plantele cu flori apar doar în evidența fosilelor în urmă cu aproximativ 100 de milioane de ani și totuși ele cuprind 90% din regnul vegetal. Între timp, aproximativ 75% din speciile de animale cunoscute sunt insecte. În Originea speciilor, Charles Darwin a prezentat o explicație pentru această diversitate uimitoare: polenizarea. Plantele și polenizatorii lor de insecte, a presupus el, trebuie să evolueze împreună unul cu celălalt într-un proces pe care l-a inventat „co-evoluție” până când înfloresc într-o gamă orbitoare de forme.
dar în vasta lume a plantelor și a polenizatorilor lor, a existat un exemplu pe care Darwin l-a considerat „cel mai minunat caz de fertilizare publicat vreodată” într-o scrisoare către botanistul Joseph Dalton Hooker. Acesta a fost cazul curios al copacului Iosua și al moliei yucca.
vom începe cu arborele Joshua, cea mai iconică plantă din Deșertul Mojave. Cu frunzele sale spinoase și smocurile cu cluburi, acoperite de flori înțepătoare, ceroase, care se răsucesc spre cerul deșertului, acest arbust adaptat deșertului are o reputație de altă lume. Toți cei care trec prin deșert își amintesc maiestuosul copac Joshua; omonimul său a inspirat artiști, regizori și mulți călători în căutarea transcendenței.
puțini călători, cu toate acestea, ceara poetic despre partenerul său evolutiv, molia yucca. Micul bug dun este inițial modest, dar la o inspecție mai atentă, este un meci la fel de extraterestru pentru iconicul copac Joshua. În loc de un muștiuc obișnuit, are frunze bizare, asemănătoare tentaculelor, care sunt unice printre insecte-și servesc unui scop esențial în ecosistemul deșertului.
fără nectar pentru a atrage polenizatori, copacii Joshua se bazează exclusiv pe această molie modestă pentru polenizare. Molii de Yucca își folosesc apendicele maxilarului Dexter pentru a colecta polenul din florile copacului Joshua și a-l depune pe părțile feminine ale fiecărei flori pe măsură ce molia se mișcă între flori. La rândul său, molia își depune ouăle cu ovipozitorul său subțire, asemănător lamei, pe semințele florilor.
când eclozează, omizile moliei de yucca mănâncă semințele—singura lor sursă de hrană—înainte de a se târî la pământ pentru a forma coconi. Și ciclul începe din nou.
potrivit lui Christopher Smith, biolog la Universitatea Willamette care studiază relațiile polenizatoare, relația dintre molii de yucca și copacii Joshua este diferită de orice altceva din lumea naturală. Ar trebui să știe: Smith a studiat mult timp diferitele relații dintre insecte și plante din deșert. Cercetările sale anterioare s-au concentrat asupra gândacilor de cactus longhorn și a speciilor de plante spinoase cu care interacționează în deșertul Sonoran. Dar nimic, spune el, nu se compară cu copacul Iosua și molia yucca.
majoritatea polenizatorilor ajută accidental plantele pe care le polenizează. Albinele și păsările se vor peria împotriva polenului în timp ce se hrănesc cu nectarul unei flori, răspândindu-l de la plantă la plantă în timp ce continuă sărbătoarea unei zile. Nu molii de yucca: deoarece omizile lor depind de existența continuă a copacilor Joshua și de semințele lor gustoase, polenizarea moliei de yucca este un act activ de supraviețuire. Mai mult, acest parteneriat se desfășoară de milioane de ani.
copacii Joshua fac mai mult decât să ofere inspirație artistică: creează un sprijin esențial pentru mediu pentru ecosistemul deșertului fără compromisuri. Acești arbuști hidoși de frumoși oferă hrană și adăpost animalelor din tufărișurile Mojave, unde resursele sunt notoriu rare. În timpul primăverii, florile sale sunt una dintre singurele surse de hrană umedă disponibile pentru insecte, corbi și veverițe măcinate.
cu toate acestea, astăzi, parteneriatul lor de lungă durată ar putea fi în pericol de a se descompune, deoarece habitatul natural al arborelui Joshua se confruntă cu noi amenințări.
molia potrivită pentru slujbă
există două tipuri distincte de copaci Iosua, împărțiți de bazinele interioare joase din Valea Morții și deșertul Amargosa: arborii Joshua de Est stufoși, cu frunze scurte (yucca brevifolia jaegeriana) și arborii Joshua de vest cu frunze lungi (Y. B. brevifolia). Cele două sunt atât de diferite, încât oamenii de știință au susținut chiar împărțirea brevifoliilor de Yucca în două specii. Dar ce motiv evolutiv este responsabil pentru această divergență?
aceasta, spune Smith, este „întrebarea de mai multe milioane de dolari.”
moliile pot deține răspunsul. Ecologiștii au crezut mult timp că o specie de molie de yucca (Tegeticula synthetica) polenizează ambele tipuri de copaci Iosua. Dar în 2003, o echipă de oameni de știință a descoperit că o molie de yucca distinctă genetic (T. antitetica) polenizează exclusiv copacii din est. Ca și copacii Iosua înșiși, această molie era mai scurtă decât omologul său occidental. Și mai straniu, diferența de distanță dintre stigmat și ovul între cele două tipuri de arbori a fost aceeași cu diferența de dimensiune a corpului, de la cap la abdomen, între cele două molii.
„m-am gândit, ‘Asta nu poate fi o coincidență'”, spune Smith.
pentru a determina dacă co-evoluția a adus această specie suspectă, Smith a condus o echipă de oameni de știință cetățeni în 2013 și 2014 pentru a colecta date morfologice într-un singur loc în care cele două specii de copaci Joshua și moliile lor corespunzătoare trăiesc în armonie: Valea Tikaboo.
Smith și echipa sa au observat că moliile de yucca își depun ouăle mai eficient în copacii lor Iosua corespunzători, iar copacii Joshua oferă la rândul lor mai mult spațiu pentru ouă atunci când sunt polenizați de molia preferată. Rezultatele preliminare ale lui Smith arată, de asemenea, că molii se reproduc cu mai mult succes atunci când dimensiunea corpului lor se potrivește cu dimensiunea tulpinii dintre stigmatul florii și ovar, cunoscut sub numele de stil.
deși moliile vor poleniza florile ale căror stiluri sunt prea lungi, aproape niciodată nu depun cu succes ouă care eclozează în omizi. Când stilurile sunt prea scurte, molii pot deteriora florile cu ovipozitorul lor.
Smith subliniază că aceste corespondențe nu dovedesc neapărat co-evoluția. Copacii Joshua ar putea evolua ca reacție la ceva din mediul lor natural, iar moliile ar putea răspunde, ceea ce demonstrează evoluția, pe măsură ce o specie se schimbă ca răspuns la stresul mediului (și apoi cealaltă evoluează ca răspuns la prima specie rezonând)—dar nu co-evoluție, unde ambele specii se schimbă reciproc ca răspuns unul la celălalt.
pentru a elimina potențialul de întâmplare, Smith intenționează acum să cartografieze genomul copacilor Joshua printr-o colaborare numită Proiectul genomului Joshua Tree, lansat în martie anul trecut de Smith și alți șase oameni de știință și finanțat printr-o combinație de crowdsourcing și sprijin din Deșertul viu. În afară de cercetările lui Smith, unul dintre obiectivele principale ale proiectului este identificarea genelor care sunt implicate în adaptarea arborelui Joshua la climă pentru a planifica viitoarea criză climatică.
odată ce va avea genomul celor doi copaci Joshua, Smith îi va compara cu genomul plantelor bine studiate pentru a determina ce gene corespund morfologiei florilor, lungimii ramurilor și altor caracteristici. De acolo, el poate compara genomii celor două specii de copaci Iosua și poate determina variația medie între alelele lor—sthat este, variația datorată evoluției. Genele care prezintă variații dramatice în comparație cu această linie de bază sunt marcate pentru selecția naturală.
o parte cheie a acestei strategii poate fi în relația sa cu molii de yucca. Cercetările demonstrează deja că diferențele în lungimea ovipozitorului și dimensiunea corpului în genomul moliilor de yucca sunt mai pronunțate, sugerând că selecția naturală a condus discrepanța. Smith speră să găsească același lucru pentru morfologia florilor de copac Joshua.
curse ceasul
dar timpul poate fi pe terminate. Copacii Joshua sunt amenințați critic de schimbările climatice: pe măsură ce climatul de încălzire evaporă apa prețioasă din sol și frecvența ploii scade, răsadurile de copaci Joshua sunt mai puțin susceptibile de a supraviețui anotimpurilor prelungite de secetă decât omologii lor complet crescuți.
„de multe ori când oamenii se uită la un loc precum Parcul Național Joshua Tree, unde vezi o mulțime de copaci maturi, ei cred că arată sănătos”, spune Cameron Barrows, ecologist la Centrul pentru Biologie conservativă de la Universitatea California din Riverside. „Dar dacă nu vedeți puietii, asta înseamnă că specia nu se înlocuiește singură.”
pe măsură ce mai puțini puieți de copaci Iosua supraviețuiesc și se maturizează, populația scade, la fel și diversitatea deșertului. Deoarece arborele Joshua este o specie cheie în Mojave, un număr de insecte, șopârle și păsări diferite vor pierde surse importante de habitat în, PE și sub ramurile lor.
conform modelelor climatice ale lui Barrows, Deșertul Mojave ar putea pierde până la 90% din copacii Iosua înainte de sfârșitul secolului. Chiar și în cel mai rău caz, există locuri pe care Barrows le numește „refugia” în care copacii Joshua s-ar putea propaga și prospera – dacă rămân feriți de buruieni invazive și incendii – dar gama se micșorează considerabil.
ca multe organisme, copacii Joshua migrează ca răspuns la încălzirea habitatelor lor, aruncându-și semințele mai la nord. Chiar acum, răsadurile cresc la 100 de metri de plantele lor părinte; pentru a ajunge în zone suficient de reci pentru a supraviețui, este posibil să fie nevoie să se deplaseze mii de kilometri. Semințele de copac Joshua nu au demonstrat încă capacitatea de a se răspândi atât de repede.
poate mai esențial, nici molii de yucca nu au. „Nu avem idee cum ar putea reacționa molia yucca la deplasarea la mii de kilometri nord”, recunoaște Smith. Datorită duratei scurte de viață a moliei yucca și a interacțiunii scurte cu copacii Joshua, este dificil de studiat modul în care vor răspunde la astfel de schimbări în mediile lor. Fără polenizatorii lor unici, copacii Joshua vor pieri indiferent dacă semințele lor pot face călătoria.
înțelegerea acestor relații simbiotice devine și mai esențială atunci când se dezvoltă strategii de răspuns la schimbările climatice. Unii oameni de știință au sugerat specii în mișcare fizică amenințate de schimbările climatice, dar acest lucru ar putea perturba sistemele care nu sunt încă pe deplin înțelese.
„adesea, biologii de conservare consideră comunitățile de masă ca fiind statice”, spune Smith. „În elaborarea strategiilor de conservare, trebuie să ne gândim nu doar la ceea ce este sistemul ca astăzi, ci și la modul în care sistemul se va schimba în viitor ca răspuns la schimbarea lumii.”
un lucru este sigur: pierderea copacului Joshua ar modifica drastic imaginea deșertului Mojave în conștiința colectivă. Acum soarta acestor copaci – și capacitatea noastră de a—i apăra-se află în părțile bucale ale unei mici molii cenușii.