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授粉者減少造成植物演化

 

野生堇菜。
圖片來源:維基百科

過去這些年,或許是因為棲息地減少、都市化程度增加、全球暖化、極端氣候、農藥使用等原因,許多研究都提到昆蟲的數量減少。一項研究發現,昆蟲種類的整體數量每年約下降0.3%。這個數字雖然看似不高,但它指出了包括常見物種在內的顯著損失,並暗示某些稀有物種的處境可能更為嚴峻(van Klink et. al., 2023)。而2020年的一項綜合分析,涵蓋了166項研究,估計全球昆蟲族群平均每年下降約0.9%。這項分析顯示昆蟲數量的下降是不均勻的,即使在相同的環境中,下降的速度也各不相同(van Klink et. al., 2020)。

當然,在這些消失的昆蟲中,也包括了授粉者(pollinators),其中最嚴重的大概就是蜜蜂了。在美國,蜂蟎(varroa destructor mites)可能是主要的原因,在2022-2023之間造成了40.7%至56.0%的蜂群損失。

授粉者的減少,對植物會造成什麼樣的影響呢?最近的一個研究提供了答案。

研究團隊研究了巴黎地區四個自然群落的野生堇菜(Viola arvensis,為一年生植物,具有混合交配系統,自交兼容),分別於1990年代和2000年代在巴黎盆地的農田中採樣,2021年再次採樣。

每個族群的32個F0植物從葉片中萃取DNA並使用微衛星標記進行基因分型,進行分析以評估遺傳多樣性和自交率的變化。另外,研究團隊還測量了各種形態特徵,包括花冠長度、唇瓣寬度、距長和萼片長度、開花日期、花數、花蜜量和植株的素質特徵。研究團隊也透過比較有無傳粉者情況下的種子產量,評估了繁殖特徵。

另外,研究團隊也把F1植物暴露於商業熊蜂巢穴,以評估傳粉者的偏好。

結果發現,根據11個微衛星標記,祖先和後代人口在等位基因豐富度或遺傳多樣性上沒有顯著差異,除了其中一個地點略有減少。但是,研究團隊觀察到除了一個地點以外,所有地點的自交率均有一致的增加,平均增加27%。

雖然產生種子的能力並未受到影響,但研究團隊發現這些野生堇菜的花朵的花冠變得更小、更不明顯,花蜜產量減少,而這些造成了它對熊蜂吸引力降低。

授粉者的減少可能導致授粉大幅下降,這對野生植物多樣性的維護、更廣泛的生態系統穩定性、作物生產、糧食安全和人類福祉有著重大的負面生態和經濟影響。甚至有報導指出,全球授粉者的損失已經導致了每年大約50萬的早逝死亡案例,原因是減少了健康食品(如堅果、豆類、水果和蔬菜)的供應,以及這些食品價格的上升。需要指出的是,大約四分之三的作物需要授粉,但許多昆蟲的族群正在急劇減少。

參考文獻:

van Klink, R., Bowler, D.E., Gongalsky, K.B. et al. Disproportionate declines of formerly abundant species underlie insect loss. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06861-4

Roel van Klink et al. ,Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances. Science 368, 417-420(2020).DOI:10.1126/science.aax9931

Samson Acoca‐Pidolle et al, Ongoing convergent evolution of a selfing syndrome threatens plant–pollinator interactions, New Phytologist (2023). DOI: 10.1111/nph.19422

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