Був добре задокументований зсув до більш раннього весняного цвітіння багатьох рослин у міру потепління. Ця тенденція насторожує біологів, оскільки вона потенційно може порушити ретельно сплановану взаємодію між рослинами та істотами — метеликами, бджолами, птахами, кажанами та іншими, — які їх запилюють.
Але набагато менше уваги приділялося змінам інших властивостей квітки, таких як розмір квітки, які також можуть впливати на взаємодію рослина-запилювач, у той час, коли багато комапи-запилювачі перебувають у глобальному занепаді.
У дослідженні, опублікованому в Інтернеті в журналі Букви еволюції, двоє біологів з Мічиганського університету та колега з Університету Джорджії показують, що дикі популяції звичайної іпомеї на південному сході Сполучених Штатів збільшили розмір своїх квітів між 2003 і 2012 роками.
За словами дослідників, збільшення розміру квітки свідчить про те, що рослини більше інвестують у приваблення запилювачів. Зміни були найбільш вираженими в більш північних широтах, відповідно до широкого діапазону попередніх робіт, які показують, що популяції північних рослин, як правило, демонструють більш драматичну еволюційну реакцію на зміну клімату.
Перехід до раннього цвітіння також спостерігався серед цих популяцій іпомеї. Крім того, були спокусливі ознаки того, що рослини збільшили свої інвестиції в квіткові винагороди — нектар і пилок, отримані бджолами, мухами-сирфідами та осами, які запилюють білі, рожеві та блакитні квіти іпомеї.
«Існує велика прогалина в нашому розумінні того, як риси, які є вирішальними для взаємодії рослин і запилювачів, можуть розвиватися з часом у відповідь на зміну клімату», — сказав провідний автор дослідження Саша Бішоп, докторант кафедри екології Університету Університету. та еволюційної біології.
«Ми показуємо, що, окрім добре задокументованих переходів до раннього цвітіння, квіткова архітектура та нагороди також можуть відігравати значну роль в еволюційній реакції на сучасні зміни навколишнього середовища».
Іпомея звичайна - це однорічна бур'яниста ліана, яка зустрічається на сході, середньому заході та півдні Сполучених Штатів. Його часто можна побачити вздовж доріг і посівні поля.
Дослідження під керівництвом UM використовувало підхід «воскресіння», який передбачав пророщування насіння іпомеї, зібраного з країв сільськогосподарських соєвих і кукурудзяних полів у Теннессі, Північній і Південній Кароліні протягом двох років: 2003 і 2012.
Протягом цього дев’ятирічного періоду в регіоні спостерігалося підвищення температури, зокрема підвищення мінімальної та нічної температури, а також збільшення кількості екстремальних опадів, що чергуються з більш екстремальною посухою.
Щоб виявити зміни в морфології квітів, дослідники висадили насіння, зібране в полі за обидва роки, в оранжерею ботанічного саду Matthaei U-M. Коли квіти розпускалися, цифровими штангенциркулями вимірювали різні ознаки квітів.
Вимірювання показали, що віночки іпомеї стали значно ширшими протягом дев’ятирічного інтервалу — 4.5 сантиметра (1.8 дюйма) у діаметрі у 2003 році та 4.8 сантиметра (1.9 дюйма) у 2012 році, а зміна ширини віночка була найбільшою в популяціях у більш північних широтах. . Пелюстки квітки разом відомі як віночок.
Дослідження також виявило перехід до більш ранніх часів цвітіння між 2003 і 2012 роками, головним чином завдяки популяціям у більш північних широтах. У рослин, вирощених із насіння, зібраного у 2012 році, початок цвітіння наставав у середньому на чотири дні раніше.
Цікаво, що дослідники також спостерігали тенденцію до збільшення інвестицій у квіткові нагороди (пилок і нектар), що вплинуло на широту. У середньому квіти іпомеї, вирощені з насіння, зібраного в 2012 році, дали більше пилкових зерен і більше нектару сахарози, ніж квіти з насіння, зібраного в 2003 році.
Однак аналізи пилку та нектару включали лише чотири популяції рослин іпомеї. Через низьку кількість досліджених популяцій результати квіткових нагород не були включені в статистичний тест для пошуку доказів того, що в рослинах відбувається адаптація через природний відбір.
«Тим не менш, цілком імовірно, що існує тимчасове збільшення інвестицій у привабливість запилювачів і що цей результат зумовлений популяціями в північних широтах», — сказала старший автор дослідження Регіна Бауком, доцент кафедри екології та еволюційної біології Університету Університету.
Дослідження не виявило доказів того, що іпомея збільшує швидкість самозапилення. Докази з деяких попередніх досліджень вказували на посилене «самоусвідомлення» як можливу відповідь на зміни клімату та/або зменшення кількості запилювачів, пов’язане зі зміною землекористування.
«Це перша стаття, в якій використовується підхід воскресіння, щоб дослідити потенціал того, що ознаки, відповідальні за взаємодію рослин і запилювачів, можуть розвиватися з часом, супроводжуючи зменшення кількості запилювачів і різкі зміни навколишнього середовища через зміну клімату та режимів землекористування», – сказав Бішоп.
П'ятнадцять популяцій ранкової іпомеї були включені в експеримент воскресіння, який розглядав зміни в морфології квітів. У дослідження більш раннього весняного цвітіння було включено 2,836 популяції. Загалом було виміряно 456 квітів із XNUMX рослин.