随着世界变暖,许多植物都出现了提前开花的现象,这是有据可查的。这一趋势引起了生物学家的警惕,因为它有可能破坏植物和为它们授粉的生物(蝴蝶、蜜蜂、鸟类、蝙蝠和其他生物)之间精心设计的相互作用。
但人们对其他花卉性状的变化却很少关注,例如花的大小,这些性状也可能影响植物与传粉媒介的相互作用。 昆虫传粉者 均处于全球衰退之中。
在该杂志在线发表的一项研究中 进化信件密歇根大学的两名生物学家和佐治亚大学的一名同事表明,2003 年至 2012 年间,美国东南部常见牵牛花的野生种群的花朵尺寸有所增加。
研究人员表示,花朵尺寸的增加表明植物在吸引授粉媒介方面投入了更多资金。这些变化在北纬地区最为明显,这与之前的大量研究结果一致,表明北方植物种群往往对气候变化表现出更剧烈的进化反应。
在这些牵牛花种群中也观察到开花时间提前的转变。此外,有诱人的迹象表明,植物增加了对花卉奖励的投资——蜜蜂、食蚜蝇和黄蜂获得的花蜜和花粉,为白色、粉色和蓝色的牵牛花授粉。
该研究的主要作者、密歇根大学生态系博士生萨沙·毕肖普 (Sasha Bishop) 表示:“对于植物与传粉媒介相互作用至关重要的性状如何随着时间的推移而演变,以应对气候变化,我们的理解存在重大差距。”和进化生物学。
“我们表明,除了有据可查的提前开花的转变之外,花卉结构和奖励也可以在对当代环境变化的进化反应中发挥重要作用。”
常见的牵牛花是一种一年生杂草藤本植物,分布在美国东部、中西部和南部。经常可以在路边看到它的身影 农田.
密歇根大学领导的这项研究采用了“复活”方法,包括在 2003 年和 2012 年两年内从田纳西州、北卡罗来纳州和南卡罗来纳州的农业大豆和玉米田边缘收集的牵牛花种子发芽。
在这九年的时间里,该地区经历了气温上升,特别是最低气温和夜间气温上升,极端降雨事件数量增加,并夹杂着更加极端的干旱。
为了寻找花卉形态的变化,研究人员将这两年现场收集的种子种植在密西根大学马特哈伊植物园的温室中。当花朵盛开时,用数显卡尺测量各种花朵性状。
测量结果显示,牵牛花花冠在九年的时间间隔内明显变宽——4.5年直径为1.8厘米(2003英寸),4.8年直径为1.9厘米(2012英寸),而且花冠宽度的变化在北纬地区的种群中最大。 。花的花瓣统称为花冠。
该研究还揭示了 2003 年至 2012 年间开花时间提前的情况,这主要是由北纬地区的人口推动的。对于 2012 年收集的种子长成的植物来说,开花开始时间平均提前四天。
有趣的是,研究人员还观察到随着时间的推移,受纬度影响的趋势是增加对花卉奖励(花粉和花蜜)的投资。平均而言,2012 年收集的种子长出的牵牛花比 2003 年收集的种子长出的牵牛花产生更多的花粉粒和更多的花蜜蔗糖。
然而,花粉和花蜜分析仅涉及四个牵牛花植物种群。由于所检查的种群数量较少,花卉奖励的发现并未纳入统计测试中,以寻找植物通过自然选择进行适应的证据。
该研究的资深作者、密歇根大学生态与进化生物学系副教授雷吉娜·鲍科姆(Regina Baucom)表示:“尽管如此,对授粉媒介吸引力的投资似乎暂时有所增加,而这一结果是由北纬地区的人口推动的。”
研究发现没有证据表明牵牛花正在提高自花授粉的速度。之前一些研究的证据表明,增加“自交”可能是对 气候变化 和/或与土地利用变化相关的传粉媒介减少。
“这是第一篇使用复活方法来研究负责植物与传粉媒介相互作用的特征可能随着时间的推移而演变的可能性的文章,同时伴随着传粉媒介丰度的减少以及气候和土地利用制度变化导致的巨大环境变化,”毕晓普说。
复活实验中包括了十五个牵牛花种群,观察花朵形态的变化。 2,836 个种群被纳入了春季开花提前的研究中。总共测量了 456 株植物的 XNUMX 朵花。