Kukkivat kasvit esiintyvät fossiilitiedotteessa vain noin 100 miljoonaa vuotta sitten, ja niiden osuus kasvien valtakunnasta on silti 90 prosenttia. Samaan aikaan noin 75 prosenttia tunnetuista eläinlajeista on hyönteisiä. Lajien alkuperässä Charles Darwin esitti selityksen upeaan monimuotoisuuteen: pölytykseen. Hänen mukaan kasvien ja niiden hyönteisten pölyttäjien on kehityttävä yhdessä toistensa kanssa prosessissa, jota hän kehitti “yhteiseksi evoluutioksi”, kunnes ne kukkivat häikäisevään muotoon.
Asiaan liittyvä sisältö
- Ilmastonmuutos on vähentämässä lintuja Mojaven autiomaassa
- Kuinka ilmastonmuutos muuttaa kansallispuistojen ikonisia eläimiä ja kasveja
- Kalifornian Joshua-puut ovat uhan alla
Mutta laajassa kasvien ja niiden pölyttäjien maailmassa oli yksi esimerkki siitä, että Darwin piti kasvitieteilijä Joseph Dalton Hookerille osoitetussa kirjeessä "kaikkein mahtavimpaa lannoitustapausta, joka on koskaan julkaistu". Tämä oli utelias tapaus Joshua-puusta ja yucca-koista.
Aloitamme Joshua-puusta, joka on Mojaven aavikon ikonin kasvi. Tyylikkäillä, vahamaisilla kukilla, jotka kääntyvät kohti autiomaata taivasta, piikkisillä frondeillaan ja kerätyllä kimppuellaan on aavikon mukautettu pensas, jolla on maine muun maailmaan. Jokainen aavikon läpi kulkeva muistaa majesteettisen Joshua-puun; Sen nimekaike on inspiroinut taiteilijoita, elokuvantekijöitä ja monia muukalaisia etsimään transcendenssia.
Harvat matkustajat kuitenkin vahavat runollisena evoluutiopartneristaan, yucca-koista. Pieni, dun-vika on alun perin vaatimaton, mutta tarkemmassa tarkastelussa se on yhtä maapallon ulkopuolinen ottelu ikoniselle Joshua-puulle. Tavallisen suukappaleen sijasta se urheilee omituisella, lonkeronkaltaisella frondilla, jonka tyypit ovat ainutlaatuisia hyönteisten keskuudessa - ja sillä on tärkeä tarkoitus autiomaassa ekosysteemissä.
Ilman nektaria houkutellakseen pölyttäjiä, Joshua-puut luottavat pölytykseen yksinomaan tähän vaatimattomaan koitaan. Yucca-koit käyttävät taitavia leukalisänsä kerätäkseen siitepölyä Joshua-puun kukista ja siirtääksesi sen jokaisen kukan naispuolisiin osiin koiran liikkuessa kukintojen välillä. Moth puolestaan munii munansa ohuella, terämäisellä ovipositorilla kukien siemeniin.
Kun ne kuoriutuvat, yucca-koi-röövijät syövät siemeniä - heidän ainoaa ravintolähtettään - ennen kuin he ryömivät maahan kokonien muodostamiseksi. Ja sykli alkaa uudestaan.
Pölyttäjäsuhteita tutkivan Willametten yliopiston biologin Christopher Smithin mukaan yucca-koiden ja Joshua-puiden välinen suhde on erilainen kuin mikään muu luonnollisessa maailmassa. Hänen pitäisi tietää: Smith on pitkään tutkinut hyönteisten ja kasvien välisiä erilaisia suhteita autiomaassa. Hänen aikaisemman tutkimuksensa keskittyi kaktuskaareviin kovakuoriaisiin ja piikkikasvelajeihin, joiden kanssa he ovat vuorovaikutuksessa koko Sonoran-autiomaassa. Mutta mikään, hän sanoo, ei vertaa Joshua-puuta ja yucca-koi.
Useimmat pölyttäjät auttavat vahingossa pölyttäviä kasveja. Mehiläiset ja linnut harjautuvat siitepölyä vastaan ruokkiessaan kukan nektaria ja levittämällä sitä kasveilta kasveille, kun ne jatkavat päivän juhlaa. Ei yucca-koit: koska niiden toukka riippuu Joshua-puiden ja niiden maukkaiden siementen jatkuvasta olemassaolosta, yucca-koiden pölytys on aktiivinen selviytymistoiminta. Lisäksi tämä kumppanuus on jatkunut miljoonia vuosia.
Joshua-puut tarjoavat muutakin kuin taiteellista inspiraatiota: ne luovat olennaisen ympäristötuen tinkimättömälle autiomaaekosysteemille. Nämä erityisen kauniit pensaat tarjoavat ruokaa ja suojaa eläimille Mojaven pensaikoissa, joissa luonnonvarat ovat tunnetusti niukkoja. Kevään aikana sen kukat ovat yksi harvoista hyönteisten, korppien ja oravien käytettävissä olevasta märän ruoan lähteestä.
Kuitenkin tänään heidän pitkäaikainen kumppanuutensa saattaa olla vaarassa hajota, koska Joshua-puun luontotyyppi kohtaa uusia uhkia.
Huomaamaton näköinen yucca-koi on puolet evoluutioyhteistyöstä, joka juontaa miljoonia vuosia. (Will (Tad) Cole) Oikea koi työhön
Joshua-puita on kahta erillistä tyyppiä, jaettuna Kuolemanlaakson ja Amargosan autiomaan alhaisilla sisävesialueilla: tuuheat, lyhytlehtiset itäiset Joshua-puut (Yucca brevifolia jaegeriana) ja arboreaaliset, pitkät lehdet Länsi-Joshua-puut (Y. b. brevifolia). Nämä kaksi ovat niin erilaisia, tutkijat ovat jopa kannattaneet Yucca brevifolian jakamista kahteen lajiin. Mutta mikä evoluutio syy on vastuussa tästä eroavuudesta?
Se, Smith sanoo, on ”miljoonan dollarin kysymys”.
Koit voivat pitää vastauksen. Ekologit uskoivat kauan, että yksi yucca-koi-laji (Tegeticula synthetica) pölyttää molemmat Joshua-puut. Mutta vuonna 2003 tutkijaryhmä havaitsi, että geneettisesti erillinen yucca-koi (T. antithetica) pölyttää yksinomaan itäisiä puita. Kuten Joshua-puutkin, tämä koi oli lyhyempi kuin sen länsimainen vastaava. Vieläkin kauhistuttava, ero leimautumisen ja munasolun välisellä etäisyydellä kahden puutyypin välillä oli sama kuin ruumiin koon ero päästä vatsaan kahden koiran välillä.
”Ajattelin:” Se ei voi olla sattumaa ”, Smith sanoo.
Sen selvittämiseksi, aiheuttiko yhteinen evoluutio tämän epäilyttävän erikoistumisen, Smith johti vuosina 2013 ja 2014 kansalaistutkijoiden ryhmää keräämään morfologista tietoa samasta paikasta, jossa Joshua-puiden kaksi lajia ja niitä vastaavat koit elävät harmoniassa: Tikaboo-laaksossa.
Smith ja hänen tiiminsä havaitsivat, että yucca-koi-munat hoitavat munansa tehokkaammin vastaavissa Joshua-puissaan, ja Joshua-puut puolestaan tarjoavat enemmän tilaa munille, kun suosittu koi pölyttää. Smithin alustavat tulokset osoittavat myös, että koiden lisääntyminen menestyy paremmin, kun niiden ruumiin koko vastaa kukan leimauksen ja munasarjan välisen varren kokoa, joka tunnetaan nimellä tyyli.
Vaikka koit pölyttävät liian pitkät kukat, ne eivät milloinkaan onnistuneesti muni toukkien kuoriutumista. Kun tyylit ovat liian lyhyitä, koit voivat vahingoittaa kukkia ovipositorillaan.
Smith huomauttaa, että nämä vastaavuudet eivät välttämättä todista rinnakkaiskehitystä. Joshua-puut saattavat kehittyä reagoidessaan jotain niiden luonnollisessa ympäristössä, ja koit voivat reagoida, mikä osoittaa evoluutiota, kun yksi laji muuttuu vastauksena ympäristön rasituksiin (ja sitten toinen kehittyy vasteena ensimmäiseen lajien palautumiseen) - mutta ei rinnakkaiskehitystä, jossa molemmat lajit muuttuvat vastavuoroisesti vastauksena toisiinsa.
Satunnaisuusmahdollisuuksien poistamiseksi Smith aikoo nyt kartoittaa Joshua-puiden perimän yhteistyönä nimeltä Joshua Tree Genome Project, jonka Smith ja kuusi muuta tutkijaa käynnistivät viime maaliskuussa ja jota rahoitetaan joukonlähteiden ja Living Desert -tuen yhdistelmällä. . Smithin tutkimuksen lisäksi yksi hankkeen päätavoitteista on tunnistaa geenit, jotka osallistuvat Joshua-puun sopeutumiseen ilmastoon tulevan ilmastokriisin suunnittelua varten.
Kun Smithillä on kahden Joshua-puun genomit, Smith vertaa niitä hyvin tutkittujen kasvien genomiin määrittääkseen, mitkä geenit vastaavat kukan morfologiaa, oksan pituutta ja muita ominaisuuksia. Sieltä hän voi verrata kahden Joshua-puulajin genomeja ja määrittää keskimääräisen variaation niiden alleelien välillä - toisin sanoen evoluutiosta johtuvan variaation. Geenit, jotka osoittavat dramaattisia muutoksia verrattuna tähän perustasoon, on merkitty luonnolliseen valintaan.
Keskeinen osa strategiaa voi olla suhteessa yucca-koiriin. Tutkimukset osoittavat jo, että ovipositorien pituuden ja kehon koon erot yucca-koiden perimissä ovat selvempiä, mikä viittaa siihen, että luonnollinen valinta on johtanut ristiriitaan. Smith toivoo löytävänsä saman Joshua-puukukkien morfologialle.
Smith ja hänen tiiminsä keräävät yucca-koit tutkimaan morfologiaa. (Christopher Smith) Kilpailevat kelloa
Mutta aika saattaa olla loppumassa. Ilmastomuutos uhkaa kriittisesti Joshua-puita: Koska lämpenyvä ilmasto haihtaa arvokasta vettä maaperästä ja sateiden tiheys vähenee, Joshua-puiden taimet selviävät pidemmällä kuivuuskaudella vähemmän kuin heidän täysikasvuiset kollegansa.
"Monta kertaa, kun ihmiset katsovat paikkaa Joshua Tree National Park, jossa näet paljon kypsää puuta, heidän mielestään se näyttää terveeltä", sanoo Cameron Barrows, ekologi Kalifornian yliopiston suojelubiologian keskuksessa osoitteessa Joen ranta. "Mutta jos et näe nuoria, se tarkoittaa, että laji ei korvaa itseään."
Kun harvemmat Joshua-puiden taimet säilyvät ja kypsyvät, populaatio vähenee, samoin kuin aavikon monimuotoisuus. Koska Joshua-puu on Mojavessa kulmakivilaji, joukko erilaisia hyönteisiä, liskoja ja lintuja menettää tärkeät elinympäristölähteet oksillaan, niiden päällä ja niiden alla.
Barrowsin ilmastomallien mukaan Mojaven aavikko voi menettää jopa 90 prosenttia Joshua-puista ennen vuosisadan loppua. Jopa pahimmissa tapauksissa Barrows kutsuu refugiaa, jossa Joshua-puut voivat levitä ja kukoistaa - jos ne pysyvät poissa invasiivisista rikkakasveista ja metsäpaloista - mutta levinneisyysalue pienenee huomattavasti.
Kuten monet organismit, myös Joshua-puut muuttuvat vastauksena elinympäristönsä lämpenemiselle pudottamalla siemeniä kauemmaksi pohjoiseen. Tällä hetkellä taimet kasvavat 100 metrin päässä vanhemmista kasveistaan; jotta he pääsevät alueille, jotka ovat riittävän viileitä selviytyäkseen, heidän on ehkä siirrettävä tuhansia maileja. Joshua-puun siementen on vielä osoitettava kyky leviää niin nopeasti.
Ehkä olennaisemmin, kummallakaan ei ole yucca-koita. "Meillä ei ole aavistustakaan siitä, kuinka yucca koi voisi reagoida liikkumiseen tuhansia maileja pohjoiseen", Smith myöntää. Yucca-koi-koiran lyhyen eliniän ja lyhyen vuorovaikutuksen vuoksi Joshua-puiden kanssa on vaikea tutkia, kuinka ne reagoivat tällaisiin muutoksiin ympäristössään. Jos ei ainoita pölyttäjiä, Joshua-puut menehtyvät riippumatta siitä voivatko heidän siemenensä tehdä matkan.
Näiden symbioottisten suhteiden ymmärtäminen tulee entistä tärkeämmäksi kehitettäessä strategioita ilmastomuutokseen vastaamiseksi. Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet fyysisesti liikkuvia lajeja, joita ilmastonmuutos uhkaa, mutta tämä voi häiritä järjestelmiä, joita ei vielä täysin ymmärretä.
"Usein säilyttämisbiologit ajattelevat massayhteisöjä staattisina", Smith sanoo. "Suorittaessaan suojelustrategioita meidän on ajateltava sen sijaan, mikä on nykyisen järjestelmän kaltainen, mutta kuinka järjestelmä muuttuu tulevaisuudessa vastauksena maailmanmuutokseen."
Yksi asia on varma: Joshua-puun menetys muuttaisi dramaattisesti Mojaven aavikon kuvaa kollektiivisessa tietoisuudessa. Nyt näiden puiden kohtalo - ja kykymme puolustaa niitä - lepää pienen harmaan koiran suussa.
