Blomstrende planter vises bare i fossilregistreringen rundt 100 millioner år siden, og likevel utgjør de 90 prosent av planteriket. I mellomtiden er rundt 75 prosent av kjente dyrearter insekter. I Origin Of Species legger Charles Darwin frem en forklaring på dette fantastiske mangfoldet: pollinering. Planter og deres insektbestemmere, antok han, må utvikle seg sammen med hverandre i en prosess han laget «co-evolution» til de blomstrer inn i et blendende utvalg av former.
Men I den store verden av planter og deres pollinatorer var Det ett eksempel At Darwin betraktet Det «mest fantastiske tilfellet av befruktning som noensinne er publisert» i et brev til botanikeren Joseph Dalton Hooker. Dette var det nysgjerrige tilfellet Av Joshua tree og yucca moth.
Vi starter Med Joshua tree, Mojave-Ørkenens mest ikoniske plante. Med sine spiny fronds og clubbed tufts toppet av skarp, voksaktig blomster vri mot ørkenen himmelen, har denne ørkenen tilpasset busk et rykte for otherworldliness. Alle som passerer gjennom ørkenen husker den majestetiske Joshua tree; sin navnebror har inspirert kunstnere, filmskapere og mange en sojourner på jakt etter transcendens.
Få reisende, derimot, voks poetisk om sin evolusjonære partner, yucca møll. Den lille, dun bug er i utgangspunktet beskjeden, men ved nærmere inspeksjon er det en like utenomjordisk kamp for det ikoniske Joshua tree. I stedet for et vanlig munnstykke, sport det bisarre, tentakel-lignende blader, slike som er unike blant insekter-og tjene en viktig hensikt i ørkenen økosystemet.
Uten nektar for å tiltrekke pollinatorer, Joshua trær stole utelukkende på denne upretensiøse møll for pollinering. Yucca møll bruke sine fingernem kjeve vedheng for å samle pollen Fra Joshua tree blomster og sette den på de kvinnelige delene av hver blomst som møll beveger seg mellom blomstrer. I sin tur legger møllen eggene sine med sin tynne, bladlignende ovipositor på blomstens frø.
når de klekkes, spiser yucca moth caterpillars frøene-deres eneste matkilde-før de kryper til bakken for å danne kokonger. Og syklusen begynner igjen.
Ifølge Christopher Smith, en biolog Ved Willamette University som studerer pollinator relasjoner, forholdet mellom yucca møll og Joshua trær er ulikt noe annet i den naturlige verden. Han burde vite: Smith har lenge studert de ulike forholdene mellom insekter og planter i ørkenen. Hans tidligere forskning fokusert på kaktus longhorn biller og spiny plantearter de samhandler med Hele Sonora-Ørkenen. Men ingenting, sier han, sammenligner Med Joshua tree og yucca moth.
de fleste pollinatorer hjelper ved et uhell plantene de pollinerer. Bier og fugler vil børste opp mot pollen mens de spiser på en blomst nektar, spre den fra plante til plante som de fortsetter en dags fest. Ikke yucca møll: fordi deres larver er avhengige Av Den fortsatte eksistensen Av Joshua-trær og deres smakfulle frø, er yucca-motens pollinering en aktiv overlevelseshandling. Videre har dette partnerskapet pågått i millioner av år.
Joshua trees gjør mer enn å gi kunstnerisk inspirasjon: De skaper viktig miljøstøtte for det kompromissløse ørkenøkosystemet. Disse hideously vakre busker gi mat og ly for dyr I Mojave scrublands, hvor ressursene er notorisk knappe. Om våren er blomstene en av de eneste kildene til våt mat tilgjengelig for insekter, ravner og bakkenekorn.
men i dag kan deres langvarige partnerskap være i fare for å bryte ned, Da Joshua-treets naturlige habitat står overfor nye trusler.
den rette møll for jobben
Det er to forskjellige typer Joshua trær, delt av De lave innlandsbassenger Av Death Valley og Amargosa Ørkenen: buskete, kortbladede østlige Joshua trær (Yucca brevifolia jaegeriana) og arboreal, langbladede Vestlige Joshua trær (Y. b. brevifolia). De to er så forskjellige, forskere har til og med forsøkt å splitte Yucca brevifolias i to arter. Men hvilken evolusjonær grunn er ansvarlig for denne divergensen?
Det, Sier Smith, er » multi-million dollar spørsmålet.»
Møll kan holde svaret. Økologer lenge trodd at en art av yucca møll (Tegeticula syntetica) pollinerer begge typer Joshua trær. Men i 2003 oppdaget et team av forskere at en genetisk distinkt yucca moth (T. antithetica) pollinerer de østlige trærne utelukkende. Som Joshua-trærne selv var denne møllen kortere enn den vestlige motparten. Enda mer uhyggelig, forskjellen i avstanden mellom stigma og ovule mellom de to tretypene var den samme som forskjellen i kroppsstørrelse, hodet til magen, mellom de to møllene.
«jeg tenkte,» Det kan ikke være tilfeldighet, » Sier Smith.
For å avgjøre om co-evolusjon førte til denne mistenkelige spesiasjonen, ledet Smith Et team av borgerforskere i 2013 og 2014 for å samle morfologiske data på det ene stedet der De To artene Av Joshua-trær og deres tilsvarende møll lever i harmoni: Tikaboo Valley.
Smith og hans team observert at yucca møll deponere sine egg mer effektivt i sine tilsvarende Joshua trær, Og Joshua trær i sin tur gi mer plass for eggene når bestøves av foretrukne møll. Smiths foreløpige resultater viser også at møllene mer vellykket reproduserer når kroppsstørrelsen samsvarer med størrelsen på stilken mellom blomstens stigma og eggstokk, kjent som stilen.
selv om møllene vil pollinere blomster hvis stiler er for lange, legger de nesten aldri egg som klekkes inn i larver. Når stilene er for korte, kan møllene skade blomstene med ovipositoren.
Smith påpeker at disse korrespondansene ikke nødvendigvis viser samutvikling. Joshua-trærne kan utvikle seg som reaksjon på noe i deres naturlige miljøer, og møllene kan reagere, noe som demonstrerer evolusjon, da en art endres som svar på miljøbelastninger (og den andre utvikler seg som svar på den første arten resonerer)—men ikke medevolusjon, hvor begge artene endres gjensidig som svar på hverandre.
For å fjerne potensialet for tilfeldighet, planlegger Smith nå å kartlegge genomet Til Joshua trees gjennom et samarbeid kalt Joshua Tree Genome Project, lansert I Mars i Fjor Av Smith og seks andre forskere og finansiert gjennom en kombinasjon av crowdsourcing og støtte fra Den Levende Ørkenen. Bortsett Fra Smiths forskning, er et av de primære målene for prosjektet å identifisere gener som er involvert I Joshua tree tilpasning til klima for å planlegge for den kommende klimakrisen.
Når Han har genomene til De To Joshua-trærne, Vil Smith sammenligne dem med genomene av godt studerte planter for å bestemme hvilke gener som samsvarer med blomstermorfologi, grenlengde og andre egenskaper. Derfra kan han sammenligne genomene til De To artene Av Joshua-trær og bestemme gjennomsnittlig variasjon mellom deres alleler-sthat er variasjonen på grunn av evolusjonen. Gener som viser dramatisk variasjon i forhold til denne baseline er merket for naturlig utvalg.
en viktig del av denne strategien kan være i sitt forhold til yucca møllene. Forskning viser allerede at forskjellene i ovipositor lengde og kroppsstørrelse i yucca møll’ genomer er mer uttalt, noe som tyder på at naturlig utvalg har drevet avviket. Smith håper å finne det samme for morfologi Av Joshua tree blomster.
Racing klokken
men tiden kan løpe ut. Joshua trær er kritisk truet av klimaendringer: etter hvert som oppvarmingsklimaet fordamper verdifullt vann fra jorda og hyppigheten av regn minker, Er Joshua tree seedlings mindre sannsynlig å overleve langvarige sesonger av tørke enn deres fullvoksne kolleger.
«mange ganger når folk ser på et sted som Joshua Tree National Park hvor du ser mange modne trær, synes de det ser sunt ut,» sier Cameron Barrows, en økolog Ved Senter For Bevaringsbiologi ved University Of California At Riverside. «Men hvis du ikke ser ungdommene, betyr det at arten ikke erstatter seg selv .»
som færre Joshua tree seedlings overleve og modne, befolkningen svinner, og det gjør mangfoldet i ørkenen. Fordi Joshua tree er en keystone arter I Mojave, en rekke forskjellige insekter, øgler, og fugler vil miste viktige kilder til habitat i, på, og under sine grener.
Ifølge Barrows klimamodeller kan Mojave-Ørkenen miste opptil 90 prosent Av Joshua-trærne før slutten av århundret. Selv i verste fall scenarier, det er flekker Barrows kaller «refugia» der Joshua trær kunne forplante seg og trives – hvis de holde seg klar av invasive ugress og skogbranner-men området krymper betraktelig.
Som mange organismer migrerer Joshua trær som svar på deres habitater oppvarming ved å slippe frøene lenger nord. Akkurat nå vokser plantene innen 100 meter av sine foreldreplanter; for å nå områder som er kule nok til å overleve, må de kanskje flytte tusenvis av miles. Joshua tree frø har ennå ikke demonstrere evnen til å spre seg så raskt.
Kanskje mer i hovedsak, har heller ikke yucca møll. «Vi har ingen anelse om hvordan yucca-møllen kan reagere på å flytte tusenvis av miles nord,» innrømmer Smith. På grunn av yucca-motens korte levetid og korte samspill med Joshua-trær, er det vanskelig å studere hvordan de vil reagere på slike endringer i deres omgivelser. Uten deres eneste pollinatorer vil Joshua trees gå til grunne uansett om frøene deres kan gjøre reisen.
Å Forstå disse symbiotiske forholdene blir enda viktigere når man utvikler strategier for å reagere på klimaendringer. Noen forskere har foreslått fysisk bevegelige arter truet av klimaendringer, men dette kan forstyrre systemer som ennå ikke er fullt ut forstått.
«ofte tenker bevaringsbiologer på massesamfunn som statiske,» sier Smith. «Ved å lage bevaringsstrategier må vi tenke på ikke bare hva systemet er som i dag, men hvordan systemet vil forandre seg i fremtiden som svar på verdensendringen.»
en ting er sikkert: tapet Av Joshua tree ville drastisk endre Bildet Av Mojave-Ørkenen i den kollektive bevisstheten. Nå hviler skjebnen til disse trærne—og vår evne til å forsvare dem-i munndelene av en liten grå møll.