Adalah buah wangian penyesuaian untuk menarik pengedar benih binatang? • Alexander Markov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Evolusi, Botani

Adalah buah wangian penyesuaian untuk menarik pengedar benih binatang?

Lemur bingkai betina wanita menghidu buah, memilih yang paling hebat. Jenis kayu tidak ditentukan oleh penulis. Rangka dari video yang dilampirkan pada artikel yang dibincangkan

Banyak ciri bentuk dan warna bunga dan buah-buahan angiosperma dijelaskan oleh coevolution dengan haiwan – pencemar pendebunga dan pengedar benih. Terdapat sedikit kejelasan tentang sama ada aroma buah masak adalah adaptasi yang telah dibangunkan khusus untuk menarik haiwan menyebarkan benih. Untuk menguji hipotesis ini, ahli biologi Jerman dan Madagascar mengkaji bau-bauan buah-buahan hijau dan matang 30 spesis tumbuhan di taman negara Ranomafana (Madagascar). Ternyata dalam 19 spesies, benihnya diagihkan secara eksklusif oleh lemur, aroma buah-buahan yang matang dan tidak matang bervariasi dengan intensitas keseluruhannya dan dalam set bahan-bahan yang tidak menentu. Dalam baki 11 jenis yang diedarkan oleh burung, bau buah-buahan berubah sedikit semasa masak. Ini adalah logik, memandangkan burung, ketika memilih makanan, bergantung pada visi warna yang indah, dan lemur, yang tidak membedakan merah dari hijau, – pada bau. Di samping itu, ternyata lemurs mengendus lebih berhati-hati buah-buahan, bau yang sangat berbeza semasa pematangan.Hasilnya konsisten dengan hipotesis bahawa aroma buah masak dalam tumbuhan yang benihnya diagihkan oleh lemur melakukan fungsi isyarat, memaparkan lemur tentang buah mana yang harus dimakan. Seperti "komunikasi kimia" bermanfaat untuk kedua-dua tumbuhan dan lemur.

Kejayaan evolusi tumbuhan berbunga adalah sebahagian besarnya disebabkan oleh fakta bahawa mereka telah belajar bagaimana untuk mengeksploitasi haiwan secara efisien untuk pendebungaan dan pembahagian benih. Adalah diketahui bahawa banyak bentuk bentuk, warna dan aroma bunga disesuaikan dengan persepsi deria dan tingkah laku pendebunga (lihat, sebagai contoh: Persaingan untuk pendebungaan membuat spesis bersama berbunga solanaceae yang berlainan warna, Elemen, 05.16.2014; spesiasi, "Unsur", 11.06.2010).

Dengan buah kejelasan sedikit kurang. Buah-buahan berkhasiat yang menarik haiwan telah berevolusi berkali-kali secara bebas dalam pelbagai garis bunga evolusi. Buah-buahan sedemikian ditemui dalam wakil-wakil keluarga yang paling moden. Nampaknya, ini bermakna bahawa pemilihan yang dibuat oleh pengedar benih memainkan peranan penting dalam evolusi buah-buahan. Walau bagaimanapun, persoalan sejauh mana sifat-sifat tertentu buah dijelaskan oleh pemilihan sedemikian,masih kontroversi. Ini benar-benar bau, kerana untuk mempelajari bau buah adalah lebih sukar daripada bentuk atau warna.

Bagaimanapun, hari ini tugas ini dapat diselesaikan sepenuhnya. Mengembangkan kaedah dan peranti yang berkesan untuk mengumpul dan menganalisis bahan-bahan yang tidak menentu yang dirembeskan oleh tumbuh-tumbuhan. Molekul yang tidak menentu dikumpulkan dengan memandu udara dari tangki dengan sampel di bawah kajian melalui penapis khas dengan penyerap, dan kemudian dianalisis menggunakan kromatografi gas dan spektrometri massa.

Kajian sedemikian bermula baru-baru ini, dan oleh itu data yang ada pada fungsi isyarat aroma buah masih agak rapuh. Sebagai contoh, ia telah menunjukkan bahawa dalam spesies genus ini Ficus, benihnya diagihkan oleh kelawar, aroma adalah, pertama, lebih sengit, dan kedua, ia berubah dengan lebih kuat semasa buah masak dibandingkan dengan spesies, benih yang disebarkan oleh burung. Adalah diketahui bahawa kelawar memilih buah-buahan terutamanya oleh bau, dan burung memilih dengan penampilan (S. B. Lomáscolo et al., 2010. Penyebaran membentuk kepelbagaian buah dalam Ficus (Moraceae)). Dalam kajian lain, menunjukkan bahawa bau buah berbeza-beza apabila ia masak dalam dua spesies tumbuhan Amerika Selatan, yang benihnya diagihkan oleh monyet, tetapi tidak berubah dalam dua yang lain, yang diedarkan oleh burung (O. Nevo et al., 2016).Buah Buah sebagai Isyarat Ripeness untuk Primates Berbunga Benih? Kajian Kes mengenai Spesies Tanaman Neotropik). Titik lemah dari kajian ini adalah bahawa ia dilakukan pada bulatan tanaman yang sangat terhad.

Dalam rangka kajian baru yang lebih besar, ahli biologi dari Jerman dan Madagaskar membandingkan aroma buah-buahan hijau dan masak di 30 spesies pokok tropika yang terdiri daripada 15 keluarga. Kerja ini dijalankan di Taman Negara Ranomafana (Taman Negara Ranomafana) di selatan-timur Madagascar. Dalam 19 spesies daripada 30, benih diedarkan secara eksklusif oleh lemur. Ciri-ciri "lemurozavisimosti" ini banyak tumbuhan Madagascar. Ini disebabkan oleh keunikan ekosistem tempatan: lemur menduduki banyak tempat di sini, yang di kawasan lain dieksploitasi oleh haiwan lain. Sebaliknya, pelbagai jenis burung memakan buah di Madagascar agak kecil. Daripada 30 spesies yang diperiksa, hanya dalam 11 biji yang tersebar hanya oleh passerines, atau oleh burung dan lemur.

Kebanyakan lemur mempunyai penglihatan dichromatic: mereka tidak membezakan warna merah dari hijau. Lemurs biasanya mempunyai gaya hidup malam atau senja, dan pada waktu senja terdapat sedikit penggunaan penglihatan warna. Pada masa yang sama, rasa bau mereka berkembang dengan baik.Pemerhatian terhadap lemur dalam alam mengesahkan bahawa apabila memilih makanan mereka berorientasi ke arah bau (Rajah 1). Burung passerine, sebaliknya, aktif pada waktu siang, mereka mempunyai visi warna yang sangat baik, dan rasa bau kurang maju daripada lemur (ini boleh dinilai, khususnya, dengan jumlah gen reseptor penciuman). Oleh itu, apabila memilih buah-buahan yang boleh dimakan, burung dipandu oleh penampilan berbanding bau.

Tujuan kajian ini adalah untuk menguji hipotesis bahawa rasa buah dapat memperoleh fungsi isyarat dalam perjalanan evolusi, berubah sedemikian rupa sehingga para pengedar benih dapat dengan mudah memahami buah mana yang harus dimakan dan yang tidak seharusnya disentuh. Adalah bermanfaat untuk tumbuhan bahawa pengedar benih hanya makan buah-buahan masak, dan memberikan sayur-sayuran untuk masak dengan tenang. Ia juga bermanfaat untuk haiwan itu, kerana buah masak lebih berkhasiat dan lebih mudah dicerna. Oleh itu, pemilihan harus menyokong tanda-tanda dalam tumbuh-tumbuhan yang membantu haiwan membezakan buah-buahan yang masak dari tidak matang, dan pada haiwan, keupayaan untuk menggunakan isyarat ini untuk keuntungan mereka. Hipotesis itu menyiratkan akibat yang dapat diverifikasi, tiga daripadanya telah disahkan oleh pengarang artikel yang sedang dibincangkan.

Akibat pertama adalah bahawa dalam pokok-pokok yang benihnya diagihkan oleh lemur, bau buah masak dan buah-buahan yang tidak matang sangat bervariasi dalam kedua-dua intensiti dan kualiti (iaitu, set bahan yang tidak menentu).

Ia juga mengikuti dari hipotesis bahawa dalam tumbuhan yang diedarkan oleh burung, perbezaan antara aroma buah masak dan tidak masak harus kurang jelas.

Di samping itu, dapat dijangkakan bahawa lemur akan menghidu lebih berhati-hati dengan buah-buahan yang kematangannya lebih pasti ditentukan oleh bau (iaitu, mestilah ada kaitan positif antara intensiti menghidu dan besarnya perbezaan antara aroma janin yang masak dan tidak matang).

Penulis mengkaji bau 434 yang tidak matang dan 428 buah masak yang dikumpulkan dari 90 pokok yang terdiri daripada 30 spesies. Setiap pokok dianalisis secara berasingan (iaitu, mereka membandingkan bau buah-buahan yang masak dan tidak masak dari pokok yang sama, tetapi bukan dari pokok-pokok yang berlainan spesies yang sama). Oleh itu, saintis cuba meminimumkan pengaruh faktor-faktor luar, seperti keadaan tanah atau cahaya, yang pada dasarnya juga dapat mempengaruhi jumlah dan komposisi bahan-bahan yang mudah rosak yang dikeluarkan oleh buah-buahan pokok tertentu.

Sejumlah 389 sebatian organik yang tidak menentu telah dikenal pasti dalam aroma buah: terpenoids, aromatik, aldehid, asid karboksilat, alkohol dan ester alifatik (yang terakhir hanya didapati dalam bau buah masak beberapa spesies "lemur").

Bagi setiap pokok, dua indikator dikira: 1) perubahan intensiti bau janin semasa masak (jumlah jumlah bahan yang tidak menentu yang dikeluarkan oleh buah matang, berhubung dengan nilai yang sama untuk janin yang tidak matang); 2) perubahan dalam komposisi bau semasa masak buah (perkadaran bahan-bahan yang berlainan dalam sejambak biasa dibandingkan).

Ternyata dalam spesies yang diagihkan oleh lemur, kedua-dua indikator jauh lebih tinggi daripada pokok-pokok yang benihnya disebarkan oleh burung. Keamatan bau apabila buah masak dalam kes pertama lebih daripada dua kali ganda (secara purata, 2.31 kali), dan pada kedua ia hampir tidak berubah. Nilai median indeks ketidaksetiaan Bray-Curtis, yang digunakan sebagai ukuran perbezaan kualitatif antara bau buah masak dan buah masak, ialah 0.70 untuk spesies "lemur" dan 0.52 untuk "burung" (Rajah 2). Oleh itu, dua daripada tiga ramalan telah disahkan dengan selamat.

Rajah. 2 A – bau yang meningkat semasa buah masak diekstrak di dalam pokok yang benihnya disebarkan oleh lemur (pakar Lemur), tetapi tidak pada benih yang tersebar hanya oleh burung, atau burung dan lemur (campuran burung). Line Dashed Dashed sepadan dengan nisbah kekuatan bau buah masak dan tidak masak, sama dengan satu (ini bermakna bahawa intensiti bau tidak berubah semasa masak). B – perbezaan kualitatif dalam rasa buah masak dan masakpada paksi menegak – Indeks Bray-Curtis) lebih ketara dalam pokok "lemur" daripada dalam "burung". Gambar dari artikel dibincangkan di Kemajuan Sains

Untuk menguji ramalan ketiga, para penyelidik memantau tiga kumpulan lemur merah selama enam minggu (Eulemur rubriventer). Ia adalah mungkin untuk mendaftarkan 534 kes interaksi antara lemur dan buah dari satu spesies pokok, di mana bau buah itu kemudiannya dikaji. Sebanyak sembilan lemur dan tujuh daripada 30 spesies pokok terlibat dalam episod ini. Semasa pemerhatian, saintis masih tidak tahu bagaimana bau buah-buahan tertentu berubah apabila matang. Setiap interaksi lemur dengan buah dianggap sebagai peristiwa yang berasingan.Bagi setiap peristiwa sedemikian, para saintis menyatakan sama ada haiwan itu telah menghidu buah sebelum makan atau menolaknya. Hasilnya, indeks menghidu dihitung untuk setiap tujuh spesies pokok. Indeks ini, seperti yang ternyata, berkait rapat dengan berapa banyak komposisi kualitatif bau berubah apabila buah masak. Hubungan dengan peningkatan intensiti bau secara keseluruhan tidak signifikan secara statistik (mungkin disebabkan oleh saiz sampel yang kecil).

Hasilnya umumnya sepadan dengan hipotesis peranan penyesuaian aroma buah masak di pohon yang benihnya diagihkan oleh lemur.

Satu bantahan yang mungkin ialah semua ini boleh dijelaskan oleh "inertia filogenetik." Dalam erti kata lain, ia boleh dianggap bahawa bau janin dan perubahan semasa pematangan adalah tanda-tanda konservatif yang perlahan-lahan dan tidak berubah semasa proses evolusi. Dalam kes ini, perubahan yang kuat dalam bau apabila buah masak dalam 19 spesies pokok "lemur" hanya boleh diwarisi oleh pokok-pokok ini dari nenek moyang yang sama, dan lemur, mungkin, tiada kaitan dengannya. Anda boleh menyemak ini dengan membandingkan kesamaan bau buah dengan pertalian genetik.Sekiranya terdapat "isyarat filogenetik" dalam data bau buah-buahan (iaitu persamaan bau yang berkaitan dengan hubungan genetik pokok), maka data spesies tumbuhan individu tidak boleh dianggap sebagai pemerhatian bebas. Ini akan menimbulkan persoalan mengenai ketepatan analisis.

Walau bagaimanapun, ternyata bahawa pokok evolusi, yang mencerminkan hubungan kekerabatan daripada 30 spesies yang dikaji (Rajah 3, kiri), tiada kaitan dengan dendrogram keserupaan tumbuhan yang sama dengan bau buah masak (Rajah 3, kanan). Spesies "Lemur" dan "burung" juga diedarkan di seluruh pokok evolusi dalam kekacauan yang lengkap. Ini bermakna bahawa kedua-dua ciri (dan bau buah, dan orientasi tumbuhan pada lemur atau burung) berubah dengan mudah dan cepat semasa evolusi. Tiada "isyarat filogenetik" dalam data ini, yang bermaksud bahawa hasil kajian itu tidak boleh dikaitkan dengan inertia filogenetik.

Rajah. 3 Pokok evolusi 30 spesies dikaji (di sebelah kiri) dan dendrogram kesamaan spesies yang sama dengan bau buah masak (di sebelah kanan). Kekurangan hubungan antara kedua-dua pokok itu menunjukkan bahawa bau buah masak adalah tanda yang sangat plastik, dengan mudah berubah dalam perjalanan evolusi. Nama-nama spesies "lemur" diambil font biru, "Burung" – merah. Imej dari artikel dalam perbincangan Kemajuan Sains

Ia juga mendapati bahawa bau buah-buahan masak dalam pelbagai jenis "lemur" pokok boleh sama sekali berbeza dalam komposisi kualitatifnya. Atas dasar ini, pokok "lemur" pada umumnya tidak sama dengan satu sama lain daripada spesies yang benihnya diagihkan oleh burung (cabang merah dan biru dari dendrogram kanan dalam Rajah 3 tidak dikumpulkan). Rupa-rupanya, ini bermakna bahawa pemilihan yang dilakukan oleh lemur hanya membawa kepada peningkatan perbezaan antara bau buah-buahan yang masak dan tidak matang, tetapi tidak memberikan rasa buah-buahan masak dari apa-apa kualiti yang biasa untuk semua pokok "lemur". Satu-satunya perkara yang penting untuk tumbuhan adalah bahawa lemur dapat dengan mudah membezakan buah masak dari hijau. Tumbuhan tidak cuba untuk "meniru" untuk spesies lain yang diutamakan oleh lemurs: sama ada kerana ia secara tekal sukar, atau kerana lemur melakukan kerja yang sangat baik untuk mengingati banyak bau yang berbeza, supaya bau meniru tidak akan membawa faedah ketara kepada tumbuh-tumbuhan.

Penulis juga mendapati bahawa dalam pokok "lemur", dua indikator perubahan dalam bau buah semasa masak (peningkatan intensiti keseluruhan dan perubahan dalam komposisi) berkonsepkan secara positif antara satu sama lain, manakala di dalam pokok "burung" tidak ada korelasi sedemikian.Mungkin ini bermakna bau buah-buah pokok berkembang sebagai atribut yang lebih kurang neutral yang tidak menjejaskan penyebaran benih, dan oleh itu tidak ada kaitan yang jelas antara perubahan evolusi dari kedua-dua indikator tersebut. Dalam "lemur" pokok, bau melakukan fungsi isyarat, memberitahu lemurs apa yang dimakan buahnya, dan dalam pelbagai jenis pokok "lemur", kecekapan pembiakan benih bergantung kepada isyarat-isyarat ini kepada pelbagai peringkat. Jika hubungannya kuat, maka pemilihan akan secara serentak meningkatkan perbezaan kuantitatif dan kualitatif antara bau buah masak dan masak – oleh itu korelasi.

Oleh itu, kajian itu menambah argumen kepada penyokong hipotesis mengenai peranan penyesuaian bau buah dalam tumbuh-tumbuhan, benih yang diagihkan oleh haiwan yang bergantung pada rasa bau ketika memilih makanan. Sudah tentu, ini tidak boleh dianggap bukti ketat. Pada dasarnya, dapat diandaikan bahawa bau buah-buahan berevolusi mengikut beberapa undang-undang yang tidak berkaitan dengan lemur, dan lemur hanya memilih untuk memberi makan pada pokok-pokok yang mudah dibedakan antara buah masak dan yang belum matang.Sebaliknya, keutamaan lemur seperti itu tidak boleh tetapi mempengaruhi evolusi tumbuhan yang benihnya diedarkan secara eksklusif oleh lemur. Tidak ada apa-apa interaksi evolusi dalam sistem sedemikian, yang tidak hadir atau tegas satu arah. Kemungkinan besar, lemur juga mempengaruhi evolusi bau buah-buahan, dan bau buah-buahan menjejaskan evolusi keutamaan lemur, iaitu, kita berurusan dengan evolusi bersama sebenar itu sendiri.

Sumber: Omer Nevo, Diary Razafimandimby, Juan Antonio James Jeffrey, Stefan Schulz, Manfred Ayasse. Buah bau sebagai isyarat evolusi kepada penyebaran benih primat // Kemajuan Sains. 2018. V. 4. P. eaat4871. DOI: 10.1126 / sciadv.aat4871.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: