Hummingbird-bestuivers. Shutterstock / Ondrej Prosicky

Bloemen van door dieren bestoven planten vertonen enkele van de meest verbazingwekkende variatie in kleur, geur en vorm van de natuur. Maar hoe is deze opmerkelijke diversiteit geëvolueerd?

Een groot deel van het verhaal is de aanpassing aan de dieren waarvan ze afhankelijk zijn voor de voortplanting. Aangenomen wordt dat veel bloemkenmerken aanpassingen zijn om hun bestuivers aan te trekken en te ‘passen’ voor een optimale overdracht van pollen.

Om het wanneer en hoe van de evolutie van deze florale kenmerken te begrijpen, moeten biologen vaak vertrouwen op het reconstrueren van het verleden, waarbij ze de omstandigheden afleiden die tot de evolutionaire veranderingen hebben geleid. Maar een interessant alternatief is om recente wijzigingen te gebruiken.

Toen mijn collega's en ik in detail keken, in een nieuwe studieontdekten we dat genaturaliseerde vingerhoedskruidbloemen - ongeveer 200 jaar geleden naar Amerika gebracht - zijn veranderd in vergelijking met autochtonen in Europa. Deze verandering is consistent met de toevoeging van kolibries als bestuivers, in minder dan 85 generaties sinds de introductie.

Foxgloves zijn bekend en geliefde wilde bloemen in hun oorspronkelijke verspreidingsgebied, oorspronkelijk beperkt tot Europa. In de 19e eeuw werden ze in veel delen van de wereld geïntroduceerd, waarschijnlijk door enthousiaste Engelse tuiniers.

Door planten over de hele wereld te verplaatsen, begonnen wij mensen per ongeluk transcontinentale experimenten, waarbij we de cruciale rol van bestuivers in het reproductief succes van planten en de evolutie van bloemen testten. Wanneer planten in nieuwe gebieden worden geïntroduceerd en hun assortiment uitbreiden, worden ze vaak geconfronteerd met een nieuwe omgeving zonder bestuivers.

In andere gevallen, zoals het gewone vingerhoedskruid of Digitalis purpureakunnen nieuwe bestuivers worden toegevoegd. In dit geval zijn in delen van het nieuwe uitgebreide assortiment kolibries, een geheel nieuwe groep bestuivers, aan de catalogus van bloemenbezoekers toegevoegd.

In Europa worden vingerhoedskruid uitsluitend bestoven door hommels met lange tongen - de enige insecten die de nectarbeloning kunnen bereiken die wordt geproduceerd aan de basis van de bloemenbuis. Maar toen vingerhoedskruid eenmaal in Amerika genaturaliseerd werd, kwamen kolibries in beeld.

Onvriendelijke vingerhoedskruid

In hun geboorteland hebben vingerhoedskruid een reeks strategieën waardoor ze zich specialiseren in hun hommelbestuivers. Hoewel de bloemen er toegankelijk uitzien voor elke bezoeker, hebben kleinere insecten en zelfs hommels met een korte tong geen toegang tot de nectar. Het wordt verborgen door een buis, de bloemkroon genaamd, die steeds meer vernauwd wordt naar de nectar aan de basis.

De bloemen zijn ook uitgerust met een reeks lange haren die fungeren als een barrière voor kleine bijen en vliegen wanneer ze proberen de bloem in te lopen, omdat ze verstrikt raken en het opgeven.

Deze florale kenmerken verhinderen echter niet dat kolibries op bezoek komen. In veel opzichten zijn vingerhoedskruid perfect voor de bestuiving van kolibries​ Elke bloem produceert een grote hoeveelheid nectar en door te groeien in grote stands bieden ze het aanbod dat kolibries nodig hebben om aan hun hoge energetische eisen te voldoen.

 Hommels met lange tong kunnen de nectar diep in vingerhoedskruid bereiken. Shutterstock / Ian Dyball

Vingerhoedskruid evolutie

Voor onze studie hebben we ons gericht op vingerhoedskruidpopulaties in Colombia, Costa Rica en inheemse in het VK. In de tropische regio's zijn de populaties beperkt tot hoogtes van meer dan 2,200 meter (7,200 voet), waar het het hele jaar door koel en nat is. Hommels zijn daar nog steeds de meest frequente bloemenbezoekers, maar kolibries kunnen tot 27% van de bezoeken afleggen. We hebben getest of de kolibries effectieve bestuivers van vingerhoedskruid waren, en ontdekten dat ze zelfs effectiever zijn dan de bijen in het overbrengen van stuifmeel naar bloemen.

Bij het bestuderen van de bloemen ontdekten we dat de buis waar de nectar zich ophoopt nu aanzienlijk groter is in de populaties waar kolibries aanwezig zijn, vergeleken met de inheemse populaties in het VK. We ontdekten ook dat planten met bloemen met grotere buizen een hoger reproductiesucces hebben in alle genaturaliseerde populaties waar we keken - een indicatie dat de langere bloemen de voorkeur genieten van natuurlijke selectie.

Dit was consistent in de Colombiaanse en Costa Ricaanse populaties - wat belangrijk is omdat ze twee onafhankelijke introducties van vingerhoedskruid uit Europa rond 1850 vertegenwoordigen. We hebben voorlopig bewijs van moleculaire merkers dat vingerhoedskruid in de twee landen genetisch verschillend is. Zuid- en Midden-Amerika worden gescheiden door dicht laaglandregenwoud dat ondoordringbaar is voor vingerhoedskruid, dus het is uiterst onwaarschijnlijk dat de planten vanuit de ene regio naar de andere hebben gekoloniseerd.

Het feit dat we in beide regio's dezelfde bloemveranderingen en richting van selectie zien na de toevoeging van kolibries, bewijst sterk dat we getuige zijn van een snelle aanpassing aan de nieuwe bestuiversomgeving. In onze volgende studie hopen we te bevestigen dat de selectie die we zien in feite wordt opgelegd door de kolibries.

Het geval van de vingerhoedskruid suggereert dat planten in sommige gevallen veerkrachtig kunnen zijn tegen veranderingen in hun bestuivers, als ze voldoende tijd krijgen in een wereld waarin zowel planten als dieren worden gedwongen zich te verplaatsen, uit te breiden of terug te trekken. In veel gevallen verliezen planten echter hun bestuivers in plaats van nieuwe. Door alle gevallen te bestuderen, kunnen we de evolutie van planten beter begrijpen.

Over de auteur

Maria Clara Castellanos, Docent Evolutie, Gedrag en Milieu, University of Sussex

ING

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.