Onderzoekers onderzoeken hoe het uitsterven van vogels en klimaatverandering de genetische diversiteit en het behoud van de palm van het Atlantic Forest-symbool beïnvloeden
Er zijn een aantal factoren die het voortbestaan van de juçara-palm lijken te beïnvloeden, waaruit het beste palmhart wordt gewonnen - en juist daarom het meest gewaardeerd. Naast de sterke druk van het illegaal kappen van de juçara en de vernietiging van het Atlantische Woud, kan het uitsterven van vogels en veranderingen in het klimaat ertoe leiden dat de soort in de natuur met uitsterven wordt bedreigd.
Het fenomeen van het uitsterven van dieren wordt door defaunatiewetenschappers genoemd. Het verlies van diersoorten die verantwoordelijk zijn voor zaadverspreiding en klimaatverandering wordt over het algemeen genegeerd bij het behoud van flora. Deze twee factoren werden ontdekt door jarenlang onderzoek door bioloog Mauro Galetti en zijn team van de afdeling Ecologie aan de Universidade Estadual Paulista (Unesp), in Rio Claro.
Het hart van palm kan worden gewonnen uit de stengel van verschillende soorten palmbomen, maar die welke gewoonlijk voor consumptie worden aangetroffen, zijn die van juçara, pupunha en açaí (of açaí). De juçara-palm ( Euterpe edulis ) komt oorspronkelijk uit het Atlantische Woud, terwijl de andere soorten afkomstig zijn uit de Amazone.
Een verschil tussen de drie soorten is dat de juçara een enkele stam heeft, terwijl de andere bosjes vormen. Dus bij het extraheren van het palmhart sterft de juçara-palm, terwijl de pupunha en açaí uit de hoofdstam ontspruiten, zoals het geval is bij bananenbomen.
Een ander belangrijk verschil is dat de juçara acht tot twaalf jaar nodig heeft om een kwaliteitshart van palm te produceren, terwijl de pupunha-palm pas na 18 maanden planten kan worden geëxtraheerd.
Daarom brengt de extractie van juçara-harten van palm noodzakelijkerwijs het kappen van volwassen individuen met zich mee, bij voorkeur die van grotere afmetingen (palmbomen kunnen 20 meter hoog worden). Wanneer volwassen individuen worden gekapt, zijn er minder planten om zaden te produceren die moeten worden verspreid om te ontkiemen. De bevolking neemt af en kan plaatselijk zelfs uitsterven.
Om al deze redenen is de juçara-palm opgenomen in de Rode Lijst van met uitsterven bedreigde plantensoorten in Brazilië, opgesteld door het National Center for Conservation of Flora.
Het behoud van juçara houdt rechtstreeks verband met het behoud van de biodiversiteit van het Atlantische Woud. Het zaad en de vrucht dienen als voedsel voor meer dan 48 soorten vogels en 20 zoogdieren. Toekans, jacutinga's, jacu's, sabiás en araponga's zijn voornamelijk verantwoordelijk voor de verspreiding van zaden, terwijl cotia's, tapirs, verzamelaars, eekhoorns en vele andere dieren profiteren van hun zaden of vruchten. Fruit is rijk aan vet en antioxidanten, daarom zijn ze zo gewild bij dieren.
Onderzoekers van Unesp ontdekten dat de versnelde afname van de populaties van zaadverspreidende vogels, als gevolg van fragmentatie of vernietiging van habitats of door illegale vangst, de belangrijkste oorzaak is van het verlies van de genetische variabiliteit van de juçara. En wanneer de genetische variabiliteit verloren gaat, wordt de soort kwetsbaarder om toekomstige uitdagingen het hoofd te bieden, zoals klimaatveranderingen die de planeet beïnvloeden.
In een studie gepubliceerd in Conservation Genetics concludeerden onderzoekers van Unesp, de Federal University of Goiás en de State University of Santa Cruz dat het huidige patroon van genetische diversiteit bij E. edulis in het Atlantische Woud een combinatie is van klimaatverandering in de afgelopen duizenden jaren. en menselijk handelen, zoals de vernietiging van habitats en het uitsterven van zaadverspreidende vogels.
In dit werk ontdekten de onderzoekers dat de genetische diversiteit van de juçara-palm is verminderd door klimatologische veranderingen in de afgelopen 10.000 jaar (natuurlijk historisch proces) en dat dit proces vandaag kan worden verklaard door het uitsterven van grote vruchtetende vogels (antropisch proces, dat wil zeggen, als gevolg van menselijke activiteit).
Deze ontdekking leidde ertoe dat onderzoekers probeerden te begrijpen hoe vruchtetende vogels het genetische differentiatieproces van de juçara beïnvloeden.
Onderzoek uitgevoerd in het laboratorium van professor Galetti had al bevestigd dat er een verband bestaat tussen de verkleining van de grootte van de juçara-zaden (die van nature varieert van acht tot 14 millimeter in diameter) en het lokaal uitsterven van grote vogels die hun zaden verspreiden.
In een studie die in 2013 in het tijdschrift Science werd gepubliceerd , onderzochten de onderzoekers 22 gebieden van het Atlantische Woud, verspreid over Paraná, São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais en het zuiden van Bahia. Ze ontdekten dat in gebieden waar grote vruchtetende vogels waren, zoals toekans ( Ramphastos spp .), Guans ( Penelope spp .) En jacutingas (i> Aburria jacutinga), juçara-zaden groter waren en meer dan 12 millimeter konden bedragen. In die gebieden waar alleen kleinere soorten met kleinere snavels overheersten, zoals spruw ( Turdus spp.), Was de diameter van juçara-zaden niet groter dan 9,5 millimeter.
Met andere woorden: in gebieden van het Atlantische Woud waar de populatie toekans, guans, araponga's ( Procnias nudicollis ) en jacutinga's lokaal werd uitgedoofd door de jacht, worden de grotere zaden niet meer verspreid, omdat ze te groot zijn voor kleine planteneters zoals lijsters, die alleen ze kunnen de kleine zaadjes inslikken. Zaden die niet door de vogels worden geconsumeerd, ontkiemen niet, dat wil zeggen dat de juçara afhankelijk is van de vogels om zijn populatie in stand te houden.
Zo'n verschil in zaadgrootte lijkt misschien klein, maar dat is het niet. Het is belangrijk voor het behoud van de palm. "Dit komt doordat kleinere zaden gemakkelijker water verliezen omdat ze minder oppervlakte hebben en dit maakt palmbomen gevoeliger voor de toename van periodes van droogte, die met klimaatveranderingen vaker zouden moeten toenemen", legt Galetti uit.
De onderzoekers ontdekten dat in de bossen bij Rio Claro, waar juçara's met kleine zaden de boventoon voeren, ze na de ernstige droogte in 2014 gewoon niet ontkiemden.
“De selectiedruk die wordt veroorzaakt door de ontscheping is zo sterk dat het in sommige gebieden 50 jaar duurde voordat de grotere juçara-zaden verdwenen. Zou zo'n selectie merkbaar zijn op genetisch niveau? Het was precies deze bevinding die leidde tot ons nieuwe werk ”, zegt bioloog Carolina da Silva Carvalho, Galetti's promovendus.
In een studie die in 2016 werd gepubliceerd in Scientific Reports , van de Nature- groep , toonde de Unesp-groep aan dat defaunatie, naast het veranderen van de fenotypische variabiliteit (grootte) van juçara-zaden, leidt tot evolutionaire veranderingen in de populaties van Euterpe edulis , of dat wil zeggen, in zijn genotype.
Het onderzoek werd gesteund door de São Paulo State Research Support Foundation (Fapesp) in het kader van het thematische project "Ecologische gevolgen van defaunatie in het Atlantische woud" en reguliere hulp "Nieuwe steekproefmethoden en statistische instrumenten voor biodiversiteitsonderzoek: bewegingsecologie met populatie- en gemeenschapsecologie ”.
“In dit werk wilden we weten of het uitsterven van grote plantenetende vogels zou kunnen leiden tot een genetische verandering in het hart van de palm. We wisten echter dat historische factoren ook de genetische diversiteit van het juçara-hart van palm kunnen beïnvloeden. Daarom hebben we een reeks hypothesen opgesteld en geëvalueerd welk proces het beste het patroon van genetische diversiteit onder populaties van E. edulis verklaarde ”, zei Carvalho.
Het onderzoek hield rekening met drie belangrijke variabelen die genetische veranderingen onder populaties van de juçara-palm kunnen beïnvloeden. Ten eerste werden gegevens opgenomen over het verlies van grote plantenetende middelen die juçara-zaden verspreiden (defaunatie).
Ten tweede werden gegevens over de biogeografische oorsprong van de verschillende populaties van E. edulis opgenomen . Verschillen in de populaties van palmbomen die groeien in ombrofiele bossen, de dichtste en meest vochtige bossen, met groenblijvende bladeren, en die groeien in halfverliezende gebieden, meer open en droog, met vegetatie die seizoensgebonden bladeren verliest, werden onderzocht.
De rol van fragmentatie van Atlantische Woudgebieden bij het veranderen van de genotypische variabiliteit van juçara werd ook onderzocht. De fragmentatie van bossen kan leiden tot een drastische vermindering van de populatiegrootte en een toename van de ruimtelijke isolatie van populaties, waardoor hun genetische diversiteit afneemt.
"Ons werk toonde duidelijk een genetische differentiatie aan tussen palmbomen op plaatsen met en zonder grote vogels en we concludeerden dat het uitsterven van grote frugivoren de evolutie van het juçara-palmhart verandert", voegt Carvalho toe.
Is dit genetische verschil gerelateerd aan de grootte van de zaden? "We weten het nog niet. We zijn niet zo ver gegaan om de genetica van de juçara te analyseren om erachter te komen welke genen verantwoordelijk zijn voor de variatie in zaadgrootte. Wat we kunnen zeggen is dat defaunatie de natuurlijke selectie verandert waarin alleen de kleine zaadjes van de juçara worden verspreid en ook de genetica van de plant beïnvloedt ”, zei Galetti.
Is het, rekening houdend met alles wat tot nu toe is gevonden, mogelijk om deze situatie om te keren? Met andere woorden, is het mogelijk om te garanderen dat populaties die alleen kleine zaden hebben, overleven in het licht van klimaatverandering?
De onderzoekers proberen nu de genetische diversiteit en variabiliteit van de zaadgroottes van de juçara te herstellen waar deze is aangetast.
“Als we niet ingrijpen, kunnen in veel natuurgebieden palmhartpopulaties verdwijnen door klimaatverandering, omdat kleine zaden meer water verliezen en niet ontkiemen. Met andere woorden, in hete en droge jaren zullen de zaden niet ontkiemen ”, aldus Galetti.
“In deze nieuwe fase van het project willen we evalueren wat de beste manier is om genetische variabiliteit en zaadgrootte te herstellen in populaties waar de grote zaadverspreiders waren uitgestorven. Er zijn gebieden met grote en kleine zaden. Alleen grote zaden worden echter niet verspreid, gezien de afwezigheid van grotere vogels. En er zijn gebieden waar de grote zaden al zijn verdwenen. Daarom analyseren we of de eenvoudige herintroductie van grote vogels voldoende is om het volledige herstel van palmhartzaden te garanderen of dat we andere, effectievere herstelstrategieën nodig hebben ”, aldus Carvalho.
“Zonder de palmharten juçara zal het Atlantisch Woud verarmd raken, omdat de juçara de grootste zaadverspreiders in het bos voedt”, zegt Galetti. "In een lezing over dit probleem voor boeren en mensen die kwekerijen van juçara-zaailingen onderhouden, vertelden ze me al snel dat ze vanaf nu de grootste zaden zullen selecteren en zaailingen van deze zaden zullen produceren", zei Galetti.
De studie van de ecologie van de juçara-palmboom neemt een centrale plaats in in Galetti's wetenschappelijke traject. “Ik ben begonnen met het bestuderen van zaadverspreiding tijdens mijn afstuderen in 1986, met een studiebeurs van Fapesp. Ik bestudeerde welke vogels zich verspreidden en aasden op de juçara-zaden. Dit was de basis van al onze latere studies, aangezien we een solide basis in de natuurlijke historie hebben over het frugivore-hart van palminteractie en we met veel vertrouwen kunnen zeggen welke de beste verspreiders van de juçara zijn ”, zei hij.
Lidwoord:
Klimaatstabiliteit en hedendaagse menselijke invloeden beïnvloeden de genetische diversiteit en staat van instandhouding van een tropische palm in het Atlantische Woud van Brazilië (doi: 10.1007 / s10592-016-0921-7), door Carolina da Silva Carvalho, Liliana Ballesteros-Mejia, Milton Cezar Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos en Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0921-7.
Defaunatie leidt tot micro-evolutionaire veranderingen in een tropische palm (doi: 10.1038 / srep31957), door Carolina S. Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti en Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957.
Functioneel uitsterven van vogels stimuleert snelle evolutionaire veranderingen in zaadgrootte (doi: 10.1126 / science.1233774), door Mauro Galetti, Roger Guevara, Marina C.Côrtes, Rodrigo Fadini, Sandro Von Matter, Abraão B.Leite, Fábio Labecca, Thiago Ribeiro , Carolina S. Carvalho, Rosane G. Collevatti, Mathias M. Pires, Paulo R. Guimarães Jr., Pedro H. Brancalion, Milton C. Ribeiro en Pedro Jordano. 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.
Bron: Peter Moon, van Agência Fapesp
