Антропогенное изменение климата изменит окружающую среду, что может повлиять на цветочные признаки, связанные с привлечением опылителей.
На больших высотах умеренных экосистем климатические модели предсказывают более высокие температуры и увеличение количества осадков весной и в начале лета, и в этих новых условиях окружающей среды могут быть благоприятны новые фенотипы.
При изучении реакции цветочных признаков, связанных с привлечением опылителей, на изменения окружающей среды, связанные с антропогенным изменением климата в высокогорных местах обитания было выяснено, что фенотипическая пластичность и отбор на основе генетической изменчивости являются двумя механизмами, которые могут привести к новым фенотипам.
В контролируемых условиях теплицы, проявляют ли цветочные признаки фенотипический ответ на наличие воды при двух температурах, изучили, существуют ли генетические вариации в признаках для обеспечения адаптации, и проверили, существует ли генетическая основа для фенотипической пластичности для этих признаков.
Рассматриваемые цветочные черты включают компоненты цветочной рекламы (размер и цвет цветка) и вознаграждение (объем и концентрация нектара).
Результаты показали наличие генетических вариаций внутри и среди популяций по всем цветочным признакам, фенотипически пластический ответ на доступность воды для многих признаков и генетическую основу фенотипической пластичности для некоторых признаков.
Эти результаты дают надежду, что виды растений могут приспосабливаться к изменениям окружающей среды, связанным с антропогенным изменением климата, посредством сочетания фенотипической пластичности в цветочных признаках и адаптации путем отбора при постоянных изменениях.
Кроме того, в то время как исследования селекции по абиотическим факторам по цветочным признакам предполагали отбор по постоянным генетическим вариациям, текущее исследование выдвигает на первый план альтернативный сценарий, в котором цветочные признаки могут проявлять фенотипическую пластичность, которая взаимодействует с отбором по постоянным генетическим вариациям, чтобы влиять на эволюцию цветочных. черты, в ответ на абиотические факторы.
Факторы, поддерживающие цветочные полиморфизмы
Различные факторы могут поддерживать цветовые полиморфизмы цветов у видов растений. Например, изменение абиотических факторов во времени или пространстве, в которых одна цветовая трансформация предпочтительнее во влажных условиях, а другая цветовая трансформация предпочтительнее в сухих условиях, может поддерживать цветовой полиморфизм цветов.
Альтернативно, противоположный отбор биотическими факторами, такими как травоядные и патогенные микроорганизмы, также может поддерживать цветовой полиморфизм цветов.
Факторы, влияющие на поддержание двух цветовых морфов, розового и белого, у южноафриканского растения Rhodohypoxis baurii var. confecta. Этот вид растений очень автогамен, и поэтому ожидается, что поддержание цветового полиморфизма цветов не зависит от опылителей.
Авторы исследования изучили частоту изменения цвета в трех популяциях, где они также измеряли температуру, влажность почвы и осадки.
Они наблюдали явное увеличение частоты розового морфа к концу сезона цветения, когда влажность почвы также увеличилась. Этот эффект наблюдался только в одной популяции, где влажность почвы увеличилась в конце сезона.
Интересно, что в то время как пигментированные цветы, как правило, предпочтительны при стрессе, в этом исследовании белые цветки были более распространены при меньшей доступности воды.
Корреляционный подход, использованный в этом исследовании, предполагает, что доступность воды играет роль в поддержании цветового полиморфизма цветов у этого вида растений, но будущие исследования должны проверить этот механизм экспериментально.
Конкуренция и отбор по контексту сообщества широко признанным объяснением наличия асинхронного цветения в растительном сообществе является конкуренция за опылители.
Эта гипотеза возобладала, несмотря на недостаток эмпирических данных, подтверждающих ее, и наличия альтернативных объяснений ступенчатого цветения, таких как стимулирующие или нейтральные взаимодействия.
Ученые выполнили большой полевой эксперимент, в котором они манипулировали временем цветения двух обычно позднецветущих видов Clarkia, Clarkia speciosa и Clarkia xantiana, чтобы определить, шатется ли цветение между видами Clarkia адаптивен и является результатом конкурса на опылителей.
Ранние растения позднего цветения в горшках каждого из основных видов были созданы в трех типах сообществ: одно без видов Clarkia, второе только с раннецветущими видами Clarkia и третье с ранне- и позднецветущими видами Clarkia.
Один из двух основных видов, C. speciosa, имел одинаковые семена в обоих периодах цветения во всех типах сообществ, в то время как другой фокусный вид, C. xantiana, собирал больше семян в период раннего цветения во всех типах сообществ.
Следовательно, время цветения не влияет на репродуктивный успех C. speciosa, в то время как позднее цветение явно не адаптивно у C. xantiana.
Кроме того, посещение опылителей было более значительным в сообществах с ранним цветением C. speciosa, но не различалось в зависимости от времени цветения или типов сообществ для C. xantiana.
Несмотря на распространенное мнение о том, что конкуренция за опыление выбирает фенологию расшатанного цветения среди видов растений, это исследование предполагает, что более позднее цветение у обоих видов не связано с межвидовой конкуренцией за опылители, но, вероятно, является результатом селекции, опосредованной неполлинатором.
Конкуренция среди гетероспецифической пыльцы может снизить жизнеспособность растений с помощью как мужских, так и женских функций.
Ученые сравнили влияние различных уровней гетероспецифического отложения пыльцы на женскую пригодность между двумя симпатизирующими летучих мышей видами бурмеистеры северо-восточного Эквадора.
Эти два вида растений имеют тенденцию получать различное количество гетероспецифической пыльцы в полевых условиях, и авторы предсказывают большее снижение женской приспособленности у Burmeistera boriensis, вида с меньшей подверженностью гетероспецифической пыльце в полевых условиях.
Чтобы проверить это предположение, они экспериментально добавили увеличивающиеся пропорции гетероспецифической пыльцы через кусочек меха летучей мыши и количественное производство фруктов и семян, а также размер семян.
Результаты подтвердили их прогноз, поскольку увеличение доли чужеродной пыльцы привело к снижению производства и размера семян у B. boriensis, но не у Burmeistera ceratocarpa.
Воздействие гетероспецифической пыльцы может выбрать презиготические барьеры постполинации, чтобы ограничить ее негативное влияние на репродуктивный успех женского типа цветка.
