Med segrevanjem sveta je pri mnogih rastlinah prišlo do dobro dokumentiranega premika k zgodnejšemu spomladanskemu cvetenju. Trend vznemirja biologe, ker lahko zmoti skrbno koreografirane interakcije med rastlinami in bitji – metulji, čebelami, pticami, netopirji in drugimi –, ki jih oprašujejo.
Toda veliko manj pozornosti je bilo namenjene spremembam drugih lastnosti cvetov, kot je velikost cvetov, ki lahko prav tako vplivajo na interakcije med rastlino in opraševalci, v času, ko je veliko opraševalci žuželk so v svetovnem zatonu.
V študiji, objavljeni na spletu v reviji Evolucijska pisma, dva biologa z Univerze v Michiganu in kolega z Univerze v Georgii kažejo, da so divje populacije navadne jutranje slave v jugovzhodnih Združenih državah med letoma 2003 in 2012 povečale velikost svojih cvetov.
Po mnenju raziskovalcev povečana velikost cvetov kaže na večjo naložbo rastlin v privlačnost opraševalcev. Spremembe so bile najbolj izrazite na severnejših zemljepisnih širinah, v skladu s širokim naborom prejšnjih del, ki kažejo, da populacije severnih rastlin kažejo bolj dramatične evolucijske odzive na podnebne spremembe.
Prehod na zgodnejše cvetenje so opazili tudi med populacijami jutranje slave. Poleg tega so obstajali osupljivi znaki, da so rastline povečale svoje naložbe v cvetlične nagrade – nektar in cvetni prah, ki ga pridobijo čebele, sirifne muhe in ose, ki oprašujejo bele, rožnate in modre cvetove slate.
"Obstaja velika vrzel v našem razumevanju, kako se lastnosti, ki so ključne za interakcije med rastlinami in opraševalci, lahko razvijajo skozi čas kot odziv na spreminjajoče se podnebje," je povedala glavna avtorica študije Sasha Bishop, doktorska študentka na oddelku za ekologijo UM. in evolucijsko biologijo.
"Pokažemo, da - poleg dobro dokumentiranih premikov k zgodnejšemu cvetenju - lahko cvetlična arhitektura in nagrade prav tako igrajo pomembno vlogo pri evolucijskem odzivu na sodobne okoljske spremembe."
Navadna jutranja slava je enoletna plevelna trta, ki jo najdemo po vzhodu, srednjem zahodu in jugu ZDA. Pogosto ga opazimo ob cestah in polja s pridelki.
Študija, ki jo je vodil UM, je uporabila pristop »vstajenja«, ki je vključeval kalitev semen jutranje slave, zbranih z robov kmetijskih sojinih in koruznih polj v Tennesseeju, Severni Karolini in Južni Karolini v dveh letih: 2003 in 2012.
V tem devetletnem obdobju je regija doživela naraščajoče temperature – zlasti naraščajoče najnižje in nočne temperature – ter povečanje števila ekstremnih padavin, prepletenih z ekstremnejšo sušo.
Da bi odkrili spremembe v morfologiji cvetov, so raziskovalci v rastlinjaku v botaničnem vrtu UM Matthaei posadili semena, zbrana na polju iz obeh let. Ko so rože odcvetele, so z digitalnimi kalibri merili različne lastnosti cvetov.
Meritve so pokazale, da so se venčki slavja med devetletnim intervalom znatno razširili – 4.5 centimetra (1.8 palca) v premeru leta 2003 in 4.8 centimetra (1.9 palca) leta 2012, sprememba širine venca pa je bila največja pri populacijah na severnejših zemljepisnih širinah. . Cvetni listi rože so skupaj znani kot venec.
Študija je tudi razkrila premik na zgodnejše čase cvetenja med letoma 2003 in 2012, predvsem zaradi populacij na severnejših zemljepisnih širinah. Rastline, vzgojene iz semen, nabranih v letu 2012, so začele cveteti v povprečju štiri dni prej.
Zanimivo je, da so raziskovalci sčasoma opazili tudi trend večjega vlaganja v cvetlične nagrade (cvetni prah in nektar), ki je pod vplivom zemljepisne širine. V povprečju so cvetovi navadne slave, vzgojeni iz semen, zbranih leta 2012, proizvedli več zrn cvetnega prahu in več saharoze nektarja kot cvetovi iz semen, zbranih leta 2003.
Vendar pa so analize cvetnega prahu in nektarja vključevale le štiri populacije rastlin slate. Zaradi majhnega števila pregledanih populacij ugotovitve o cvetnih nagradah niso bile vključene v statistični test za iskanje dokazov, da se v rastlinah dogaja prilagoditev z naravno selekcijo.
"Kljub temu se zdi verjetno, da obstaja začasno povečanje naložb v privlačnost opraševalcev in da ta rezultat poganjajo populacije na severnih zemljepisnih širinah," je povedala višja avtorica študije Regina Baucom, izredna profesorica na Oddelku za ekologijo in evolucijsko biologijo UM.
Študija ni našla nobenih dokazov, da jutranje slave povečujejo stopnjo samooprašitve. Dokazi iz nekaterih prejšnjih študij so kazali na povečano "samo" kot možen odziv na sprememba podnebja in/ali zmanjšanje količine opraševalcev, povezano s spremembo rabe zemljišč.
"To je prvi članek, ki uporablja pristop vstajenja, da preuči potencial, da se lahko lastnosti, ki so odgovorne za interakcije med rastlinami in opraševalci, razvijajo skozi čas, sočasno z zmanjšanjem številčnosti opraševalcev in dramatičnimi okoljskimi spremembami zaradi spreminjanja podnebja in režimov rabe zemljišč," Škof je rekel.
Petnajst populacij jutranje slave je bilo vključenih v poskus vstajenja, ki je opazoval spremembe v morfologiji cvetov. V raziskavo zgodnejšega spomladanskega cvetenja je bilo vključenih 2,836 populacij. Skupaj so izmerili 456 cvetov iz XNUMX rastlin.