Impollinatori di colibrì. Shutterstock / Ondrej Prosicky

I fiori delle piante impollinate dagli animali mostrano alcune delle variazioni più sorprendenti della natura in termini di colore, profumo e forma. Ma come si è evoluta questa straordinaria diversità?

Gran parte della storia è l'adattamento agli animali da cui dipendono per la riproduzione. Si ritiene che molti tratti floreali siano adattamenti per attrarre e "adattare" i loro impollinatori per un trasferimento ottimale del polline.

Per comprendere il quando e il come dell'evoluzione di queste caratteristiche floreali, i biologi hanno spesso bisogno di affidarsi alla ricostruzione del passato, deducendo le condizioni che hanno portato ai cambiamenti evolutivi. Ma un'alternativa interessante è usare le modifiche recenti.

Quando i miei colleghi e io abbiamo esaminato in dettaglio, in un nuovo studio, abbiamo scoperto che i fiori digitali naturalizzati - portati nelle Americhe circa 200 anni fa - sono cambiati rispetto ai nativi in ​​Europa. Questo cambiamento è coerente con l'aggiunta di colibrì come impollinatori, in meno di 85 generazioni dall'introduzione.

I guanti digitali sono familiari e amati fiori selvatici nella loro gamma nativa, originariamente limitata all'Europa. Durante il XIX secolo furono introdotti in molte aree del mondo, molto probabilmente da appassionati giardinieri inglesi.

Spostando le piante in tutto il mondo, noi esseri umani abbiamo inavvertitamente avviato esperimenti trans-continentali, testando i ruoli cruciali degli impollinatori nel successo riproduttivo delle piante e nell'evoluzione dei fiori. Quando le piante vengono introdotte in nuove aree e ampliano la loro gamma, spesso si trovano ad affrontare un nuovo ambiente senza impollinatori.

In altri casi, come la comune digitale o Digitalis purpurea, possono essere aggiunti nuovi impollinatori. In questo caso, i colibrì, un gruppo completamente nuovo di impollinatori, sono stati aggiunti al catalogo dei visitatori di fiori in parti della nuova gamma ampliata.

In Europa, le digitali sono impollinate esclusivamente da bombi con lunghe lingue, gli unici insetti in grado di raggiungere la ricompensa del nettare prodotta alla base del tubo floreale. Ma una volta che le digitali sono state naturalizzate nelle Americhe, i colibrì sono entrati in scena.

Digitali ostili

Nei loro paesi nativi, le digitali hanno una serie di strategie che le rendono specializzate nei loro impollinatori di calabrone. Anche se i fiori sembrano accessibili a qualsiasi visitatore, gli insetti più piccoli e persino i bombi dalla lingua corta non possono accedere al nettare. È nascosto da un tubo, chiamato corolla, che si restringe sempre più verso il nettare alla base.

I fiori sono inoltre dotati di una serie di lunghi peli che fungono da barriera per le piccole api e mosche quando cercano di entrare nel fiore, perché si impigliano e si arrendono.

Queste caratteristiche floreali, tuttavia, non impediscono ai colibrì di visitare. Per molti versi le digitali sono perfette per l'impollinazione dei colibrì. Ogni fiore produce una grande quantità di nettare e crescendo in grandi stand offrono la provvista di cui i colibrì hanno bisogno per sostenere le loro elevate esigenze energetiche.

 I bombi dalla lingua lunga possono raggiungere il nettare in profondità all'interno delle digitali. Shutterstock / Ian Dyball

Evoluzione di Foxglove

Per il nostro studio, ci siamo concentrati sulle popolazioni digitali in Colombia, Costa Rica e quelle autoctone nel Regno Unito. Nelle regioni tropicali, le popolazioni sono limitate ad altitudini superiori a 2,200 metri (7,200 piedi) di altitudine, dove è fresco e umido tutto l'anno. I bombi sono ancora i visitatori floreali più frequenti, ma i colibrì possono fare fino al 27% delle visite. Abbiamo testato se i colibrì fossero efficaci impollinatori delle digitali e abbiamo scoperto che sono anche più efficaci delle api nel trasferire il polline ai fiori.

Studiando i fiori, abbiamo scoperto che il tubo in cui si accumula il nettare è ora notevolmente più grande nelle popolazioni in cui sono presenti i colibrì, rispetto alle popolazioni native del Regno Unito. Abbiamo anche scoperto che le piante con fiori con tubi più grandi hanno un maggiore successo riproduttivo in tutte le popolazioni naturalizzate in cui abbiamo esaminato, un'indicazione che i fiori più lunghi sono favoriti dalla selezione naturale.

Ciò era coerente nelle popolazioni colombiane e costaricane, il che è importante perché rappresentano due introduzioni indipendenti di guanti digitali dall'Europa intorno al 1850. Abbiamo prove preliminari da marcatori molecolari che le digitali nei due paesi sono geneticamente distinte. Il Sud e il Centro America sono separati da una fitta foresta pluviale di pianura impenetrabile per le digitali, quindi è estremamente improbabile che le piante possano essere colonizzate da una regione all'altra.

Il fatto che vediamo gli stessi cambiamenti floreali e la stessa direzione di selezione in entrambe le regioni dopo l'aggiunta dei colibrì fornisce una forte prova che stiamo assistendo ad un rapido adattamento al nuovo ambiente impollinatore. Nel nostro prossimo studio, speriamo di confermare che la selezione che vediamo è in effetti imposta dai colibrì.

Il caso delle digitali suggerisce che in alcuni casi, le piante potrebbero essere resistenti ai cambiamenti nei loro impollinatori, se gli viene concesso abbastanza tempo in un mondo in cui sia le piante che gli animali sono costretti a muoversi, espandersi o ritirarsi. Tuttavia, in molti casi, le piante stanno perdendo i loro impollinatori invece di acquisirne di nuovi. Studiare tutti i casi ci aiuta a capire meglio l'evoluzione delle piante.

Circa l'autore

Maria Chiara Castellanos, Docente di Evoluzione, Comportamento e Ambiente, Università del Sussex

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Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.