Adaptarea plantelor la schimbările climatice va fi tot mai dificilă, ca urmare a declinului numeric al speciilor animale ce le împrăştie seminţele

Imaginaţi-vă un arbore matur cu o coroană masivă, spre exemplu un stejar, arțar sau smochin. Cum se reproduce acesta astfel încât vlăstarii săi să nu crească în umbră, luptându-se pentru lumină?

Răspunsul ține de modul de împrăştiere al semințelor.

Plantele au dezvoltat o multitudine de strategii pentru împrăștierea semințelor la o distanță cât mai mare de ele. Unele produc semințe ce se lasă purtate de curenții de aer, iar unii arbori au fructe care realmente explodează cumva, lansându-şi semințele în aer.

Mai mult de jumătate din totalitatea plantelor se bazează pe fauna sălbatică pentru răspândirea semințelor. Aceasta se întâmplă, cel mai adesea, în momentul în care animalele consumă fructele plantelor pentru a le elimina mai apoi seminţele prin sistemul excretor.

În pădurile tropicale animalele sunt cele care asigură răspândirea semințelor pentru aproximativ 90% din speciile de copaci.

Credit: Lisa Hupp, USFWS/Flickr

În prezent, ritmul în care Pământul pierde specii este unul accelerat, conducând spre ceea ce ar putea reprezenta cea de-a șasea extincție în masă din istorie.

Într-un studiu recent am examinat implicațiile acestor pierderi asupra răspândirii semințelor, concentrându-ne asupra păsărilor și mamiferelor care împrăștie seminţele plantele cu fructe cărnoase.

Am estimat modul în care împrăştierea semințelor ajută plantele să-și modifice arealul geografic pentru a ajunge în zone propice pentru dezvoltare, un mecanism crucial pentru a face față schimbărilor climatice.

În situația în care cantitatea de semințe împrăștiată nu este suficientă pe baza condiţiilor climatice, precum temperatura sau precipitațiile, necesare plantei respective, atunci planta poate ajunge în medii în care supraviețuirea sa se va dovedi dificilă.

În cele din urmă, acest fenomen ar putea conduce la pierderea unor specii de plante, dar şi a importanţei pe care o au acestea în ecosistemul general, fie că vorbim de alimente sau stocarea carbonului.

O nouă eră pentru migrația plantelor

Relația dintre plante și mecanismele de împrăştiere a semințelor s-a schimbat de-a lungul timpului.

Fructele de pădure din California nu mai sunt consumate de urșii grizzly, care au dispărut acum mai bine de un secol. În insula Madagascar, semințele nu mai sunt purtate în stomacurile lemurilor mari cât o gorilă, pentru că aceștia au dispărut acum 2300 de ani. În Franța, seminţele plantelor nu se mai agață de coama leilor sau de copitele rinocerilor, specii care cândva umpleau zona, așa cum stau dovadă picturile rupestre.

În prezent, deplasarea animalelor care contribuie la răspândirea seminţelor plantelor este adesea limitată de drumuri, ferme sau zone industrializate.

În special pentru majoritatea plantelor cu semințe mari, care au nevoie de animale de dimensiuni peste medie, precum tapiri, elefanți, pentru a le împrăștia seminţele, aceste schimbări conduc la o reducere semnificativă a capacității de împrăștiere a seminţelor și, în consecință, la o îngreunare a deplasării plantelor.

Cercetările efectuate de echipa noastră, dar și cele ale altor colegi, au scos la iveală consecințele ecologice nefaste care se manifestă atunci când dispar aceste elemente care contribuie la împrăştierea seminţelor plantelor.

Estimarea pierderilor

Doar o mică parte din miile de specii care contribuie la răspândirea seminţelor și din zecile de mii de plante au fost cercetate în mod direct. Multe astfel de specii au dispărut sau sunt atât de rare încât nu au cum să fie studiate.

Pentru depășirea acestei probleme, am adunat date din studii deja publicate care arătau ce pasăre sau mamifer consumă un anumit fruct, cât de departe răspândesc semințele sau care sunt efectele pe care le are sistemul lor digestiv asupra semințelor. Acești trei factori contribuie la o dispersare eficientă a seminţelor: o sămânță trebuie să fie îndepărtată de planta-mamă, astfel încât să supraviețuiască pentru a înmuguri.

În continuare, ne-am folosit de învăţarea maşină pentru a genera predicții pentru dispersarea semințelor, bazându-ne pe trăsăturile fiecărei specii. (N.t. Învăţarea maşină este o ramură din știința inteligenței artificiale care urmăreşte să le confere mașinilor capacitatea de a „învăța”. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor algoritmi care identifică modele pe baza datelor primite, astfel încât maşinile să poată lua decizii şi să facă predicţii, adică să devină „inteligente”).

Astfel, datele despre un sturz de dimensiuni medii din America de Nord ne pot ajuta să simulăm modul în care un sturz de dimensiuni medii din Asia ar putea răspândi semințele, chiar dacă specia asiatică nu a fost cercetată în mod direct.

Folosindu-ne de această metodă, am putut estima împrăştierea semințelor la fiecare specie de pasăre sau mamifer, chiar și pentru speciile rare sau dispărute pentru care nu mai există niciun fel de date.

Ultimul pas a fost să comparăm actuala răspândire a semințelor cu ceea ce s-ar fi putut întâmpla dacă extincțiile sau reducerea numărului speciilor nu ar fi avut loc.

Pentru plantele cu fructele cărnoase, estimăm că 60% mai puține semințe sunt răspândite suficient de departe, pe fondul pierderilor de mamifere și păsări. Mai mult, dacă dispar specii ca bonobii, elefanții de savană sau bucerotidele, atunci declinul se măreşte cu încă 15%.

Impactul declinului numeric al acestor specii, care contribuie la dispersia semințelor, a fost mai amplu în America de Nord, Europa și partea de sud a Americii de Sud. Pierderile viitoare vor avea și ele un impact semnificativ în zone din Asia de Sud-Est sau Madagascar.

Cu tot mai puține specii care să le răspândească semințele, tot mai puține plante vor ajunge suficient de departe pentru a se adapta la schimbările climatice.

Pădurile sunt protejate prin răspândirea semințelor plantelor

Împrăştierea semințelor ajută pădurile sau alte ecosisteme naturale să se refacă în urma diverselor perturbări, precum incendiile de vegetație sau despăduririle. Aceasta înseamnă că mamiferele și păsările joacă un rol crucial în susținerea vegetației naturale.

Pentru cele mai multe dintre pădurile de pe glob, refacerea se face mai degrabă prin răspândirea semințelor și regenerarea naturală decât prin intervenția omului. Împrăștierea semințelor de către animale este importantă în mod special pentru pădurile tropicale, care se pot reface relativ rapid în urma despăduririlor sau incendiilor.

Speciile care răspândesc semințele susţin biodiversitatea prin faptul că un număr mare de specii de plante își transmit mai departe moștenirea genetică.

Ecosistemele care conțin multe specii de plante cu tipare genetice diversificate sunt mult mai pregătite pentru a supraviețui neprevăzutului şi pentru asigurarea funcțiilor pe care omul se bazează, precum stocarea carbonului, producerea de alimente sau cherestea, filtrarea apei sau controlul inundațiilor și eroziunii.

Totuși, există posibilitatea de a spori împrăștierea semințelor. Asigurarea conectivității dintre habitatele similare ajută la migrația speciilor.

Refacerea populațiilor de specii esențiale pentru răspândirea seminţelor poate, de asemenea, ajuta, iar modelele globale de răspândire a semințelor, cum este cel propus de noi, îi pot determina pe oamenii de știință și administratorii de terenuri să se gândească la speciile care răspândesc seminţele plantelor ca la un sistem natural de control al schimbărilor climatice.

Traducere de Vlad Constantin VOINEA după With fewer animals to spread their seeds, plants could have trouble adapting to climate change