Kvetoucí rostliny se objevují pouze ve fosilním záznamu přibližně 100 milionů let, a přesto, že tvoří 90 procent z rostlinné říše. Mezitím je asi 75 procent známých živočišných druhů hmyz. V původu druhů Charles Darwin předložil vysvětlení této ohromující rozmanitosti: opylení. Rostliny a jejich opylovače hmyzu, předpokládal, se musí vyvíjet ve spojení s sebou v procesu, který vytvořil „spoluevoluci“, dokud nekvetou do oslnivé řady forem.
Ale v obrovském světě rostlin a jejich opylovačů, byl tam jeden příklad, který Darwin považován za „nejkrásnější případě oplodnění, kdy publikoval“ v dopise botanik Joseph Dalton Hooker. To byl zvědavý případ stromu Joshua a můry yucca.
začneme stromem Joshua, nejznámější rostlinou pouště Mojave. S jeho ostnaté listy a skládali tufts zakončené ostrou, voskovité květy kroucení směrem k poušti, nebe, poušť-přizpůsobit keř má pověst pro jiného světa. Každý, kdo prochází pouští, si pamatuje majestátní strom Joshua; jeho jmenovec inspiroval umělce, filmaře a mnoho pobytů při hledání transcendence.
jen málo cestujících však voskuje poetiku o svém evolučním partnerovi, můře yucca. Malý, dun bug je zpočátku nenáročný,ale při bližším zkoumání, je to stejně mimozemský zápas pro ikonický strom Joshua. Místo pravidelného náústku, sportuje bizarní, chapadlové listy, které jsou mezi hmyzem jedinečné—a slouží zásadnímu účelu v pouštním ekosystému.
bez nektaru přilákat opylovače, Joshua stromy spoléhají pouze na tento nenáročný můra pro opylení. Yucca můry používají své obratné čelistní přívěsky ke sběru pylu z květů stromu Joshua a uložení na ženské části každé květiny, když se můra pohybuje mezi květy. Můra zase položí vajíčka svým tenkým, čepelovitým ovipositorem na semena květů.
Když se vylíhnou, yucca můra housenky jíst semena—jejich jediný zdroj potravy—než se plazit na zem, aby tvoří zámotky. A cyklus začíná znovu.
Podle Christopher Smith, biolog na Willamette University, kteří studium opylovačů vztahy, vztah mezi juka můry a Joshua stromy je na rozdíl od nic jiného v přírodě. Měl by vědět: Smith dlouho studoval rozmanité vztahy mezi hmyzem a rostlinami v poušti. Jeho předchozí výzkum se zaměřil na kaktusové brouky a ostnaté druhy rostlin, se kterými interagují v celé Sonoranské poušti. Ale nic, říká, se nevyrovná stromu Joshua a můře yucca.
většina opylovačů náhodně pomáhá rostlinám, které opylují. Včely a ptáci se opráší proti pylu, zatímco se živí nektarem květiny, šíří ho z rostliny na rostlinu, když pokračují v denním svátku. Ne Yucca můry: protože jejich housenky závisí na pokračující existenci stromů Joshua a jejich chutných semen, opylení můry yucca je aktivním aktem přežití. Navíc toto partnerství trvá miliony let.
stromy Joshua poskytují více než uměleckou inspiraci: vytvářejí zásadní ekologickou podporu nekompromisnímu pouštnímu ekosystému. Tyto odporně krásné keře poskytují potravu a přístřeší zvířatům v Mohavských křovinách, kde jsou zdroje notoricky vzácné. Během jara, jeho květiny jsou jedním z mála zdrojů mokré potravy dostupné pro hmyz, havrani, a pozemní veverky.
přesto dnes může být jejich dlouhodobé partnerství ohroženo rozpadem, protože přirozené prostředí stromu Joshua čelí novým hrozbám.
právo můra pro práci
Existují dva odlišné druhy Joshua stromy, rozdělený nízkou vnitrozemských povodí Údolí Smrti a Amargosa Poušti: huňaté, krátkolisté východní Joshua stromy (Yucca brevifolia jaegeriana)a stromové, dlouhé listy západní Joshua stromy (y. b. brevifolia). Ti dva jsou tak odlišní, vědci dokonce obhajovali rozdělení Yucca brevifolias na dva druhy. Jaký evoluční důvod je však zodpovědný za tuto divergenci?
to, říká Smith, je “ otázka několika milionů dolarů.“
můry mohou držet odpověď. Ekologové dlouho věřili, že jeden druh můry yucca (Tegeticula synthetica)opyluje oba druhy stromů Joshua. V roce 2003 však tým vědců zjistil, že geneticky odlišná Yucca můra (T. antitetica) opyluje výhradně východní stromy. Stejně jako samotné stromy Joshua byla tato můra kratší než její západní protějšek. Ještě více děsivé, rozdíl ve vzdálenosti mezi stigma a vajíčko mezi oběma typy stromů, byl stejný, jako rozdíl ve velikosti těla, hlavy, do břicha, mezi dvěma moly.
“ myslel jsem si, ‚to nemůže být náhoda, ‚“ Smith říká.
určit, pokud co-evoluce přinesla o této podezřelé speciace, Smith vedl tým občan vědců v roce 2013 a 2014 na sběr morfologických dat v jednom místě, kde se dva druhy Joshua stromy a jejich odpovídající můry žít v harmonii: Tikaboo Valley.
Smith a jeho tým pozorovali, že juka můry uložit své vejce efektivněji v jejich odpovídající Joshua stromy, a Joshua stromy v pořadí poskytují více prostoru pro vajíčka, když opylovány preferovaný můra. Smithovy předběžné výsledky také ukazují,že můry se úspěšněji reprodukují, když jejich velikost těla odpovídá velikosti stonku mezi stigmatem květu a vaječníkem, známým jako styl.
ačkoli můry opylují květiny, jejichž styly jsou příliš dlouhé, téměř nikdy úspěšně nekladou vejce, která se líhnou do housenek. Když jsou styly příliš krátké, můry mohou poškodit květiny svým ovipositorem.
Smith poukazuje na to, že tyto korespondence nemusí nutně dokazovat koevoluci. Joshua stromy by mohly být vyvíjející se v reakci na něco v jejich přirozeném prostředí, a můry, může být reakce, které ukazuje evoluce, jako jeden druh se mění v reakci na stresy (a pak další se vyvíjí v reakci na první druhy resonding)—ale ne co-evolution, kde oba druhy změny sloučeny v reakci na jeden další.
odstranit potenciál pro náhodnost, Smith nyní plánuje mapa genomu Joshua stromy přes spolupráci s názvem „the Joshua Tree“ Genome Project, která byla zahájena loni v Březnu o. Smith a dalších šesti vědců a financována prostřednictvím kombinace crowdsourcing a podporu od Living Desert. Kromě Smithova výzkumu je jedním z hlavních cílů projektu identifikace genů, které se podílejí na adaptaci stromu Joshua na klima, aby bylo možné naplánovat nadcházející klimatickou krizi.
Jakmile má genomy dvou Joshua stromy, Smith se je porovnat s genomy dobře-studoval rostliny určit, které geny odpovídají květinové morfologie, délka větve a další vlastnosti. Odtamtud, může porovnat genomy dvou druhů stromů Joshua a určit průměrnou variaci mezi jejich alelami-to je, variace způsobená evolucí. Geny, které vykazují dramatické variace ve srovnání s touto základní linií, jsou označeny pro přirozený výběr.
klíčovou součástí této strategie může být její vztah k molům yucca. Výzkumu se již prokazuje, že rozdíly v kladélko délka a velikost těla v juka můry‘ genomy jsou výraznější, což naznačuje, že přirozený výběr má řízený nesoulad. Smith doufá, že to samé najde pro morfologii květů stromu Joshua.
závodní hodiny
ale čas může být krátí. Stromy Joshua jsou kriticky ohroženy změnou klimatu: jako oteplování klimatu se vypařuje drahocennou vodu z půdy a četnost déšť klesá, Joshua tree sazenice jsou méně pravděpodobné, že přežít delší období sucha, než jejich dospělí kolegové.
„mnohokrát, když se lidé dívají na místo, kde jako Joshua Tree National Park, kde uvidíte spoustu vzrostlých stromů, si myslí, že vypadá zdravé,“ říká Cameron Barrows, ekolog v Centru pro Zachování Biologie na University of California v Riverside. „Ale pokud nevidíte mláďata, znamená to, že se druh nenahrazuje.“
jak přežívá a zraje méně sazenic stromů Joshua, populace se zmenšuje a stejně tak rozmanitost pouště. Protože strom Joshua je v Mojave základním druhem, řada různých druhů hmyzu, ještěrky, a ptáci ztratí důležité zdroje stanoviště, na, a pod jejich větvemi.
podle Barrowsových klimatických modelů by Mohavská poušť mohla před koncem století ztratit až 90 procent stromů Joshua. Dokonce i v případě nejhoršího scénáře, tam jsou skvrny Mohyly volání „refugia“, kde Joshua stromy mohly množit a prosperovat – pokud zůstanou jasné, invazních plevelů a požáry – ale rozsah se zmenšuje podstatně.
stejně jako mnoho organismů, i stromy Joshua migrují v reakci na oteplování svých stanovišť tím, že shazují semena dále na sever. Právě teď rostou sazenice do 100 metrů od svých mateřských rostlin; aby se dostali do oblastí, které jsou dostatečně chladné, aby přežily, možná se budou muset pohybovat tisíce kilometrů. Semena stromů Joshua ještě musí prokázat schopnost šíření tak rychle.
možná v podstatě ani Yucca můry. „Netušíme, jak by můra yucca mohla reagovat na pohyb tisíce kilometrů na sever,“ připouští Smith. Vzhledem k krátké životnosti můry yucca a krátké interakci se stromy Joshua je obtížné studovat, jak budou reagovat na takové změny ve svém prostředí. Bez jediného opylovače zahynou stromy Joshua bez ohledu na to, zda se jejich semena mohou vydat na cestu.
pochopení těchto symbiotických vztahů se stává ještě podstatnějším při vývoji strategií pro reakci na změnu klimatu. Někteří vědci navrhli fyzicky se pohybující druhy ohrožené změnou klimatu, ale to by mohlo narušit systémy, které ještě nejsou plně pochopeny.
„biologové ochrany často považují masová Společenství za statická,“ říká Smith. „Při vytváření strategií ochrany musíme přemýšlet nejen o tom, jaký je systém jako dnes, ale o tom, jak se systém v budoucnu změní v reakci na změnu světa.“
jedna věc je jistá: ztráta stromu Joshua by drasticky změnila obraz pouště Mojave v kolektivním vědomí. Nyní osud těchto stromů—a naše schopnost je bránit-spočívá v Ústí malé šedé můry.