Tumbuh-tumbuhan berbunga hanya muncul dalam rekod fosil sekitar 100 juta tahun yang lalu, namun ia merangkumi 90 peratus daripada kerajaan tumbuhan. Sementara itu, sekitar 75 peratus spesies haiwan yang diketahui adalah serangga. Dalam Asal-usul Spesies, Charles Darwin mengemukakan penjelasan mengenai kepelbagaian yang menakjubkan ini: pendebungaan. Tumbuhan dan pencemar serangga mereka, dia mengamalkan, mesti berkembang bersama-sama satu sama lain dalam proses dia mencipta "co-evolution" sehingga mereka berkembang menjadi pelbagai bentuk yang mempesonakan.
Kandungan Terkait
- Perubahan Iklim Merosakkan Burung di Gurun Mojave
- Bagaimana Perubahan Iklim Akan Mengubah Ikonik dan Tumbuhan Ikon Taman Negara
- Pohon Yosua California Dihadapi Ancaman
Tetapi dalam dunia tumbuhan yang luas dan pendebungaan mereka, terdapat satu contoh yang Darwin menganggap "kes pembuahan yang paling indah yang pernah diterbitkan" dalam surat kepada ahli botani, Joseph Dalton Hooker. Ini adalah kes yang menarik dari pokok Joshua dan rama-rama yucca.
Kami akan bermula dengan pokok Joshua, kilang Mojave Desert yang paling ikonik. Dengan bunga-bunga yang meleleh dan kelopak bunga di atasnya, bunga lilin yang berputar ke arah langit padang pasir, semak-semak yang diadaptasi padang pasir ini mempunyai reputasi untuk kebaikan lain. Setiap orang yang melalui padang pasir mengingati pokok Joshua yang megah; Senama mereka telah memberi inspirasi kepada para seniman, pembuat filem dan banyak orang asing untuk mencari transendensi.
Walau bagaimanapun, sedikit pelancong, puisi lisan tentang rakan evolusionernya, rama-rama yucca. Beban kecil, dun pada mulanya adalah sederhana, tetapi apabila diperiksa lebih dekat, ia adalah perlawanan sama luar angkasa untuk pokok ikonik Joshua. Daripada corong yang biasa, ia menjadi pelik, seperti yang biasa di kalangan serangga-dan menjadi tujuan penting dalam ekosistem padang pasir.
Tanpa nektar untuk menarik penyuap, pokok-pokok Joshua hanya bergantung pada rama-rama yang tidak sedap untuk pendebungaan. Monyet Yucca menggunakan pelengkap rahang mereka untuk mengumpul debunga dari bunga pokok Joshua dan mendepositkannya ke bahagian wanita setiap bunga apabila rama-rama bergerak di antara mekar. Sebaliknya, rama-rama meletakkan telurnya dengan ovipositor seperti nipis, bilah seperti benih bunga.
Apabila mereka menetas, ulat ulat rama-rama yucca memakan biji-satunya sumber makanan mereka-sebelum merangkak ke tanah untuk membentuk kepompong. Dan kitaran bermula lagi.
Menurut Christopher Smith, seorang ahli biologi di Universiti Willamette yang mengkaji hubungan penimbunan, hubungan antara rama-rama yucca dan pokok Joshua adalah tidak seperti apa pun di dunia semula jadi. Dia harus tahu: Smith telah lama mempelajari hubungan yang beragam antara serangga dan tumbuhan di padang pasir. Penyelidikannya sebelum ini memberi tumpuan kepada kaktus longhorn beetles dan spesis tumbuhan yang berminyak yang mereka berinteraksi di sepanjang Sonoran Desert. Tetapi apa-apa, katanya, membandingkan dengan pokok Joshua dan rama-rama yucca.
Kebanyakan penimbung secara tidak sengaja membantu tumbuh-tumbuhan yang mereka nyuap. Lebah dan burung akan berus melawan debunga semasa mereka makan pada madu bunga, menyebarkannya dari tumbuhan ke tumbuhan ketika mereka meneruskan pesta sehari. Bukan rama-rama yucca: kerana ulat mereka bergantung pada kewujudan pokok Joshua dan biji yang enak, pendebungaan rama-rama yucca adalah tindakan aktif untuk hidup. Tambahan pula, perkongsian ini telah berlangsung selama berjuta-juta tahun.
Pokok-pokok Yosua lebih daripada memberikan inspirasi artistik: mereka mewujudkan sokongan alam sekitar yang penting untuk ekosistem padang pasir yang tidak kompromi. Semut-semak yang menyeramkan indah ini menyediakan makanan dan tempat tinggal untuk haiwan di rimba Mojave, di mana sumber-sumbernya sangat jarang. Semasa musim bunga, bunga itu adalah satu-satunya sumber makanan basah yang tersedia untuk serangga, burung gagak, dan tupai tanah.
Namun hari ini, perkongsian mereka yang lama mungkin berbahaya untuk memecah, kerana habitat semulajadi pohon Joshua menghadapi ancaman baru.
Rumpai hitam yang kelihatan biasa adalah separuh daripada perkongsian evolusi yang bermula sejak berjuta-juta tahun. (Will (Tad) Cole) Rasa yang betul untuk pekerjaan itu
Terdapat dua jenis pokok Yosua yang berbeza, dibahagikan dengan lembangan lembah pedalaman yang rendah di Lembah Kematian dan Gurun Amargosa: pokok-pokok timur Joshua yang lebat (Yucca brevifolia jaegeriana) dan pokok arboreal, pokok-pokok Joshua Joshua (Y. b. brevifolia). Kedua-duanya sangat berbeza, saintis bahkan menganjurkan pemisahan Yucca brevifolias kepada dua spesies. Tetapi apa sebab evolusi bertanggungjawab terhadap penyelewengan ini?
Itu, kata Smith, adalah "soalan berjuta-juta dolar."
Moths boleh memegang jawapannya. Ahli ekologi lama percaya bahawa satu spesies rama-rama yucca (Tegeticula synthetica) menanam kedua-dua jenis pokok Joshua. Tetapi pada tahun 2003, satu pasukan saintis mendapati bahawa rama-rama yucca yang berbeza secara genetik (T. antithetica) menyerbu pokok timur semata-mata. Seperti pokok Joshua sendiri, rama-rama ini lebih pendek daripada rakan baratnya. Malah lebih menakutkan, perbezaan jarak antara stigma dan ovule antara kedua-dua jenis pokok adalah sama dengan perbezaan saiz badan, kepala ke perut, antara kedua rama-rama tersebut.
"Saya fikir, 'Itu tidak boleh kebetulan, '" kata Smith.
Untuk menentukan sama ada ko-evolusi membawa spesiasi yang mencurigakan ini, Smith mengetuai pasukan saintis rakyat pada tahun 2013 dan 2014 untuk mengumpul data morfologi di satu tempat di mana kedua-dua spesies pokok Joshua dan rama-rama yang sama hidup dalam harmoni: Tikaboo Valley.
Smith dan pasukannya memerhatikan bahawa yucca rama-rama menyimpan telur mereka dengan lebih cekap dalam pokok-pokok Joshua yang sepadan, dan pokok-pokok Joshua pula memberikan lebih banyak ruang untuk telur apabila disemai oleh rama-rama yang dipilih. Keputusan awal Smith juga menunjukkan bahawa rama-rama lebih berjaya menghasilkan semula apabila saiz badannya sepadan dengan ukuran tangkai antara stigma bunga dan ovari, yang dikenali sebagai gaya.
Walaupun rama-rama akan menanam bunga yang gayanya terlalu panjang, mereka hampir tidak pernah berjaya meletakkan telur yang menetas ke dalam ulat. Apabila gaya terlalu pendek, rama-rama boleh merosakkan bunga dengan ovipositor mereka.
Smith menegaskan bahawa surat-menyurat ini tidak semestinya membuktikan ko-evolusi. Pokok-pokok Joshua mungkin berkembang sebagai tindak balas kepada sesuatu dalam persekitaran semulajadi mereka, dan rama-rama boleh bertindak balas, yang menunjukkan evolusi, kerana satu spesies berubah sebagai tindak balas kepada tekanan alam sekitar (dan kemudian yang lain berubah sebagai tindak balas terhadap spesies pertama yang resonding) - tetapi tidak bersama evolusi, di mana kedua-dua spesies berubah secara seimbang sebagai tindak balas kepada satu sama lain.
Untuk menghilangkan potensi untuk rawak, Smith kini merancang untuk memetakan genom pokok Joshua melalui satu kerjasama yang dikenali sebagai Projek Genom Joshua Tree, yang dilancarkan Mac lalu oleh Smith dan enam saintis lain dan dibiayai menerusi gabungan sokongan orang ramai dan sokongan dari Gurun Hidup . Selain penyelidikan Smith, salah satu matlamat utama projek ini adalah mengenal pasti gen-gen yang terlibat dalam penyesuaian pokok Joshua terhadap iklim untuk merancang krisis iklim yang akan datang.
Apabila dia mempunyai genom dari dua pokok Joshua, Smith akan membandingkannya dengan genom tumbuhan yang dipelajari dengan baik untuk menentukan gen yang sesuai dengan morfologi bunga, panjang cawangan dan ciri-ciri lain. Dari situ, dia dapat membandingkan genom kedua-dua spesies pokok Joshua dan menentukan variasi purata antara alel-alel mereka, variasi akibat evolusi. Gen yang menunjukkan variasi dramatik apabila dibandingkan dengan garis dasar ini ditandakan untuk pemilihan semulajadi.
Sebahagian utama strategi itu adalah dalam hubungannya dengan rama-rama yucca. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa perbezaan dalam panjang ovipositor dan saiz badan dalam genom rama-rama yucca lebih ketara, menunjukkan bahawa pemilihan semulajadi telah mendorong perbezaan tersebut. Smith berharap untuk mencari sama untuk morfologi bunga pokok Joshua.
Smith dan pasukannya mengumpul rama-rama yucca untuk mengkaji morfologi mereka. (Christopher Smith) Lumba jam
Tetapi masa mungkin habis. Pokok-pokok Joshua diancam oleh perubahan iklim: sebagai iklim pemanasan menyejat air berharga dari tanah dan kekerapan hujan berkurangan, benih pokok Joshua kurang berkemungkinan untuk bertahan musim-musim kemarau yang berpanjangan daripada rakan-rakan mereka yang sudah dewasa.
"Banyak kali ketika orang melihat tempat seperti Joshua Tree National Park di mana anda melihat banyak pokok matang, mereka fikir ia kelihatan sihat, " kata Cameron Barrows, ahli ekologi di Pusat Biologi Pemuliharaan di University of California di Riverside. "Tetapi jika anda tidak melihat juvana, ini bermakna spesies tidak menggantikannya sendiri."
Semenjak benih pokok Joshua yang masih hidup dan matang, penduduk semakin berkurangan, begitu juga kepelbagaian padang pasir. Kerana pokok Joshua adalah spesies batu kunci di Mojave, beberapa jenis serangga, kadal, dan burung yang berbeda akan kehilangan sumber habitat penting di, di, dan di bawah cabang mereka.
Menurut model iklim Barrows, Gurun Mojave boleh kehilangan sehingga 90 peratus pokok Joshua sebelum akhir abad ini. Malah dalam senario terburuk, ada tempat Barrows memanggil "refugia" di mana pokok Joshua boleh menyebarkan dan berkembang maju - jika mereka tidak dapat menyembunyikan rumpai dan kebakaran liar yang menyerang - tetapi jurangnya berkurang.
Seperti banyak organisma, pokok Joshua yang berhijrah sebagai tindak balas terhadap habitat pemanasan mereka dengan menjatuhkan benih mereka ke utara. Kini, anak benih tumbuh dalam jarak 100 meter dari pokok induk mereka; untuk mencapai kawasan yang cukup sejuk untuk bertahan, mereka mungkin perlu beralih beribu-ribu batu. Biji pohon Joshua masih belum menunjukkan keupayaan untuk menyebarkan begitu cepat.
Mungkin lebih asasnya, tidak ada rama-rama yucca. "Kami tidak tahu bagaimana rama-rama yucca bertindak balas untuk bergerak beribu-ribu kilometer ke utara, " Smith mengakui. Oleh kerana jangka hayat ringkas dan interaksi pendek dengan pokok-pokok Joshua, sukar untuk mengkaji bagaimana mereka akan bertindak balas terhadap perubahan-perubahan tersebut dalam persekitaran mereka. Tanpa pencemar tunggal mereka, pohon Joshua akan binasa tanpa mengira sama ada benih mereka boleh membuat perjalanan.
Memahami hubungan simbiotik ini menjadi lebih penting apabila membangun strategi untuk menanggapi perubahan iklim. Sesetengah saintis telah mencadangkan spesis bergerak secara fizikal yang diancam oleh perubahan iklim, tetapi ini boleh mengganggu sistem yang belum difahami sepenuhnya.
"Selalunya, ahli biologi pemeliharaan berfikir masyarakat massa sebagai statik, " kata Smith. "Dalam membuat strategi pemuliharaan, kita perlu memikirkan bukan hanya sistem seperti hari ini, tetapi bagaimana sistem akan berubah pada masa akan datang sebagai tindak balas terhadap perubahan dunia."
Satu perkara yang pasti: Kehilangan pokok Joshua akan secara drastik mengubah imej Gurun Mojave dalam kesedaran kolektif. Sekarang nasib pokok-pokok ini dan keupayaan kita untuk mempertahankannya-terletak di mulut-mulut kelopak kelabu kecil.
