bloeiende planten komen pas ongeveer 100 miljoen jaar geleden voor in het fossielenbestand, en toch maken ze 90% van het plantenrijk uit. Ondertussen zijn ongeveer 75 procent van de bekende diersoorten insecten. In Origin of Species gaf Charles Darwin een verklaring voor deze verbluffende diversiteit: bestuiving. Planten en hun insect bestuivers, vermoedde hij, moeten samen met elkaar evolueren in een proces dat hij “co-evolutie” bedacht totdat ze tot een schitterende reeks van vormen bloeien.
maar in de grote wereld van planten en hun bestuivers, was er één voorbeeld dat Darwin het “mooiste geval van bevruchting ooit gepubliceerd” vond in een brief aan botanicus Joseph Dalton Hooker. Dit was het merkwaardige geval van de Joshua tree en de yucca mot.
we beginnen met de Joshua tree, de meest iconische plant van de Mojavewoestijn. Met zijn stekelige bladeren en knobbeltjes bekroond met scherpe, wasachtige bloemen die naar de woestijnhemel draaien, heeft deze aan de woestijn aangepaste struik een reputatie voor buitenwereldlijkheid. Iedereen die door de woestijn gaat herinnert zich de majestueuze Joshua tree; zijn naamgenoot heeft kunstenaars, filmmakers en menig vreemdeling geïnspireerd op zoek naar transcendentie.
weinig reizigers waren echter poëtisch over zijn evolutionaire partner, de yucca mot. De kleine, dunwants is in eerste instantie bescheiden, maar bij nader inzien is het een even buitenaardse match met de iconische Joshua tree. In plaats van een gewoon mondstuk, sport het bizarre, tentakelachtige bladeren, zoals die zijn uniek onder insecten-en dienen een essentieel doel in de woestijn ecosysteem.
zonder nectar om bestuivers aan te trekken, vertrouwen Joshua trees alleen op deze bescheiden mot voor bestuiving. Yucca ‘ s gebruiken hun behendige kaak aanhangsels om stuifmeel van Joshua tree bloemen te verzamelen en deponeren op de vrouwelijke delen van elke bloem als de mot beweegt tussen de bloemen. Op zijn beurt legt de mot haar eieren met zijn dunne, bladachtige legboor op de zaden van de bloemen.
wanneer ze uitkomen, eten de rupsen van de yucca ‘ s de zaden—hun enige voedselbron-voordat ze naar de grond kruipen om cocons te vormen. En de cyclus begint opnieuw.Volgens Christopher Smith, een bioloog aan de Willamette University die bestuiversrelaties bestudeert, is de relatie tussen yucca ‘ s en Joshua-bomen anders dan in de natuur. Hij zou het moeten weten: Smith heeft lang de diverse relaties tussen insecten en planten in de woestijn bestudeerd. Zijn eerdere onderzoek richtte zich op cactuskevers en de stekelige plantensoorten waarmee ze in de Sonorawoestijn interageren. Maar niets, zegt hij, is te vergelijken met de Joshua tree en de yucca mot.
de meeste bestuivers helpen per ongeluk de planten die ze bestuiven. Bijen en vogels poetsen stuifmeel op terwijl ze zich voeden met de nectar van een bloem en verspreiden het van plant tot plant terwijl ze een dagfeest voortzetten. Geen yucca ‘ s: omdat hun rupsen afhankelijk zijn van het voortbestaan van Jozua bomen en hun smakelijke zaden, is de bestuiving van de yucca mot een actieve daad van overleven. Bovendien is dit partnerschap al miljoenen jaren aan de gang.Joshua trees doen meer dan artistieke inspiratie: ze creëren essentiële milieuondersteuning voor het compromisloze ecosysteem van de woestijn. Deze verschrikkelijk mooie struiken zorgen voor voedsel en onderdak voor dieren in de Mojave struikgewas, waar de hulpbronnen notoir schaars zijn. In het voorjaar zijn de bloemen een van de enige bronnen van nat voedsel voor insecten, Raven en grondeekhoorns.
toch kan hun langdurige partnerschap op het punt staan om af te breken, aangezien de natuurlijke habitat van de Joshua tree met nieuwe bedreigingen wordt geconfronteerd.
de juiste mot voor het werk
er zijn twee verschillende soorten Joshua bomen, gedeeld door de lage binnenlandse bekkens van Death Valley en de Amargosa woestijn: bossige, kortbladige oostelijke Jozua (Yucca brevifolia jaegeriana) en boomachtige, langbladige Westelijke Jozua (Y. B. brevifolia). De twee zijn zo verschillend, wetenschappers hebben zelfs gepleit voor het splitsen van Yucca brevifolia ‘ s in twee soorten. Maar welke evolutionaire reden is verantwoordelijk voor deze divergentie?
dat, zegt Smith, is de ” multi-million dollar vraag.”
nachtvlinders kunnen het antwoord bevatten. Ecologen geloofden lang dat één soort Yucca mot (Tegeticula synthetica) beide soorten Joshua bomen bestuift. Maar in 2003 ontdekte een team van wetenschappers dat een genetisch verschillende Yucca mot (T. antithetica) uitsluitend de oostelijke bomen bestuift. Net als de Joshua trees zelf was deze mot korter dan zijn westerse tegenhanger. Nog griezeliger was het verschil in de afstand tussen het stigma en de eicel tussen de twee boomtypen hetzelfde als het verschil in lichaamsgrootte, kop tot buik, tussen de twee motten.
“ik dacht, ‘dat kan geen toeval zijn,'” zegt Smith.
om te bepalen of co-evolutie deze verdachte soort veroorzaakte, leidde Smith een team van burgerwetenschappers in 2013 en 2014 om morfologische gegevens te verzamelen op de plek waar de twee soorten Joshua trees en hun corresponderende motten in harmonie leven: Tikaboo Valley. Smith en zijn team merkten op dat yucca ‘ s hun eitjes efficiënter in hun corresponderende Joshua bomen deponeren, en dat de Joshua bomen op hun beurt meer ruimte bieden voor de eitjes wanneer ze bestoven worden door de geprefereerde mot. Smith ‘ s voorlopige resultaten tonen ook aan dat de motten zich met meer succes voortplanten wanneer hun lichaamsgrootte overeenkomt met de grootte van de stengel tussen het stigma van de bloem en de eierstok, bekend als de stijl.
hoewel nachtvlinders bloemen bestuiven waarvan de stijlen te lang zijn, leggen ze vrijwel nooit met succes eieren die uitkomen in rupsen. Als de stijlen te kort zijn, kunnen de motten de bloemen beschadigen met hun legboor.
Smith wijst erop dat deze overeenkomsten niet noodzakelijk co-evolutie bewijzen. De Joshua bomen zouden kunnen evolueren in reactie op iets in hun natuurlijke omgeving, en de motten zouden kunnen reageren, wat evolutie aantoont, als een soort verandert in reactie op omgevingsstress (en dan evolueert de andere in reactie op de eerste soort resoneren)—maar niet co-evolutie, waar beide soorten wederzijds veranderen in reactie op elkaar.Om de kans op willekeur weg te nemen, is Smith nu van plan het genoom van de Joshua tree in kaart te brengen door middel van een samenwerking genaamd Het Joshua Tree Genome Project, dat in maart werd gelanceerd door Smith en zes andere wetenschappers en gefinancierd werd door een combinatie van crowdsourcing en ondersteuning vanuit de levende woestijn. Naast Smith ‘ s onderzoek is een van de belangrijkste doelen van het project het identificeren van genen die betrokken zijn bij de aanpassing van de Joshua tree aan het klimaat om zo de komende klimaatcrisis te plannen.
zodra hij de genomen van de twee Joshua bomen heeft, zal Smith ze vergelijken met de genomen van goed bestudeerde planten om te bepalen welke genen overeenkomen met bloemmorfologie, taklengte en andere kenmerken. Van daaruit kan hij de genomen van de twee soorten Jozua bomen vergelijken en de gemiddelde variatie tussen hun allelen bepalen-dat wil zeggen, de variatie als gevolg van evolutie. Genen die dramatische variatie vertonen in vergelijking met deze basislijn zijn gemarkeerd voor natuurlijke selectie.
een belangrijk onderdeel van die strategie kan de relatie met de yucca ‘ s zijn. Onderzoek toont al aan dat de verschillen in legboorlengte en lichaamsgrootte in het genoom van de yucca’ s meer uitgesproken zijn, wat erop wijst dat natuurlijke selectie de discrepantie heeft veroorzaakt. Smith hoopt hetzelfde te vinden voor de morfologie van Joshua tree flowers. Smith en zijn team verzamelen yucca ‘ s om hun morfologie te bestuderen. (Christopher Smith))
racen met de klok
maar de tijd kan bijna om zijn. Joshua bomen worden ernstig bedreigd door klimaatverandering: als het opwarmende klimaat verdampt kostbaar water uit de bodem en de frequentie van regen afneemt, Joshua tree zaailingen hebben minder kans om te overleven langdurige seizoenen van droogte dan hun volgroeide tegenhangers. “Vaak vinden mensen dat een plek als Joshua Tree National Park er gezond uitziet,” zegt Cameron Barrows, een ecoloog van het Center for Conservation Biology aan de University of California at Riverside. “Maar als je de juvenielen niet ziet, betekent dat dat de soort zichzelf niet vervangt.”
naarmate er minder Joshua tree zaailingen overleven en volwassen worden, neemt de populatie af, net als de diversiteit van de woestijn. Omdat de Joshua tree een sleutelsoort in de Mojave is, zullen een aantal verschillende insecten, hagedissen en vogels belangrijke bronnen van habitat in, op en onder hun takken verliezen.Volgens de klimaatmodellen van Barrows zou de Mojavewoestijn tot 90 procent van de Joshua-bomen kunnen verliezen voor het einde van de eeuw. Zelfs in de worst-case scenario ‘ s, zijn er plekken Barrows noemt “refugia” waar Joshua bomen kunnen verspreiden en gedijen – als ze uit de buurt van invasief onkruid en bosbranden te blijven – maar het bereik krimpt aanzienlijk.
net als veel andere organismen migreren Joshua bomen als reactie op de opwarming van hun leefomgeving door hun zaden verder naar het noorden te laten vallen. Op dit moment groeien zaailingen binnen 100 meter van hun ouderplanten; om gebieden te bereiken die koel genoeg zijn om te overleven, moeten ze misschien duizenden mijlen verplaatsen. Joshua tree seeds moeten nog aantonen dat ze zich zo snel kunnen verspreiden.
misschien meer in wezen, geen van beide hebben yucca ‘ s. “We hebben geen idee hoe de yucca mot zou kunnen reageren op het verplaatsen van duizenden mijlen naar het noorden,” Smith geeft toe. Vanwege de korte levensduur van de yucca mot en de korte interactie met Joshua bomen, is het moeilijk om te bestuderen hoe ze zullen reageren op dergelijke veranderingen in hun omgeving. Zonder hun enige bestuivers, zullen Joshua bomen omkomen ongeacht of hun zaden de reis kunnen maken.
inzicht in deze symbiotische relaties wordt nog belangrijker bij het ontwikkelen van strategieën om te reageren op klimaatverandering. Sommige wetenschappers hebben voorgesteld fysiek bewegende soorten die bedreigd worden door klimaatverandering, maar dit kan systemen verstoren die nog niet volledig begrepen zijn.
“vaak denken conservatiebiologen aan massagemeenschappen als statisch,” zegt Smith. “Bij het maken van instandhoudingsstrategieën moeten we niet alleen nadenken over wat het systeem nu is, maar hoe het systeem in de toekomst zal veranderen als reactie op de veranderende wereld.”
Eén ding is zeker: het verlies van de Joshua tree zou het beeld van de Mojavewoestijn drastisch veranderen in het collectieve bewustzijn. Nu ligt het lot van deze bomen—en ons vermogen om ze te verdedigen—in de monddelen van een kleine grijze mot.