Hyvin dokumentoitu muutos kohti aikaisempaa kevätkukintaa on monissa kasveissa tapahtunut maailman lämpeneessä. Suuntaus hälyttää biologeja, koska se voi häiritä huolellisesti koreografoitua vuorovaikutusta kasvien ja niitä pölyttävien olentojen – perhosten, mehiläisten, lintujen, lepakoiden ja muiden – välillä.
Mutta paljon vähemmän huomiota on kiinnitetty muutoksiin muissa kukkapiirteissä, kuten kukkakoon, jotka voivat myös vaikuttaa kasvien ja pölyttäjien vuorovaikutukseen aikana, jolloin monet hyönteisten pölyttäjät ovat globaalissa laskussa.
Lehden verkossa julkaistussa tutkimuksessa Evolution-kirjaimet, kaksi Michiganin yliopiston biologia ja Georgian yliopiston kollega osoittavat, että Yhdysvaltojen kaakkoisosan villipopulaatiot lisäsivät kukkien kokoa vuosina 2003–2012.
Suurempi kukkakoko viittaa tutkijoiden mukaan kasvien suurempaan panostukseen pölyttäjien houkuttelemiseen. Muutokset olivat selkeimpiä pohjoisemmilla leveysasteilla, mikä on sopusoinnussa useiden aikaisempien töiden kanssa, jotka osoittavat, että pohjoisilla kasvipopulaatioilla on taipumus osoittaa dramaattisempaa evoluutioreaktiota ilmastonmuutokseen.
Siirtymä aikaisempaan kukintaan havaittiin myös näiden aamukukkapopulaatioiden keskuudessa. Lisäksi oli kiusallisia viitteitä siitä, että kasvit ovat lisänneet investointejaan kukkapalkintoihin – mehiläisten, sirfikärpästen ja ampiaisten keräämiin nektariin ja siitepölyyn, jotka pölyttävät valkoisia, vaaleanpunaisia ja sinisiä aamukukkakukkia.
"Ymmärryksessämme on suuri aukko siitä, kuinka kasvien ja pölyttäjien vuorovaikutuksessa ratkaisevat ominaisuudet voivat kehittyä ajan myötä vastauksena muuttuvaan ilmastoon", sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Sasha Bishop, tohtoriopiskelija UM:n ekologian laitokselta. ja evoluutiobiologia.
"Näytämme, että hyvin dokumentoitujen siirtymien aikaisempaan kukinnan lisäksi kukka-arkkitehtuuri ja palkinnot voivat myös olla merkittävässä roolissa evoluution vastauksessa nykyajan ympäristön muutoksiin."
Tavallinen aamukirkko on vuotuinen rikkakasvipuu, jota tavataan Yhdysvaltojen itä-, keskilänsi- ja eteläosissa. Se näkyy usein tienvarsilla ja viljapellot.
UM:n johtamassa tutkimuksessa käytettiin "ylösnousemus"-lähestymistapaa, joka sisälsi itävän aamukirkon siemeniä, jotka kerättiin maatalouden soija- ja maissipeltojen reunoilta Tennesseen, Pohjois-Carolinan ja Etelä-Carolinan alueella kahden vuoden aikana: 2003 ja 2012.
Tuon yhdeksän vuoden aikana alueella koettiin nousevia lämpötiloja – varsinkin minimi- ja yölämpötilojen kohoamista – ja äärimmäisten sateiden määrä lisääntyi ja äärimmäisen kuivuuden väliin.
Etsiäkseen muutoksia kukkamorfologiassa tutkijat istuttivat pellolta kerättyjä siemeniä molemmilta vuosilta kasvihuoneeseen U-M:n Matthaein kasvitieteellisessä puutarhassa. Kun kukat kukkivat, mitattiin erilaisia kukkapiirteitä digitaalisilla mittasatuilla.
Mittaukset osoittivat, että aamukirkon terimät levenivät merkittävästi yhdeksän vuoden aikana – 4.5 senttimetriä (1.8 tuumaa) halkaisijaltaan vuonna 2003 ja 4.8 senttimetriä (1.9 tuumaa) vuonna 2012, ja terien leveyden muutos oli suurin pohjoisemmilla leveysasteilla. . Kukan terälehdet tunnetaan yhteisnimellä teriä.
Tutkimus paljasti myös siirtymisen aikaisempiin kukinta-aikoihin vuosien 2003 ja 2012 välillä, mikä johtui ensisijaisesti pohjoisemmilla leveysasteilla olevista populaatioista. Kukinta alkoi vuonna 2012 kerätyistä siemenistä kasvatetuilla kasveilla keskimäärin neljä päivää aikaisemmin.
Mielenkiintoista on, että tutkijat havaitsivat myös leveysasteen vaikutuksen suuntauksen kohti suurempia investointeja kukkapalkkioihin (siitepöly ja nektari) ajan myötä. Vuoden 2012 siemenistä kasvatetut aamukukkakukat tuottivat keskimäärin enemmän siitepölyjyviä ja enemmän nektarisakkaroosia kuin vuoden 2003 siemenistä saadut kukat.
Siitepöly- ja nektarianalyysit koskivat kuitenkin vain neljää aamukirkon kasvien populaatiota. Tutkittujen populaatioiden pienen määrän vuoksi kukkapalkintohavaintoja ei otettu mukaan tilastolliseen testiin, jossa etsittiin todisteita siitä, että kasveissa tapahtuu sopeutumista luonnonvalinnan kautta.
"Kuitenkin näyttää todennäköiseltä, että investoinnit pölyttäjien houkuttelemiseen ovat lisääntyneet ja että tämä tulos johtuu pohjoisten leveysasteilla olevista populaatioista", sanoi tutkimuksen vanhempi kirjailija Regina Baucom, UM:n ekologian ja evoluutiobiologian laitoksen apulaisprofessori.
Tutkimuksessa ei löytynyt todisteita siitä, että aamun loistot lisäävät itsepölytysnopeutta. Joistakin aiemmista tutkimuksista saadut todisteet osoittivat lisääntyneen "itsenäisyyden" mahdollisena vastauksena ilmastonmuutos ja/tai pölyttäjien väheneminen, joka liittyy maankäytön muutokseen.
"Tämä on ensimmäinen artikkeli, jossa käytetään ylösnousemuslähestymistapaa tutkiakseen mahdollisuutta, että kasvien ja pölyttäjien välisistä vuorovaikutuksista vastuussa olevat piirteet voivat kehittyä ajan myötä, samalla kun pölyttäjien määrä vähenee ja dramaattiset ympäristön muutokset johtuvat muuttuvista ilmasto- ja maankäyttöjärjestelmistä." Piispa sanoi.
Ylösnousemuskokeeseen otettiin mukaan viisitoista aamukirkon populaatiota, jossa tarkasteltiin muutoksia kukkamorfologiassa. Varhaisemman kevätkukinnan tutkimukseen otettiin mukaan 2,836 populaatiota. Yhteensä 456 kasvista mitattiin XNUMX XNUMX kukkaa.