Kolibri Bestäuber. Shutterstock / Ondrej Prosicky

Von Tieren bestäubte Blüten von Pflanzen zeigen einige der erstaunlichsten Variationen der Natur in Farbe, Geruch und Form. Aber wie hat sich diese herausragende Vielfalt entwickelt?

Ein großer Teil der Geschichte ist die Anpassung an die Tiere, von denen sie für die Fortpflanzung abhängen. Es wird angenommen, dass viele Blütenmerkmale Anpassungen sind, um ihre Bestäuber für einen optimalen Pollentransfer anzuziehen und anzupassen.

Um zu verstehen, wann und wie sich diese floralen Merkmale entwickeln, müssen sich Biologen häufig darauf verlassen, die Vergangenheit zu rekonstruieren und auf die Bedingungen zu schließen, die zu den evolutionären Veränderungen geführt haben. Eine interessante Alternative ist jedoch die Verwendung der jüngsten Änderungen.

Als meine Kollegen und ich uns genau umschauten, in einer neuen StudieWir fanden heraus, dass sich eingebürgerte Fingerhutblumen, die vor etwa 200 Jahren nach Amerika gebracht wurden, im Vergleich zu Einheimischen in Europa verändert haben. Diese Änderung steht im Einklang mit der Hinzufügung von Kolibris als Bestäuber in weniger als 85 Generationen seit der Einführung.

Fingerhüte sind bekannt und geliebte wilde Blumen in ihrem heimischen Verbreitungsgebiet, ursprünglich auf Europa beschränkt. Im 19. Jahrhundert wurden sie in viele Regionen der Welt eingeführt, höchstwahrscheinlich von begeisterten englischen Gärtnern.

Indem wir Menschen Pflanzen auf der ganzen Welt bewegen, haben wir Menschen versehentlich transkontinentale Experimente gestartet, um die entscheidenden Rollen von Bestäubern für den Fortpflanzungserfolg von Pflanzen und die Entwicklung von Blumen zu testen. Wenn Pflanzen in neuen Gebieten eingeführt werden und ihr Sortiment erweitern, sehen sie sich häufig einer neuen Umgebung ohne Bestäuber gegenüber.

In anderen Fällen, wie der gemeine Fingerhut oder Digitalis purpureakönnen neue Bestäuber hinzugefügt werden. In diesem Fall wurden Kolibris, eine völlig neue Gruppe von Bestäubern, in Teilen des neuen erweiterten Sortiments in den Katalog der Blumenbesucher aufgenommen.

In Europa werden Fingerhüte ausschließlich von Hummeln mit langen Zungen bestäubt - die einzigen Insekten, die in der Lage sind, die am Boden des Blumenrohrs erzeugte Nektarbelohnung zu erreichen. Aber als Fingerhüte auf dem amerikanischen Kontinent eingebürgert wurden, kamen Kolibris ins Spiel.

Unfreundliche Fingerhüte

In ihren Heimatländern haben Fingerhüte eine Reihe von Strategien, die sie auf ihre Hummelbestäuber spezialisiert haben. Obwohl die Blumen für jeden Besucher zugänglich erscheinen, können kleinere Insekten und sogar kurzzungenige Hummeln nicht auf den Nektar zugreifen. Es wird von einer Röhre, der so genannten Krone, verdeckt, die sich immer mehr zum Nektar an der Basis hin verengt.

Die Blumen sind auch mit einer Reihe langer Haare ausgestattet, die als Barriere für kleine Bienen und Fliegen dienen, wenn sie versuchen, in die Blume hineinzugehen, da sie sich verwickeln und aufgeben.

Diese floralen Eigenschaften hindern Kolibris jedoch nicht am Besuch. In vielerlei Hinsicht sind Fingerhüte perfekt zur Kolibri-Bestäubung. Jede Blume produziert eine große Menge Nektar und bietet durch das Wachsen in großen Beständen das Angebot, das Kolibris benötigen, um ihren hohen Energiebedarf zu decken.

 Langzungenhummeln können tief in Fingerhüte eindringen. Shutterstock / Ian Dyball

Fingerhut Evolution

Für unsere Studie haben wir uns auf Fingerhutpopulationen in Kolumbien, Costa Rica und einheimische in Großbritannien konzentriert. In den tropischen Regionen sind die Populationen auf Höhen über 2,200 Metern beschränkt, wo es das ganze Jahr über kühl und nass ist. Hummeln sind dort immer noch die häufigsten Blumenbesucher, aber Kolibris können bis zu 7,200% der Besuche machen. Wir haben getestet, ob die Kolibris wirksame Bestäuber von Fingerhüten sind, und festgestellt, dass sie bei der Übertragung von Pollen auf Blumen noch wirksamer sind als die Bienen.

Bei der Untersuchung der Blumen stellten wir fest, dass die Röhre, in der sich Nektar ansammelt, in den Populationen, in denen Kolibris vorkommen, im Vergleich zu einheimischen Populationen in Großbritannien jetzt erheblich größer ist. Wir fanden auch heraus, dass Pflanzen mit Blüten mit größeren Röhrchen in allen eingebürgerten Populationen, in denen wir gesucht haben, einen höheren Fortpflanzungserfolg haben - ein Hinweis darauf, dass die längeren Blüten durch natürliche Selektion begünstigt werden.

Dies war in der kolumbianischen und costaricanischen Bevölkerung konsistent - was wichtig ist, da sie zwei unabhängige Einführungen von Fingerhüten aus Europa um die 1850er Jahre darstellen. Wir haben vorläufige Beweise von molekularen Markern, dass Fingerhüte in beiden Ländern genetisch verschieden sind. Süd- und Mittelamerika sind durch dichten Tieflandregenwald getrennt, der für Fingerhüte undurchdringlich ist. Daher ist es äußerst unwahrscheinlich, dass sich die Pflanzen von einer Region zur anderen angesiedelt haben.

Die Tatsache, dass wir nach dem Hinzufügen von Kolibris in beiden Regionen die gleichen floralen Veränderungen und Selektionsrichtungen sehen, ist ein starker Beweis dafür, dass wir eine rasche Anpassung an die neue Bestäuberumgebung beobachten. In unserer nächsten Studie hoffen wir zu bestätigen, dass die Auswahl, die wir sehen, tatsächlich von den Kolibris auferlegt wird.

Der Fall der Fingerhüte deutet darauf hin, dass Pflanzen in einigen Fällen gegenüber Änderungen ihrer Bestäuber widerstandsfähig sind, wenn in einer Welt, in der sowohl Pflanzen als auch Tiere gezwungen sind, sich zu bewegen, sich auszudehnen oder zurückzuziehen, genügend Zeit zur Verfügung steht. In vielen Fällen verlieren Pflanzen jedoch ihre Bestäuber, anstatt neue zu gewinnen. Das Studium aller Fälle hilft uns, die Pflanzenentwicklung besser zu verstehen.

Über den Autor

Maria Clara Castellanos, Dozent für Evolution, Verhalten und Umwelt, University of Sussex

Ing.

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