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研究人员调查鸟类灭绝和气候变化如何影响大西洋森林棕榈树的遗传多样性和保护

有一系列因素似乎会影响 juçara 棕榈树的生存，从中提取最优质的棕榈心 - 因此，最有价值。除了非法砍伐juçara和破坏大西洋森林的强大压力外，鸟类的灭绝和气候变化也可能导致该物种在野外灭绝。

动物灭绝的现象被科学家称为动物区系丧失。在植物群保护中，导致种子传播和气候变化的动物物种的丧失通常被忽视。这两个因素是由位于里奥克拉罗的圣保罗州立大学 (Unesp) 生态系的生物学家 Mauro Galetti 及其团队在多年研究中发现的。

棕榈心可以从几种棕榈树的茎中提取，但通常用于食用的有 juçara、桃棕榈和 açaizeiro（或 açaí）。 juçara 棕榈 (桉树) 原产于大西洋森林，而其他物种则来自亚马逊。

这三个物种之间的区别在于 juçara 有一个树干，而其他物种则形成团块。因此，当提取棕榈心时，juçara 棕榈死亡，而桃棕榈和 açaí 从主树干发芽，就像香蕉树一样。

另一个重要的区别是，juçara 需要 8 到 12 年才能生产出优质的棕榈心，而桃棕榈只需在种植后 18 个月即可提取。

因此，棕榈的 juçara 心脏的提取必然会导致成年个体的砍伐，最好是那些较大的个体（棕榈树可以达到 20 米的高度）。当成年个体被砍伐时，产生种子以分散发芽的植物就会减少。人口下降，甚至可能在当地灭绝。

正是由于所有这些原因，巴西棕榈树被列入了国家植物保护中心编制的巴西濒危植物红色名录。

juçara 的保护与大西洋森林生物多样性的维护直接相关。它的种子和果实是超过 48 种鸟类和 20 种哺乳动物的食物。巨嘴鸟、jacutingas、guans、画眉和arapongas 是种子传播的主要负责人，而刺豚鼠、貘、有领野猪、松鼠和许多其他动物从它们的种子或果实中受益。水果富含脂肪和抗氧化剂，这就是为什么它们如此受到动物的追捧。

Unesp 的研究人员发现，由于种子的破碎或破坏，种子传播者的数量加速减少。 栖息地 或通过非法捕获，是造成 juçara 遗传变异性损失的主要原因。当遗传变异性消失时，该物种将变得更加脆弱以应对未来的挑战，例如影响地球的气候变化。

在发表于 保护遗传学，来自 Unesp、戈亚斯联邦大学和圣克鲁斯州立大学的研究人员得出结论，当前的遗传多样性模式在 E. edulis 大西洋森林是过去数千年气候变化和人类活动的结合，例如对森林的破坏。 栖息地 以及传播种子的鸟类的灭绝。

在这项工作中，研究人员检测到，过去 10,000 年（自然历史过程）气候变化导致 juçara palm 的遗传多样性减少，而今天这一过程可以用大型食果鸟类的灭绝来解释（人为过程，是人类活动的结果）。

这一发现促使研究人员试图了解食果鸟类如何影响 juçara 的遗传分化过程。

在加莱蒂教授的实验室进行的研究已经证实，juçara 种子大小的减小（直径自然从 8 毫米到 14 毫米不等）与散布种子的大型鸟类在当地灭绝之间存在关系。

在杂志上发表的作品中 科学 2013 年，研究人员调查了分布在巴拉那州、圣保罗州、里约热内卢州、米纳斯吉拉斯州和巴伊亚州南部之间的大西洋森林的 22 个区域。他们发现，在有巨嘴鸟等大型食果鸟类的地区（兰帕斯托斯.), 贾克斯 (佩内洛普.) 和 jacutingas (i>Aburria jacutinga)，juçara 种子更大，超过 12 毫米。在那些只有较小的物种和具有较小喙的地区占主导地位，例如鹅口疮（Turdus spp.)，juçara 种子的直径不超过 9.5 毫米。

换句话说：在大西洋森林地区，那里有巨嘴鸟、关猴、蜘蛛猴（裸眼) 和 jacutingas 在当地因狩猎而灭绝，较大的种子不再散布，因为它们对于像鹅口疮这样的小型食果动物来说太大了，它们只能吞下小种子。未被鸟类食用的种子不会发芽，也就是说，juçara 依赖鸟类来维持其种群。

种子大小的这种差异可能看起来很小，但事实并非如此。这对保护棕榈树很重要。 “这是因为较小的种子更容易失水，因为它们的表面积较小，这使得棕榈树对干旱期的增加更敏感，这应该会随着气候变化而增加它们的频率”，Galetti 解释说。

研究人员发现，在 Rio Claro 附近的森林中，小种子的 juçaras 占主导地位，在 2014 年严重干旱之后，它们根本没有发芽。

“动物区系丧失造成的选择压力如此之大，以至于在某些地区，较大的 juçara 种子只用了 50 年就消失了。这种选择在基因水平上是否可以察觉？正是这一发现导致了我们的新工作”，加莱蒂大学的博士生生物学家卡罗琳娜·达席尔瓦·卡瓦略说。

在 2016 年发表的一项研究中 科学报告，从组 自然，Unesp 小组表明，动物区系丧失不仅会改变 juçara 种子的表型变异性（大小），还会导致 Euterpe edulis 种群的进化变化，也就是说，在它的基因型中。

该研究得到了圣保罗州 (Fapesp) 研究支持基金会的支持，主题项目是“大西洋森林动物区系丧失的生态后果”和定期援助“生物多样性研究的新采样方法和统计工具：整合运动”生态与人口和社区生态”。

“在这项工作中，我们想知道大型食果鸟类的灭绝是否会导致棕榈心的基因变化。然而，我们知道历史因素也会影响棕榈心的遗传多样性。因此，我们建立了一组假设并评估了哪个过程最能解释不同种群之间遗传多样性的模式。 E. edulis，”卡瓦略说。

该研究考虑了可能影响 juçara palm 种群遗传变化的三个主要变量。首先，包括散布 juçara 种子（动物区系丧失）的大型食果剂损失的数据。

二、不同种群的生物地理起源数据 E. edulis.调查了生长在热带雨林、更茂密和更潮湿的森林、常绿树叶中的棕榈树种群与生长在半落叶、更开阔和干燥地区、植被季节性脱落的棕榈树种群之间的差异。

还研究了大西洋森林破碎化在改变 juçara 基因型变异性方面的作用。森林破碎化会导致种群规模的急剧减少和种群空间隔离度的增加，从而降低它们的遗传多样性。

“我们的工作清楚地显示了在有和没有大型鸟类的地方棕榈树之间的遗传差异，我们得出结论，大型食果动物的灭绝正在改变棕榈树心的进化，”卡瓦略补充道。

这种遗传差异与种子大小有关吗？ “我们还不知道。我们没有达到分析 juçara 基因组学以找出哪些基因导致种子大小变化的地步。我们可以说的是，动物区系丧失改变了自然选择，因为只有小的 juçara 种子会被分散，并且还会影响植物的遗传学，”Galetti 说。

考虑到目前已经发现的一切，是否有可能扭转这种局面？换句话说，在气候变化面前，是否有可能保证只有小种子的人群能够存活下来？

研究人员现在正在寻求恢复受到损害的 juçara 种子大小的遗传多样性和可变性。

“在许多自然区域，如果我们不进行干预，棕榈心种群可能会随着气候变化而消失，因为小种子会失去更多的水分并且不会发芽。换句话说，在炎热干燥的年份，种子不会发芽，”加莱蒂说。

“在该项目的这个新阶段，我们希望评估在大型种子传播者已经灭绝的种群中恢复遗传变异性和种子大小的最佳方法。有大种子和小种子的区域。然而，鉴于没有较大的鸟类，只有大的种子没有被散布。还有一些地方，大种子已经消失了。因此，我们正在分析简单地重新引入大型鸟类是否足以保证棕榈心种子的完全恢复，或者我们是否需要其他更有效的恢复策略，”卡瓦略说。

“如果没有棕榈的 juçara 心脏，大西洋森林就会变得贫瘠，因为 juçara 为森林中最大的种子传播者提供食物”，Galetti 评论道。 “在向农民和苗圃维护人员讲授这个问题时，他们很快告诉我，从现在开始，他们将选择较大的种子并用这些种子生产幼苗，”加莱蒂说。

juçara 棕榈的生态学研究在 Galetti 的科学轨迹中占据中心位置。 “我在 1986 年毕业时就开始研究种子传播，获得 Fapesp 奖学金。我研究了哪些鸟类会分散并捕食 juçara 种子。这是我们所有进一步研究的基础，因为我们在关于食果动物 - 棕榈心相互作用的自然历史方面拥有坚实的基础，并且我们非常有信心地说哪些是 juçara 的最佳传播者，“他说。

文章：

气候稳定性和当代人类影响影响巴西大西洋森林热带棕榈树的遗传多样性和保护状况 （doi：10.1007/s10592-016-0921-7），作者：Carolina da Silva Carvalho、Liliana Ballesteros-Mejia、Milton Cezar Ribeiro、Marina Corrêa Côrtes、Alesandro Souza Santos 和 Rosane Garcia Collevatti：//link.springer。 /10.1007/s10592-016-0921-7。

动物区系丧失导致热带棕榈树的微进化变化 (doi:10.1038/srep31957)，作者：Carolina S. Carvalho、Mauro Galetti、Rosane G. Colevatti 和 Pedro Jordano：//www.nature.com/articles/srep31957。

鸟类的功能性灭绝推动了种子大小的快速进化变化 (doi: 10.1126/science.1233774)，作者：Mauro Galetti、Roger Guevara、Marina C. Cortes、Rodrigo Fadini、Sandro Von Matter、Abraão B. Leite、Fábio Labecca、Thiago Ribeiro、Carolina S. Carvalho、Rosane G. Collevatti、 Mathias M. Pires、Paulo R. Guimarães Jr.、Pedro H. Brancalion、Milton C. Ribeiro 和 Pedro Jordano。 2013 年：//science.sciencemag.org/content/340/6136/1086。

资料来源：Peter Moon，来自 FAPESP 机构