Coevoluzione e impollinazione

La coevoluzione delle piante da fiore e dei loro impollinatori animali presenta uno degli esempi più eclatanti di adattamento e specializzazione della natura. Dimostra anche come l’interazione tra due gruppi di organismi può essere una fonte di diversità biologica.

Le piante da fiore si adattano ai loro impollinatori, che a loro volta si adattano alle piante. Ciascuno degli organismi partecipanti presenta quindi un “bersaglio mobile” evolutivo., La relazione tra questi taxa lontanamente correlati è simbiotica nel senso ampio che caratterizza la vita e che dà origine all’alto grado di complessità e diversità che percepiamo in natura.

Se la regola in natura è “qualunque cosa funzioni”, le nostre osservazioni sono che molte cose funzionano e che ciò che funziona continua a cambiare. La nostra comprensione è che ogni specie si evolve a proprio vantaggio; in coevoluzione, questi due interessi personali si scontrano e accadono cose notevoli.,

Api

Per un esempio, le api sembrano essere particolarmente abili a percepire la simmetria bilaterale e i colori blu e giallo, e a manipolare parti di fiori. Quindi le piante impollinate dalle api sono soggette a una forte pressione selettiva favorendo la simmetria bilaterale e quei colori.

A loro volta, i fiori esercitano una pressione sulle api, favorendo la pelosità, la forma del corpo e il comportamento che trasferiscono efficacemente il polline. La specializzazione risultante può favorire una tendenza verso un rapporto esclusivo, che può essere a beneficio di ciascun partecipante.,

La pianta acquisisce la costanza dell’ape, che si specializza sulla specie particolare e facilita l’impollinazione di fiori specializzati e ampiamente distanziati. L’ape ottiene l’accesso esclusivo al nettare. La specializzazione può contribuire a sviluppare l’isolamento, spesso una componente della speciazione.

Un lungo sperone

La coevoluzione può essere complessa, coinvolgendo le interazioni di numerose caratteristiche, o in alcuni casi, può essere più semplice, come quando la pressione avanti e indietro che favorisce tubi floreali più lunghi e lingue di insetti o becchi di uccelli più lunghi può portare a estremi di ciascuno., I becchi di colibrì e i fiori lunghi e tubolari su alcune delle piante che impollinano sono spesso usati come esempi.

Charles Darwin descrisse un interessante caso di coevoluzione di piante a fiore impollinatore in Madagascar: l’orchidea stella, Angraecum sesquipedale, ha speroni lunghi un piede, con il nettario in punta. Nel 1862, quando Darwin esaminò questa orchidea, predisse che sarebbe stata trovata una falena dalla lingua lunga che l’avrebbe impollinata; nessuna falena con quella lunghezza estrema della lingua era nota all’epoca.,

Poi, nel 1903, fu dimostrato corretto quando fu scoperta una falena dalla lingua lunga, Xanthopan morganii praedicta. Era così chiamato perché il suo verificarsi era stato previsto.

Vento e acqua

Tra le piante vascolari, la maggior parte della diversità, di gran lunga, si trova tra le piante da fiore, il phylum vegetale più recente ad evolversi. La lista di controllo della Flora di Washington (http://biology.burkemuseum.org/herbarium/waflora/checklist.php) riporta 3.668 taxa (specie, sottospecie e varietà) nello Stato di Washington.

Una manciata (30) di queste sono conifere, e alcune altre (86) sono piante produttrici di spore come felci ed equiseti., Il resto sono essenzialmente tutte le piante da fiore.

Alcune di queste piante da fiore, come le erbe (345), i carici (197) e i giunchi (63), sono impollinati dal vento, anche se si ritiene che queste famiglie siano state derivate da antenati impollinati da insetti. Alcune specie sono impollinate dai colibrì e alcune (come i salici) sembrano utilizzare sia gli insetti che il vento. Ma la grande maggioranza delle piante da fiore dipende dagli insetti.,

Poiché le piante sono radicate sul posto, non possono viaggiare alla ricerca l’una dell’altra per lo scopo della fecondazione, e quindi le piante attraverso gli eoni sono riuscite solo quando si sono sviluppate strategie alternative.

Le piante più ancestrali, come le felci e i loro parenti più stretti, si affidano all’acqua: gli spermatozoi devono nuotare attraverso l’acqua fino alle cellule uovo ricettive. Il nuoto ha funzionato, e lo fa ancora, ma impone una seria restrizione spaziale. Un centimetro o giù di lì è una lunga nuotata per una singola cellula flagellata.,

Le conifere fecero un grande balzo in avanti quando sorse la capacità di ottenere il trasporto di cellule spermatiche all’interno dei grani di polline, che potevano essere disseminati dal vento. Il vento può trasportare miglia polline piuttosto che centimetri.

Anche l’impollinazione del vento ha una propria serie di limitazioni. Il ricettacolo di polline di una conifera è un piccolo bersaglio, e il vento soffia se lo farà. L’impollinazione del vento funziona bene solo quando vengono prodotti grandi volumi di polline e quando le piante crescono in concentrazioni abbastanza dense.,

Quell’abominevole mistero

Poi, circa 160 milioni di anni fa, in quello che Darwin chiamava “abominevole mistero”, apparvero le piante da fiore, anche se non raggiunsero il dominio nel mondo vegetale fino al momento in cui i dinosauri si estinsero.

Il trasporto del polline non era più limitato dalla capricciosità del vento, ma era condotto da organismi viventi, probabilmente inizialmente coleotteri. A differenza del vento, gli animali possono concentrarsi su una singola specie e percorrere lunghe distanze tra membri di individui scarsamente distribuiti., E fondamentale, a mio avviso, è che anche gli animali si stiano adattando, così come i fiori che impollinano.

Invece della semplice evoluzione di un organismo, incontriamo la coevoluzione, in cui due organismi diversi si evolvono ciascuno in risposta l’uno all’altro. Il risultato è stato infatti un’esplosione di biodiversità, sia nelle piante da fiore che negli animali che le impollinano.

Impollinatori e tipi di fiori

La tabella seguente presenta alcune delle caratteristiche generali degli impollinatori più comuni nello Stato di Washington e le caratteristiche delle piante che hanno coevoluto con loro., Queste sono generalizzazioni e vedrai molte eccezioni se guardi. Ma spero che queste relazioni tipiche aumenteranno la tua percezione delle interazioni tra le piante e gli animali intorno a te.

Impollinatore	Impollinatore caratteristiche	Tipico fiore tipi	Esempio, gli impianti
Colibrì	Lungo le bollette, altamente sviluppato capacità di percepire rosso, alta necessità metaboliche, capacità di librarsi.,	Fiori rossi o rossastri, lunghi tubi larghi, spesso pendenti o orizzontali, grandi ricompense di nettare.	Caprifoglio, ribes, salmonberry, columbine.
Api, tra cui bombi, api da miele e api solitarie	Percezione della simmetria bilaterale, dei colori blu e giallo e della luce ultravioletta; destrezza nel manipolare parti di piante, capacità di vibrare fortemente ronzando, necessità sia di nettare che di polline.,	Fiori con simmetria bilaterale, spesso nei toni del blu o del giallo, guide del nettare nello spettro ultravioletto, fiori che richiedono destrezza per aprire, a volte fiori a forma di campana.	Lupini, trifogli, orchidee, penstemons, ericadi (impollinazione buzz).
Farfalle	Alta nettare esigenze, richiedono la luce del sole per il volo, lunghe lingue	Colori vivaci, spesso fiori tubolari, nettare ricompense.	Phlox, euforbia, famiglia girasole.,
Falene	Spesso volano di notte, sensibili alla fragranza, capacità di librarsi.	Fiori bianchi o pallidi che possono aprirsi di notte e chiudersi durante il giorno, rilasciando fragranze, fiori pendenti o orizzontali	Catchfly, stickseed, tabacco selvatico.
Mosche, tra cui le zanzare	Attratti da odori (a volte sgradevole per gli esseri umani), generalisti.	Generalmente aperto fiori accessibili, spesso rilasciando odori mosche trovano attraente.	Molti compositi, sandworts, mostarde, lomatiums.,

Ristampato, con il permesso, da Douglasia, Volume 38, No. 2 Estate 2014. Washington Native Plant Society (www.wnps.org)