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