Es gab eine gut dokumentierte Verschiebung hin zu einer früheren Frühjahrsblüte bei vielen Pflanzen, während sich die Welt erwärmt. Der Trend alarmiert Biologen, weil er das Potenzial hat, sorgfältig choreographierte Interaktionen zwischen Pflanzen und den Kreaturen – Schmetterlingen, Bienen, Vögeln, Fledermäusen und anderen – die sie bestäuben, zu stören.
Aber viel weniger Aufmerksamkeit wurde Veränderungen in anderen floralen Merkmalen, wie z Insektenbestäuber befinden sich weltweit im Niedergang.
In einer Studie, die online in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Entwicklungsbuchstabenzeigen zwei Biologen der University of Michigan und ein Kollege der University of Georgia, dass wilde Populationen der Prunkwinde im Südosten der Vereinigten Staaten zwischen 2003 und 2012 die Größe ihrer Blüten vergrößerten.
Laut den Forschern deutet eine größere Blütengröße auf eine größere Investition der Pflanzen in die Anziehungskraft von Bestäubern hin. Die Veränderungen waren in nördlicheren Breiten am ausgeprägtesten, in Übereinstimmung mit einer breiten Palette früherer Arbeiten, die zeigten, dass nördliche Pflanzenpopulationen dazu neigen, dramatischere evolutionäre Reaktionen auf den Klimawandel zu zeigen.
Bei diesen Prunkwinden-Populationen wurde auch eine Verschiebung zu einer früheren Blüte beobachtet. Darüber hinaus gab es verlockende Hinweise darauf, dass die Pflanzen ihre Investitionen in florale Belohnungen erhöht haben – Nektar und Pollen, die von Bienen, Syrphiden und Wespen gewonnen werden, die die weißen, rosa und blauen Blüten der Prunkwinde bestäuben.
„Es gibt eine große Lücke in unserem Verständnis darüber, wie sich Merkmale, die für die Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Bestäuber entscheidend sind, im Laufe der Zeit als Reaktion auf einen sich ändernden Klimawandel entwickeln können“, sagte die Hauptautorin der Studie, Sasha Bishop, Doktorandin am Department of Ecology der UM und Evolutionsbiologie.
„Wir zeigen, dass – zusätzlich zu den gut dokumentierten Verschiebungen zu einer früheren Blüte – die Blumenarchitektur und die Belohnungen auch eine bedeutende Rolle bei der evolutionären Reaktion auf zeitgenössische Umweltveränderungen spielen können.“
Die Prunkwinde ist eine einjährige krautige Kletterpflanze, die im Osten, Mittleren Westen und Süden der Vereinigten Staaten zu finden ist. Es wird häufig an Straßenrändern und gesehen Getreidefelder.
Die von UM geleitete Studie verwendete einen „Auferstehungs“-Ansatz, der das Keimen von Prunkwindensamen beinhaltete, die in zwei Jahren, 2003 und 2012, an den Rändern landwirtschaftlicher Soja- und Maisfelder in Tennessee, North Carolina und South Carolina gesammelt wurden.
Während dieser neun Jahre erlebte die Region steigende Temperaturen – insbesondere steigende Tiefst- und Nachttemperaturen – und eine Zunahme der Anzahl extremer Regenfälle, die von extremer Dürre durchsetzt waren.
Um nach Veränderungen in der Blütenmorphologie zu suchen, pflanzten die Forscher auf dem Feld gesammelte Samen aus beiden Jahren in ein Gewächshaus in den Matthaei Botanical Gardens von U-M. Als die Blumen blühten, wurden verschiedene Blumenmerkmale mit digitalen Messschiebern gemessen.
Messungen zeigten, dass die Prunkwindenkronen während des Neunjahresintervalls deutlich breiter wurden – 4.5 Zentimeter (1.8 Zoll) im Durchmesser im Jahr 2003 und 4.8 Zentimeter (1.9 Zoll) im Jahr 2012, und die Veränderung der Kronenbreite war bei Populationen in nördlicheren Breiten am größten . Die Blütenblätter einer Blume werden zusammenfassend als Krone bezeichnet.
Die Studie zeigte auch eine Verschiebung zu früheren Blütezeiten zwischen 2003 und 2012, die hauptsächlich durch Populationen in nördlicheren Breiten getrieben wurde. Der Blühbeginn lag bei den Pflanzen, die aus 2012 gesammelten Samen gezogen wurden, durchschnittlich vier Tage früher.
Interessanterweise beobachteten die Forscher im Laufe der Zeit auch einen vom Breitengrad beeinflussten Trend zu höheren Investitionen in Blumenbelohnungen (Pollen und Nektar). Im Durchschnitt produzierten Prunkwindenblüten, die aus 2012 gesammelten Samen gezogen wurden, mehr Pollenkörner und mehr Nektar-Saccharose als die Blüten aus den 2003 gesammelten Samen.
Die Pollen- und Nektaranalysen betrafen jedoch nur vier Populationen von Prunkwindenpflanzen. Aufgrund der geringen Anzahl der untersuchten Populationen wurden die Ergebnisse der Blütenbelohnungen nicht in einen statistischen Test einbezogen, um nach Beweisen dafür zu suchen, dass eine Anpassung durch natürliche Selektion in den Pflanzen stattfindet.
„Trotzdem scheint es wahrscheinlich, dass die Investitionen in die Attraktion von Bestäubern zeitlich zunehmen und dass dieses Ergebnis von Populationen in nördlichen Breiten angetrieben wird“, sagte die leitende Autorin der Studie, Regina Baucom, außerordentliche Professorin am Department of Ecology and Evolutionary Biology der UM.
Die Studie fand keine Hinweise darauf, dass Winden die Selbstbestäubungsrate erhöhen. Hinweise aus einigen früheren Studien deuteten auf verstärktes „Selfing“ als mögliche Reaktion darauf hin Klimawechsel und/oder Rückgang der Bestäuber im Zusammenhang mit Landnutzungsänderungen.
„Dies ist der erste Artikel, der den Resurrection-Ansatz verwendet, um das Potenzial zu untersuchen, dass sich Merkmale, die für Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Bestäuber verantwortlich sind, im Laufe der Zeit weiterentwickeln könnten, einhergehend mit einer Abnahme der Bestäuberhäufigkeit und dramatischen Umweltveränderungen aufgrund von sich ändernden Klima- und Landnutzungsregimen.“ sagte Bischof.
Fünfzehn Prunkwinden-Populationen wurden in das Auferstehungsexperiment eingeschlossen, um Veränderungen in der Blütenmorphologie zu untersuchen. 2,836 Populationen wurden in die Studie der früheren Frühjahrsblüte eingeschlossen. Insgesamt wurden 456 Blüten von XNUMX Pflanzen gemessen.
