Er is een goed gedocumenteerde verschuiving geweest in de richting van vroege voorjaarsbloei in veel planten terwijl de wereld opwarmt. De trend verontrust biologen omdat het de potentie heeft om zorgvuldig gechoreografeerde interacties tussen planten en de wezens - vlinders, bijen, vogels, vleermuizen en anderen - te verstoren die hen bestuiven.
Maar er is veel minder aandacht besteed aan veranderingen in andere bloemkenmerken, zoals bloemgrootte, die ook de interactie tussen plant en bestuiver kunnen beïnvloeden, in een tijd waarin veel insecten bestuivers zijn wereldwijd in verval.
In een studie die online in het tijdschrift is gepubliceerd Evolutiebrieven, laten twee biologen van de Universiteit van Michigan en een collega van de Universiteit van Georgia zien dat wilde populaties van de gewone ochtendglorie in het zuidoosten van de Verenigde Staten tussen 2003 en 2012 de grootte van hun bloemen hebben vergroot.
Een grotere bloemgrootte suggereert volgens de onderzoekers een grotere investering van de planten in de aantrekkingskracht van bestuivers. De veranderingen waren het meest uitgesproken op meer noordelijke breedtegraden, in overeenstemming met een breed scala aan eerder werk dat aantoont dat noordelijke plantenpopulaties de neiging hebben om meer dramatische evolutionaire reacties op klimaatverandering te vertonen.
Bij die morning glory-populaties werd ook een verschuiving naar vroegere bloei waargenomen. Bovendien waren er verleidelijke aanwijzingen dat de planten hun investering in bloemenbeloningen hebben verhoogd - de nectar en het stuifmeel verkregen door de bijen, syrphid-vliegen en wespen die de witte, roze en blauwe morning glory-bloemen bestuiven.
"Er is een grote leemte in ons begrip van hoe eigenschappen die cruciaal zijn voor plant-bestuiver-interacties in de loop van de tijd kunnen evolueren als reactie op een veranderend klimaat", zegt hoofdauteur Sasha Bishop, een doctoraatsstudent aan de UM-afdeling Ecologie. en Evolutionaire Biologie.
"We laten zien dat - naast goed gedocumenteerde verschuivingen naar vroegere bloei - bloemenarchitectuur en beloningen ook een belangrijke rol kunnen spelen in de evolutionaire reactie op hedendaagse veranderingen in het milieu."
De gewone ochtendglorie is een eenjarige onkruidachtige wijnstok die voorkomt in het oosten, middenwesten en zuiden van de Verenigde Staten. Het wordt vaak gezien langs bermen en akkers.
De door de UM geleide studie gebruikte een "wederopstanding"-benadering waarbij de zaden van de ochtendglorie werden ontkiemd die waren verzameld aan de randen van landbouwsoja- en maïsvelden in Tennessee, North Carolina en South Carolina in twee jaar: 2003 en 2012.
Gedurende die periode van negen jaar ervoer de regio stijgende temperaturen - met name stijgende minimum- en nachttemperaturen - en een toename van het aantal extreme regenval afgewisseld met extremere droogte.
Om te zoeken naar veranderingen in de bloemenmorfologie, plantten de onderzoekers in het veld verzamelde zaden van beide jaren in een kas in de Matthaei Botanical Gardens van de UM. Toen de bloemen bloeiden, werden verschillende bloemkenmerken gemeten met digitale schuifmaten.
Metingen toonden aan dat morning glory-kronen aanzienlijk breder werden tijdens het interval van negen jaar - 4.5 centimeter (1.8 inch) in diameter in 2003 en 4.8 centimeter (1.9 inch) in 2012, en de verandering in bloemkroonbreedte was het grootst bij populaties op meer noordelijke breedtegraden . De bloembladen van een bloem staan gezamenlijk bekend als de corolla.
De studie onthulde ook een verschuiving naar eerdere bloeitijden tussen 2003 en 2012, voornamelijk gedreven door populaties op meer noordelijke breedtegraden. Bij de planten die in 2012 zijn opgekweekt uit zaden die in XNUMX zijn verzameld, vond de bloei gemiddeld vier dagen eerder plaats.
Interessant is dat de onderzoekers in de loop van de tijd ook een door de breedtegraad beïnvloede trend waarnamen naar grotere investeringen in bloemenbeloningen (stuifmeel en nectar). Gemiddeld produceerden morning glory-bloemen gekweekt uit in 2012 verzamelde zaden meer stuifmeelkorrels en meer nectarsucrose dan de bloemen uit de in 2003 verzamelde zaden.
Bij de pollen- en nectaranalyses waren echter slechts vier populaties morning glory-planten betrokken. Vanwege het lage aantal onderzochte populaties, werden de bevindingen van de bloemenbeloningen niet opgenomen in een statistische test om te zoeken naar bewijs dat aanpassing door natuurlijke selectie plaatsvindt in de planten.
"Desalniettemin lijkt het waarschijnlijk dat er een tijdelijke toename is in investeringen in de aantrekkingskracht van bestuivers en dat dit resultaat wordt aangedreven door populaties op noordelijke breedtegraden", zegt senior auteur Regina Baucom, een universitair hoofddocent bij de UM-afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie.
De studie vond geen bewijs dat morning glories de snelheid verhogen waarmee ze zichzelf bestuiven. Bewijs uit sommige eerdere onderzoeken wees op meer "selfing" als een mogelijke reactie op klimaatverandering en/of achteruitgang van bestuivers in verband met veranderingen in landgebruik.
"Dit is het eerste artikel waarin de opstandingsbenadering wordt gebruikt om het potentieel te onderzoeken dat eigenschappen die verantwoordelijk zijn voor interacties tussen planten en bestuivers in de loop van de tijd kunnen evolueren, samengaand met afname van de overvloed aan bestuivers en dramatische veranderingen in het milieu als gevolg van veranderend klimaat en landgebruik." zei bisschop.
Vijftien morning glory-populaties werden opgenomen in het opstandingsexperiment waarbij werd gekeken naar veranderingen in de bloemmorfologie. Drieëntwintig populaties werden opgenomen in de studie van vroege voorjaarsbloei. In totaal zijn er 2,836 bloemen gemeten van 456 planten.