Forskare undersöker hur fågelutrotning och klimatförändringar påverkar den genetiska mångfalden och bevarandet av symbolens palm i Atlanten
Det finns ett antal faktorer som verkar påverka juçarapalmens överlevnad, från vilken palmkärlens bästa kvalitet utvinns - och av denna anledning den mest uppskattade. Förutom det starka trycket från den olagliga avskärningen av juçara och förstörelsen av Atlanten, kan utrotningen av fåglar och klimatförändringar leda arten till utrotning i naturen.
Fenomenet med utrotning av djur kallas av forskare om defaunation. Förlusten av djurarter som ansvarar för utsäde och klimatförändringar ignoreras i allmänhet vid bevarande av flora. Dessa två faktorer upptäcktes över år av forskning av biologen Mauro Galetti och hans team vid Institutionen för ekologi vid Universidade Estadual Paulista (Unesp), i Rio Claro.
Palmens hjärta kan extraheras från stammen av flera arter av palmer, men de som vanligtvis förekommer för konsumtion är juçara, pupunha och açaí (eller açaí). Juçarapalmen ( Euterpe edulis ) är infödd i Atlanten, medan de andra arterna kommer från Amazonas.
En skillnad mellan de tre arterna är att juçaraen har en enda stam, medan de andra bildar klumpar. När du extraherar palmens hjärta dör juçarapalmen, medan pupunha och açaí spirar från huvudstammen, vilket är fallet med bananträd.
En annan viktig skillnad är att juçara tar åtta till tolv år att producera ett palmer av hög kvalitet, medan pupunha-palmen kan extraheras först efter 18 månaders plantering.
Därför medför utvinning av juçara-hjärtan av palm nödvändigtvis avverkning av vuxna individer, helst de av större storlek (palmer kan nå 20 meter i höjd). När vuxna individer skärs ner finns det färre växter för att producera frön som ska spridas för att gro. Befolkningen minskar och kan till och med utrotas lokalt.
Det är av alla dessa skäl som juçara-palm ingår i den röda listan över floraarter i Brasilien med risk för utrotning, utarbetad av National Center for Conservation of Flora.
Bevarandet av juçara är direkt kopplat till upprätthållandet av Atlanten skogens biologiska mångfald. Dess utsäde och frukt fungerar som mat för mer än 48 fågelarter och 20 däggdjur. Tukaner, jacutingas, jacus, sabiás och arapongas är huvudansvariga för spridningen av fröna, medan cotias, tapirer, samlare, ekorrar och många andra djur drar nytta av deras frön eller frukter. Frukt är rik på fett och antioxidanter, varför de är så eftertraktade av djur.
Forskare från Unesp fann att den accelererade minskningen av beståndet av utsäde som sprider utsäde på grund av fragmentering eller förstörelse av livsmiljöer eller genom olaglig fångst, är den främsta orsaken bakom förlusten av juçaraens genetiska variation. Och när den genetiska variabiliteten går förlorad blir arten mer ömtålig för att möta framtida utmaningar, till exempel klimatförändringar som påverkar planeten.
I en studie publicerad i Conservation Genetics drog forskare från Unesp, Federal University of Goiás och State University of Santa Cruz slutsatsen att det nuvarande mönstret för genetisk mångfald i E. edulis i Atlanten är en kombination av klimatförändringar under de senaste tusentals åren. och mänsklig handling, såsom förstörelse av livsmiljöer och utrotning av fåglar som sprider utsäde.
I detta arbete fann forskarna att juçarapalmens genetiska mångfald har minskat av klimatförändringar under de senaste 10 000 åren (naturhistorisk process) och att denna process idag kan förklaras genom utrotning av stora fruktiga fåglar (antropisk process, det vill säga, till följd av mänsklig aktivitet).
Denna upptäckt fick forskare att försöka förstå hur fruktbara fåglar påverkar juçaras genetiska differentieringsprocess.
Forskning som gjordes i professor Galettis laboratorium hade redan bekräftat att det fanns ett samband mellan minskningen av juçara-frön (som naturligtvis varierar från 8 till 14 millimeter i diameter) och den lokala utrotningen av stora fåglar som sprider sina frön.
I en studie som publicerades i tidskriften Science 2013 undersökte forskarna 22 områden i Atlanten, fördelade mellan Paraná, São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais och södra Bahia. De fann att i områden där det fanns stora fruktiga fåglar, såsom tukaner ( Ramphastos spp .), Marsvin ( Penelope spp .) Och jacutingas (i> Aburria jacutinga), var juçarafrön större och kunde överstiga 12 millimeter. I de områden där endast mindre arter med mindre näbbar dominerade, såsom trast ( Turdus spp.), Översteg juçarafröns diameter inte 9,5 millimeter.
Med andra ord: i områden i Atlanten, där befolkningen av tukaner, guaner, arapongor ( Procnias nudicollis ) och jacutingas släcktes lokalt genom jakt, är de större frön inte längre spridda, eftersom de är för stora för små frugivores som sabiás, som bara de kan svälja de små frön. Frön som inte konsumeras av fåglarna gro inte, det vill säga juçara är beroende av fåglarna för att bibehålla sin befolkning.
En sådan skillnad i fröstorlek kan verka liten, men det är den inte. Det är viktigt för att bevara handflatan. ”Detta beror på att mindre frön lättare tappar vatten eftersom de har mindre yta och detta gör palmer mer känsliga för ökningen av torka, vilket skulle öka frekvensen med klimatförändringar”, förklarar Galetti.
Forskarna fann att i skogarna nära Rio Claro, där juçaras med små frön dominerar, efter den svåra torken 2014, grode de helt enkelt inte.
”Det selektiva trycket orsakat av defaunationen är så starkt att det i vissa områden tog 50 år för de större juçara-frön att försvinna. Skulle ett sådant urval vara märkbart på genetisk nivå? Det var just denna upptäckt som ledde till vårt nya arbete ”, säger biologen Carolina da Silva Carvalho, Galettis doktorand.
I en studie som publicerades 2016 i Scientific Reports av Nature- gruppen visade Unesp-gruppen att defaunation, förutom att ändra den fenotypiska variabiliteten (storlek) hos juçara-frön, leder till evolutionära förändringar i populationerna av Euterpe edulis , eller det vill säga i sin genotyp.
Forskningen stöddes av São Paulo State Research Support Foundation (Fapesp) under temaprojektet ”Ekologiska konsekvenser av defaunation i Atlanten” och regelbundet stöd ”Nya provtagningsmetoder och statistiska verktyg för biologisk mångfaldsforskning: integrering rörelseekologi med befolknings- och samhällsekologi ”.
”I det här arbetet ville vi veta om utrotningen av stora fruktiga fåglar kunde leda till en genetisk förändring i palmens hjärta. Vi visste dock att historiska faktorer också kunde påverka den genetiska mångfalden i palmens juçara-hjärta. Så vi byggde en uppsättning hypoteser och utvärderade vilken process som bäst förklarade mönstret för genetisk mångfald bland populationer av E. edulis ”, säger Carvalho.
Forskningen tog hänsyn till tre viktiga variabler som kan påverka genetiska förändringar bland juçarapalmens populationer. Först inkluderades data om förlusten av stora fruktiga medel som sprider juçara-frön (defaunation).
För det andra inkluderades data om det biogeografiska ursprunget för de olika populationerna av E. edulis . Skillnader i populationer av palmer som växer i ombrofila skogar, de tätaste och mest fuktiga skogarna, med vintergröna löv och de som växer i halvlövfällande, mer öppna och torra områden, med vegetation som tappar löv säsongsmässigt, undersöktes.
Fragmenteringen av Atlanten skogsområden för att ändra den genotypiska variabiliteten hos juçara undersöktes också. Fragmenteringen av skogar kan leda till drastiska minskningar av befolkningens storlek och en ökning av befolkningens rumsliga isolering, vilket minskar deras genetiska mångfald.
"Vårt arbete visade tydligt en genetisk differentiering mellan palmer på platser med och utan stora fåglar och vi drog slutsatsen att utrotningen av stora fruktfiskar förändrar juçara palmhjärtans utveckling", tillägger Carvalho.
Är denna genetiska skillnad relaterad till fröns storlek? "Vi vet inte ännu. Vi gick inte så långt som att analysera genetiken i juçara för att ta reda på vilka gener som är ansvariga för variationen i fröstorlek. Vad vi kan säga är att defaunation förändrar det naturliga urvalet där bara de små fröna från juçara sprids och också påverkar växtens genetik, säger Galetti.
Med hänsyn till allt som hittills hittats är det möjligt att vända denna situation? Med andra ord, är det möjligt att garantera att befolkningar som bara har små frön överlever inför klimatförändringarna?
Forskarna försöker nu återställa den genetiska mångfalden och variationen i fröstorlekarna i juçara där den äventyras.
”I många naturområden, om vi inte ingriper, kan palmhjärtpopulationer försvinna med klimatförändringarna eftersom små frön tappar mer vatten och inte gro. Med andra ord, under heta och torra år kommer fröna inte att gro ”, sa Galetti.
”I den här nya fasen av projektet vill vi utvärdera vad som är det bästa sättet att återställa den genetiska variabiliteten och storleken på fröna i de populationer där de stora fröspridarna utrotades. Det finns områden med stora och små frön. Men bara stora frön sprids inte, med tanke på frånvaron av större fåglar. Och det finns områden där de stora frön redan har försvunnit. Därför analyserar vi om enkel återintroduktion av stora fåglar är tillräcklig för att garantera full återhämtning av palmhjärtfrön eller om vi behöver andra mer effektiva restaureringsstrategier, säger Carvalho.
”Utan palmhjärtorna kommer Atlanten att bli fattig eftersom juçara matar de största utspridarna i skogen”, kommenterar Galetti. "I en föreläsning om detta problem för jordbrukare och människor som upprätthåller plantskolor för juçara-plantor sa de snabbt till mig att de från och med nu kommer att välja de största frön och producera plantor från dessa frön", säger Galetti.
Studien av juçarapalmens ekologi intar en central plats i Galettis vetenskapliga bana. ”Jag började studera spridning av utsäde under examen 1986 med ett stipendium från Fapesp. Jag studerade vilka fåglar som spridda och rovade juçara-frön. Detta var grunden för alla våra senare studier, eftersom vi har en solid bas i naturhistorien om det fruktbara hjärtat av palminteraktion och med stort förtroende kan vi säga vilka som är de bästa spridarna i juçara ”, sa han.
Artiklar:
Klimatstabilitet och samtida mänskliga effekter påverkar den genetiska mångfalden och bevarandestatusen för en tropisk palm i Atlanten i Brasilien (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), av Carolina da Silva Carvalho, Liliana Ballesteros-Mejia, Milton Cezar Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos och Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Defaunation leder till mikroevolutionära förändringar i en tropisk palm (doi: 10.1038 / srep31957), av Carolina S. Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti och Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Funktionell utrotning av fåglar driver snabba evolutionära förändringar i fröstorlek (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 och Pedro Jordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Källa: Peter Moon, från Agência Fapesp
