In un momentu chì u cambiamentu climaticu rende assai spazii di u pianeta più caldi è più secchi, hè disgraziatu per pensà chì i deserti sò biomi relativamente novi chì anu cresciutu considerablemente in l'ultimi 30 milioni d'anni. E regioni aride sparse, cum'è i deserti chì oghje coprenu gran parte di l'America di u Nordu occidentale, cuminciaru à emerge solu in l'ultimi 5 à 7 milioni d'anni.
Capisce cumu e piante chì anu invaditu questi duri biomi di u desertu anu capace di sopravvive puderia aiutà à predichendu cumu l'ecosistemi si vanu in un futuru più seccu.
Un studiu intensivu di un gruppu di piante chì anu invaditu prima l'emergenti deserti milioni d'anni fà cuncludi chì sti pionieri - margherite di roccia - ùn sò micca venuti senza equipatu per trattà cù u calore, u sole scorching è a mancanza d'acqua. Avianu sviluppatu adattazioni à tali stressi mentre campanu nantu à i rocce asciutti è esposti in spazii più antichi, più umidi è ancu. fureste tropicali, tuttu ciò chì facia più faciule per elli invade e zone aride in espansione.
Isaac Lichter-Marck, ricercatore di l'Università di California, Berkeley è Bruce Baldwin, prufessore di biologia integrativa di l'UC Berkeley, curatore di l'Herbarium Jepson è editore capu di "The Jepson Desert Manual: Vascular Plants of Southeastern California" (2002), hà publicatu u so studiu circa l'evoluzione di margherite di roccia in i deserti nordamericani sta settimana in u ghjurnale Studi di l'Acadèmia Naziunale di Scienze.
U studiu hè u primu à furnisce evidenza per risolve un dibattitu evolutivu longu: Did iconic piante disertiche, cum'è i maestosi cactus saguaro, l'ocotillos fiammeggianti è l'agavi di Seus si adattanu à cundizioni aride solu dopu avè invaditu i deserti, o sò ghjunti pre-adattati à i stresses di a vita di u desertu?
A quistione hà rilevanza oghje, Lichter-Marck hà dettu, perchè l'accelerazione di l'aridità per via di u cambiamentu climaticu hè sfida à e piante à adattà assai più rapidamente ch'è in u passatu. Dighjà, circa un quintu di a superficia di a terra hè desertu. Se l'adattazione à e cundizioni aride era pussibile solu per e piante chì avianu digià evolutu per trattà cun tali stress, allora parechji oghje ùn anu micca esse equipatu di un kit di strumentu geneticu adattatu per sopravvive.
"Se pensate à l'aridità solu cum'è un stimulu per l'evoluzione di e piante, allora in parechji casi a ghjente puderia dì chì queste piante sò sopravviventi, sò adattabili, è seranu bè. Puderanu prufittà di sti novi cundizioni, è prosperanu ", hà dettu Lichter-Marck, chì hè ancu un ricercatore postdoctorale di a National Science Foundation in UCLA.
Ma a storia di e margherite di roccia suggerisce chì "quandu i deserti emergenu, quelli pianti chì avianu i pre-adattamenti necessarii per prufittà di e novi cundizioni eranu quelli chì anu prosperatu", disse. "Agghiuncennu più aridificazione à u sistema ùn significa micca necessariamente una evoluzione adattativa più rapida. Ci hè una fonte limitata di lignaghji chì ponu prufittà di novi livelli di aridità, è questu hè impurtante per capiscenu l'effettu di u cambiamentu climaticu nantu à a biodiversità ".
Sette anni vagando in u desertu
I botanici anu realizatu assai fà chì quandu e piante invadenu i zoni di u desertu, anu diversificatu rapidamente per riempie i numerosi nicchi creati da stu novu tipu di habitat.
"Ancu finu à 1 milione à 1.5 milioni d'anni fà, saria statu difficiule di truvà abitati deserti diffusi cum'è vedemu oghje in l'America di u Nordu, chì hè un pocu sorprendente perchè avà i deserti è l'abitati aridi sò u bioma più diffusa in a terra. "Lichter-Marck hà dettu. "Ma duranti l'Epoca di u Miocene tardu, l'abitati secchi si sparghjenu, è i lignaghji di u mondu di e piante di u desertu, in particulare i lignaggi succulenti cum'è i cactus, l'agavi è e piante di ghiaccio - è ancu parechji altri lignaggi toleranti à a siccità - anu subitu una diversificazione rapida sincrona. "
I paleontologi anu indicatu, però, chì e piante fossilizate chì anu prosperatu decine di milioni d'anni prima di a proliferazione di i deserti avianu caratteristiche simili à quelli di e piante di u desertu oghje. Certi scientisti, cum'è u tardu paleoecologu Daniel Axelrod di UCLA è UC Davis, sustinienu chì questu significava chì e piante chì anu prosperatu in u desertu oghje anu evolutu prima è sò state pre-adattate - o exapted - per sopravvive à e cundizioni di u desertu cresce in micrositi secchi, cum'è per esempiu. affioramenti di roccia, ombre di pioggia o cime di muntagne. Altri, cum'è Ledyard Stebbins di UC Berkeley, un biologu evolutivu chì hà aiutatu à fundà u Dipartimentu di Genetica di l'UC Davis, sustinienu chì l'aridità stessu hà stimulatu i pianti à diversificà è sviluppà caratteristiche per resiste à a secchezza, u calore, u sole intensu è i venti forti.
Malgradu i so similitudini trà l'affermazioni rocciose è i deserti, hè statu difficiuli di pruvà chì e piante di u desertu discendenti da e piante digià adattate à l'estressi di l'aridità, in parte perchè i fossili raramente si formanu in l'abitati secchi è ùn ponu micca dì assai di l'habitat in quale sti antichi. e piante criscenu.
À Lichter-Marck è Baldwin, margherite di roccia, chì sò classificate in a tribù Perityleae in a famiglia di girasole, parevanu un bonu gruppu in quale scopre a cunnessione. Alcune spezie campanu nantu à a roccia secca è esposta in i zoni tropicali di u Messicu - ciò chì puderia esse cunsideratu "micro-deserti" - mentri àutri si sò adattati cumplettamente à i zoni deserti, cum'è u Mojave in California è u Great Basin, i deserti di Chihuahuan è Sonoran chì coprenu. a maiò parte di l'America di u Nordu occidentale.
Lichter-Marck hà dettu: "E piante chì campanu nantu à e rocce affruntate assai di e stesse sfide di quelli chì campanu in un habitat seccu è desertu". "L'affermazioni rocciose tendenu à esse esposti à a luce UV, u ventu è a secca, e cundizioni di dessiccazione, è ancu u calore è u gelu. Sò ancu tendenu à esse più esposti à l'erbivori.
"I modi chì e piante trattanu cun elli sò diversi, ma di solitu implicanu un tipu di morfologia radicali specializata chì li aiuta à l'ancora in l'affermazioni rocciose, è ancu di trattà cù e cundizioni aridi elevati. E tendenu à avè foglie più chjuche, o foglie cù una densa cupertura di capelli chì aiutanu à buffer contra a siccità è bluccà a luce di u sole, cumpresa a luce UV. Anu ancu tendenu à avè una difesa chimica elevata contr'à l'erbivori, perchè ci vole assai energia per rigenerate dopu esse manciatu ".
Per u so Ph.D. tesi in u Dipartimentu di Biologia Integrativa è à l'Herbarium di Jepson, Lichter-Marck, un nativu di u Sud di a California, vagava in i deserti di Arizona, California, Texas è Messicu per mesi à tempu in una camionetta, accumpagnatu da u so tacco blu, Rio. , per cullà centinaie di specimens di margherite di roccia. Alcune margherite di roccia sò trà i fiori più drammatici in a primavera, tapendu u desertu cù fiori culuriti. Parechje, in ogni modu, sò limitati à e picculi regioni geografiche induve si sviluppanu solu nantu à pareti rocciose verticali o catene di muntagne di l'isula di u celu, chì li facenu periculosi per cullà. Lichter-Marck hè un alpinista espertu, una cumpetenza impurtante per travagliu di campu in terreni accidentati.
In seguitu hà sequenziatu l'ADN di questi specimens - 73 di e 84 spezie ricunnisciute di margherita di roccia - è hà catalogatu a so storia di vita, cum'è induve anu crisciutu, chì tipu di sistema radicali avianu, è s'ellu eranu annuali o perenni, una erba o una pianta. un arbusto. Dopu li paragunò cù margherite fossilise per sviluppà una cronologia approssimativa di l'evoluzione di queste caratteristiche è l'eventuali cambiamentu di u lignamentu in i deserti.
Questu hà permessu di cuncludi chì a maiò parte di margherite di roccia - in particulare, u genus Laphamia , chì era u primu à traslassi in i deserti è hè u più grande genus di margherite roccia - s'era adattatu à u stress di u calore, l'aridità, u ventu è u sole in virtù di a so forza. crescita in scogliera prima di invadere i deserti.
"Questa hè una dimostrazione empirica chjara di ciò chì era l'ipotesi originaria di Axelrod - di un gruppu di piante di u desertu originatu in i microclimi secchi prima di l'emergenza diffusa di l'abitati di u desertu", disse Lichter-Marck. "Ciò chì significa questu hè chì e strategie per a tolleranza à a siccità chì sò cusì caratteristiche di a vegetazione di u desertu puderia micca veramente rapprisintà risposti à e cundizioni secche truvate in i deserti. Invece, puderianu esse caratteristiche chì anu evolutu prima in associu cù microclimi secchi assai più antichi è più stabili, cum'è l'affermazioni di roccia in ambienti tropicali ".
A preadattazione pò esse a chjave per u successu di parechje piante di u desertu, cumprese i cactus, chì sò cunnisciuti per abbità a roccia o crescenu cum'è epifiti in i canopies di l'arburi in i zoni tropicali, ancu s'è questi grandi lignaggi necessitanu un analisi assai più allargatu, disse. .
E margherite di roccia, assai di quali campanu in abitati specializati chì li facenu vulnerabile à l'estinzione, mette in risaltu l'impurtanza di cunservà spezie apparentemente niche.
"A maiò parte di e margherite di roccia sò assai specializate è tendenu à esse assai ristrette in a so distribuzione è ponu esse vistu cum'è menu significativu per a sopravvivenza di l'ecosistema in generale. In a biologia evoluzionistica è in a biologia di cunservazione, l'organisimi specializati cù spazii geografichi stretti sò spessu cunsiderati lignaggi vulnerabili è sò stati ancu chjamati vittorie evolutive ", disse. "Una implicazione impurtante quì hè chì un gruppu di specialisti ecologichi chì crescenu nantu à scogliere sparse in abitati tropicali hà iniziatu sta radiazione maiò in u desertu. Dunque, in realtà mostra chì i specialisti ùn sò micca solu questi lignaggi vulnerabili à a fine di l'estinzione. Puderanu esse veramente fonti impurtanti per l'innuvazione in l'evoluzione ".
Lichter-Marck hè attualmente allargatu u so studiu di i pianti chì si sviluppanu nantu à scoglii di roccia à Hawai'i, induve parechje spezie endemichi rari campanu solu nantu à i lati di e muntagne ripide. Invece di scalà e scogliere precarie per ghjunghje à esemplari rari, però, spera di utilizà droni.