Със затоплянето на света има добре документирана промяна към по-ранен пролетен цъфтеж на много растения. Тенденцията тревожи биолозите, защото има потенциала да наруши внимателно хореографираните взаимодействия между растенията и съществата - пеперуди, пчели, птици, прилепи и други - които ги опрашват.
Но много по-малко внимание се обръща на промените в други флорални характеристики, като например размера на цветето, които също могат да повлияят на взаимодействията растение-опрашител, във време, когато много насекоми опрашители са в световен упадък.
В проучване, публикувано онлайн в сп Еволюционни писма, двама биолози от Университета на Мичиган и колега от Университета на Джорджия показват, че дивите популации на обикновената утринна слава в югоизточните щати са увеличили размера на цветята си между 2003 и 2012 г.
Увеличеният размер на цветето предполага по-голяма инвестиция от страна на растенията в привличането на опрашители, според изследователите. Промените са най-изразени в по-северните ширини, в съответствие с широк спектър от предишна работа, показваща, че популациите на северните растения са склонни да показват по-драматични еволюционни отговори на изменението на климата.
Преминаване към по-ранен цъфтеж също се наблюдава сред тези популации от сутрешна слава. Освен това имаше дразнещи индикации, че растенията са увеличили инвестициите си във флорални награди - нектарът и цветният прашец, получени от пчелите, сирфидните мухи и осите, които опрашват белите, розовите и сините цветя на ипомеята.
„Има голяма празнина в нашето разбиране за това как черти, които са от решаващо значение за взаимодействието между растенията и опрашителите, могат да се развиват с течение на времето в отговор на променящия се климат“, каза водещият автор на изследването Саша Бишоп, докторант в катедрата по екология на UM и еволюционна биология.
„Ние показваме, че – в допълнение към добре документираните промени към по-ранен цъфтеж – флоралната архитектура и наградите също могат да играят значителна роля в еволюционния отговор на съвременната промяна на околната среда.“
Обикновената сутрешна слава е едногодишна плевелна лоза, която се среща в източните, средните западни и южните части на Съединените щати. Често се среща край пътища и ниви с култури.
Проучването, ръководено от UM, използва подход за „възкресение“, който включва покълване на семена от утринна слава, събрани от краищата на земеделски соеви и царевични полета в Тенеси, Северна Каролина и Южна Каролина за две години: 2003 и 2012 г.
По време на този деветгодишен период регионът претърпя повишаване на температурите - особено повишаване на минималните и нощните температури - и увеличаване на броя на екстремните валежи, осеяни с по-екстремна суша.
За да търсят промени в морфологията на цветята, изследователите засадиха семена, събрани на полето от двете години в оранжерия в ботаническата градина Matthaei на U-M. Когато цветята цъфтят, различни флорални черти се измерват с дигитален дебеломер.
Измерванията показват, че венчетата на ипомеята са станали значително по-широки през деветгодишния интервал – 4.5 сантиметра (1.8 инча) в диаметър през 2003 г. и 4.8 сантиметра (1.9 инча) през 2012 г., а промяната в ширината на венчето е най-голяма в популациите в по-северни географски ширини . Венчелистчетата на цветето са известни като венче.
Проучването също така разкрива преминаване към по-ранни времена на цъфтеж между 2003 и 2012 г., движено предимно от популациите в по-северни ширини. Началото на цъфтежа настъпи средно четири дни по-рано за растенията, отгледани от семена, събрани през 2012 г.
Интересното е, че изследователите също така наблюдават повлияна от географската ширина тенденция към по-големи инвестиции във флорални награди (цветен прашец и нектар) с течение на времето. Средно цветята на утринната слава, отгледани от семена, събрани през 2012 г., произвеждат повече поленови зърна и повече нектарна захароза, отколкото цветята от семената, събрани през 2003 г.
Въпреки това, анализите на цветен прашец и нектар включват само четири популации от растения ипомея. Поради малкия брой изследвани популации, резултатите от флоралните награди не бяха включени в статистически тест за търсене на доказателства, че в растенията се случва адаптация чрез естествен подбор.
„Въпреки това изглежда вероятно, че има временно увеличение на инвестициите в привличането на опрашители и че този резултат се дължи на популациите в северните ширини“, каза главният автор на изследването Regina Baucom, доцент в катедрата по екология и еволюционна биология на UM.
Проучването не открива доказателства, че сутрешните ипомеи увеличават скоростта, с която се самоопрашват. Доказателства от някои предишни проучвания сочат повишено „самоусещане“ като възможен отговор на изменението на климата и/или намаляване на броя на опрашителите, свързано с промяна в земеползването.
„Това е първата статия, която използва подхода на възкресението, за да проучи потенциала, че чертите, отговорни за взаимодействията между растенията и опрашителите, могат да се развиват с течение на времето, съпътстващо намаляване на изобилието на опрашители и драматични промени в околната среда поради променящия се климат и режими на използване на земята,“ Бишъп каза.
Петнадесет популации от сутрешна слава бяха включени в експеримента за възкресение, разглеждащ промените в морфологията на цветята. Двадесет и три популации бяха включени в изследването на по-ранния пролетен цъфтеж. Бяха измерени общо 2,836 цветя от 456 растения.