av palme av høy kvalitet, mens pupunha-håndflaten bare kan ekstraheres etter 18 måneders planting.
Derfor medfører utvinning av juçara-hjerter av palme nødvendigvis felling av voksne individer, helst de av større størrelse (palmer kan nå 20 meter i høyden). Når voksne individer kuttes ned, er det færre planter for å produsere frø som skal spres for å spire. Befolkningen avtar og kan til og med bli utryddet lokalt.
Det er av alle disse grunnene at juçara-palmen er inkludert i den røde listen over floraarter i Brasil med fare for utryddelse, utarbeidet av National Center for Conservation of Flora.
Bevaring av juçara er direkte knyttet til vedlikehold av biologisk mangfold i Atlanterhavsskogen. Dens frø og frukt fungerer som mat for mer enn 48 fuglearter og 20 av pattedyr. Tukaner, jacutingas, jacus, sabiás og arapongas er hovedansvarlige for spredning av frøene, mens cotias, tapirs, samlere, ekorn og mange andre dyr drar nytte av deres frø eller frukt. Frukt er rik på fett og antioksidanter, og det er derfor de er så ettertraktede av dyr.
Forskere fra Unesp fant at den akselererte reduksjonen i bestander av frø som spredte fugler, på grunn av fragmentering eller ødeleggelse av habitater eller ved ulovlig fangst, er den viktigste årsaken bak tapet i den genetiske variabiliteten til juçara. Og når genetisk variasjon går tapt, blir arten mer skjør for å møte fremtidige utfordringer, for eksempel klimaendringer som påvirker planeten.
I en studie publisert i Conservation Genetics konkluderte forskere fra Unesp, Federal University of Goiás og State University of Santa Cruz at det nåværende mønsteret for genetisk mangfold i E. edulis i Atlanterhavet er en kombinasjon av klimaendringer de siste tusen årene. og menneskelig handling, som ødeleggelse av habitater og utryddelse av fugespredende fugler.
I dette arbeidet fant forskerne at det genetiske mangfoldet til juçara-palmen har blitt redusert av klimatiske endringer de siste 10.000 årene (naturlig historisk prosess), og at denne prosessen i dag kan forklares ved utryddelse av store fruktige fugler (antropisk prosess, det vil si som følge av menneskelig aktivitet).
Denne oppdagelsen fikk forskere til å prøve å forstå hvordan fruktbare fugler påvirker juçaras genetiske differensieringsprosess.
Forskning utført i professor Galettis laboratorium hadde allerede bekreftet at det var en sammenheng mellom reduksjonen i størrelsen på juçara-frøene (som naturlig varierer fra åtte til 14 millimeter i diameter) og den lokale utryddelsen av store fugler som sprer frøene sine.
I en studie publisert i tidsskriftet Science i 2013 undersøkte forskerne 22 områder av Atlanterhavsskogen fordelt mellom Paraná, São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais og sørlige Bahia. De fant at i områder der det var store fruktige fugler, som tukaner ( Ramphastos spp .), Guaner ( Penelope spp .) Og jacutingas (i> Aburria jacutinga), var juçarafrø større og kunne overstige 12 millimeter. I de områdene der bare mindre arter med mindre nebb dominerte, for eksempel trost ( Turdus spp.), Oversteg ikke diameteren på juçarafrø 9,5 millimeter.
Med andre ord: i områder av Atlanterhavsskogen der befolkningen av tukaner, guaner, arapongas ( Procnias nudicollis ) og jacutingas ble slukket lokalt ved jakt, er de større frøene ikke lenger spredt, da de er for store for små frugivores som sabiás, som bare de kan svelge de små frøene. Frø som ikke konsumeres av fuglene, spiser ikke, det vil si juçara er avhengig av fuglene for å opprettholde bestanden.
En slik forskjell i frøstørrelse kan virke liten, men det er den ikke. Det er viktig for bevaring av håndflaten. "Dette er fordi mindre frø taper vann lettere fordi de har mindre overflateareal, og dette gjør palmer mer følsomme for økte perioder med tørke, noe som bør øke frekvensen med klimaendringer", forklarer Galetti.
Forskerne fant at i skogene nær Rio Claro, der juçaras med små frø dominerer, etter den alvorlige tørken i 2014, spirte de rett og slett ikke.
“Det selektive trykket forårsaket av defaunasjonen er så sterkt at det i noen områder tok 50 år før de større juçarafrøene forsvant. Ville et slikt utvalg være merkbart på genetisk nivå? Det var akkurat dette funnet som førte til vårt nye arbeid ”, sa biolog Carolina da Silva Carvalho, doktorgradsstudent i Galetti.
I en studie publisert i 2016 i Scientific Reports , fra Nature- gruppen , viste Unesp-gruppen at defaunasjon, i tillegg til å endre den fenotypiske variabiliteten (størrelse) av juçarafrø, fører til evolusjonære endringer i populasjonene av Euterpe edulis , eller det vil si i sin genotype.
Forskningen ble støttet av São Paulo State Research Support Foundation (Fapesp) under temaprosjektet “Ecological Consequences of Defaunation in the Atlantic Forest” og Regular Aid “Nye prøvetakingsmetoder og statistiske verktøy for biologisk mangfoldsforskning: integrering bevegelsesøkologi med befolknings- og samfunnsøkologi ”.
“I dette arbeidet ønsket vi å vite om utryddelse av store fruktige fugler kunne føre til en genetisk forandring i palmens hjerte. Imidlertid visste vi at historiske faktorer også kunne påvirke det genetiske mangfoldet i palmens juçara-hjerte. Så vi bygde et sett med hypoteser og evaluerte hvilken prosess som best forklarte mønsteret for genetisk mangfold blant populasjoner av E. edulis , sa Carvalho.
Forskningen tok hensyn til tre hovedvariabler som kan påvirke genetiske endringer blant populasjoner i juçara-palmen. Først ble data om tap av store fruktige stoffer som spredte juçara-frø (defaunasjon) inkludert.
For det andre ble data om den biogeografiske opprinnelsen til de forskjellige populasjonene av E. edulis inkludert . Forskjeller i populasjonene av palmer som vokser i ombrofile skoger, de tetteste og mest fuktige skogene, med eviggrønne blader, og de som vokser i halvløvrike områder, mer åpne og tørre, med vegetasjon som mister løv sesongmessig, ble undersøkt.
Rollen til fragmentering av Atlantic Forest-områdene i å endre den genotypiske variabiliteten til juçara ble også undersøkt. Fragmentering av skog kan føre til drastiske reduksjoner i befolkningens størrelse og en økning i den romlige isolasjonen av befolkningen, og dermed redusere deres genetiske mangfold.
"Arbeidet vårt viste tydelig en genetisk differensiering mellom palmer på steder med og uten store fugler, og vi konkluderte med at utryddelsen av store frugivorer endrer evolusjonen til juçara palmehjerte", legger Carvalho til.
Er denne genetiske forskjellen knyttet til størrelsen på frøene? "Vi vet ikke enda. Vi gikk ikke så langt som å analysere genetikken til juçara for å finne ut hvilke gener som er ansvarlige for variasjonen i frøstørrelse. Det vi kan si er at defaunasjonen endrer det naturlige utvalget der bare de små frøene fra juçara blir spredt og også påvirker plantens genetikk, sa Galetti.
Tar vi hensyn til alt som er funnet hittil, er det mulig å snu denne situasjonen? Er det med andre ord mulig å garantere at populasjoner som bare har små frø overlever i møte med klimaendringene?
Forskerne søker nå å gjenopprette det genetiske mangfoldet og variabiliteten i frøstørrelsene til juçara der den er kompromittert.
“I mange naturområder, hvis vi ikke griper inn, kan palmehjertepopulasjoner forsvinne med klimaendringene fordi små frø mister mer vann og ikke spirer. Med andre ord, i varme og tørre år, vil ikke frøene spire ”, sa Galetti.
“I denne nye fasen av prosjektet ønsker vi å evaluere hva som er den beste måten å gjenopprette genetisk variabilitet og frøstørrelse i populasjoner der de store frøspredningene var utryddet. Det er områder med store og små frø. Imidlertid blir bare store frø ikke spredt, gitt fravær av større fugler. Og det er områder der de store frøene allerede har forsvunnet. Derfor analyserer vi om enkel gjeninnføring av store fugler er tilstrekkelig til å garantere full gjenoppretting av palmehjertefrø eller om vi trenger andre mer effektive restaureringsstrategier, sa Carvalho.
"Uten palmehjerter vil Atlanterhavsskogen bli fattigere fordi juçara mater de største frøspredere i skogen", kommenterer Galetti. "I et foredrag om dette problemet for bønder og mennesker som opprettholder barnehager med juçara-frøplanter, fortalte de meg raskt at de fra nå av vil velge de største frøene og produsere frøplanter fra disse frøene," sa Galetti.
Studiet av juçara palmetre økologi har en sentral plass i Galettis vitenskapelige bane. “Jeg begynte å studere frøspredning under uteksaminering i 1986, med et stipend fra Fapesp. Jeg studerte hvilke fugler som spredte seg og byttet juçara-frøene. Dette var grunnlaget for alle våre senere studier, ettersom vi har en solid base i naturhistorien om frugivore-palm hjerteinteraksjonen, og med stor tillit kan vi si hvilke som er de beste spredere i juçara ”, sa han.
Artikler:
Klimastabilitet og samtidige menneskelige påvirkninger påvirker det genetiske mangfoldet og bevaringsstatusen til en tropisk palme i Atlanterhavsskogen i Brasil (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), av 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 mikroevolusjonære endringer i en tropisk palme (doi: 10.1038 / srep31957), av Carolina S. Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti og Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Funksjonell utryddelse av fugler driver raske evolusjonære endringer i frøstørrelse (doi: 10.1126 / science.1233774), av 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
