Impollinatori in declino, le piante rischiano di perdere la capacità di adattarsi al clima

Il cambiamento climatico e il declino degli impollinatori potrebbero spingere le piante in direzioni evolutive differenti, rendendo più difficile la loro capacità di rispondere rapidamente alle nuove condizioni ambientali.

A suggerirlo è uno studio condotto da ricercatori dell’Università del Michigan e dell’Università di Toronto sulle morning glory, piante del genere Ipomoea. La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Evolution Letters, ha rilevato una drastica riduzione della velocità con cui una popolazione selvatica riesce ad adattarsi.

Il dato più significativo è il crollo del 96% registrato nell’arco di soli nove anni. Nella popolazione originaria il tasso di adattamento era stimato intorno al 76% di quello teoricamente possibile in assenza dei vincoli determinati dalle relazioni tra i diversi caratteri. Nella generazione successiva, il valore era sceso a circa il 9%.

Fiori più grandi, ma una minore capacità di adattamento

Alla base del fenomeno vi sarebbe un conflitto tra due caratteristiche che possono risultare entrambe vantaggiose per la pianta.

Da una parte, fiori più grandi possono aumentare la capacità della pianta di attirare gli impollinatori. Dall'altra, una fioritura anticipata rappresenta un'importante risposta adattativa alle variazioni delle condizioni climatiche, in particolare della temperatura e delle precipitazioni.

Nel corso dello studio, tuttavia, dimensione del fiore e periodo di fioritura sono diventati sempre più strettamente associati. Questa correlazione genetica, definita dagli studiosi come covarianza, può limitare la libertà evolutiva della pianta: la selezione che favorisce un carattere finisce per condizionare anche l'evoluzione dell'altro.

«La pianta non sta esaurendo il proprio carburante evolutivo», ha spiegato Regina Baucom, docente del Dipartimento di Ecologia ed Evoluzione dell'Università del Michigan. Il problema, secondo la ricercatrice, è che la popolazione sembra essere sempre più vincolata lungo una traiettoria che favorisce l'attrazione degli impollinatori, potenzialmente a scapito dell'adattamento climatico.

La ricerca sulle popolazioni selvatiche

Lo studio è stato condotto da Sasha Bishop, recentemente dottorata all'Università del Michigan, insieme al ricercatore dell'Università di Toronto John Stinchcombe.

Per verificare come fosse cambiata la capacità evolutiva della popolazione, i ricercatori hanno coltivato piante ottenute da semi raccolti in natura in due momenti differenti, a distanza di nove anni.

Sono stati analizzati diversi caratteri potenzialmente sottoposti alla pressione esercitata dal clima o dagli impollinatori: la data della prima fioritura, le dimensioni dei fiori, la quantità di zuccheri nel nettare, la durata della fioritura e la distanza tra antere e stigma, ovvero rispettivamente la struttura che produce il polline e quella deputata a riceverlo.

L'analisi non si è limitata a valutare ciascun carattere separatamente. I ricercatori hanno utilizzato una statistica indicata con la lettera R, che consente di stimare la velocità di adattamento tenendo conto delle relazioni tra più caratteristiche contemporaneamente.

È proprio questo approccio ad aver evidenziato il crescente vincolo evolutivo tra dimensione del fiore e periodo di fioritura.

Il cambiamento climatico mette alla prova la fenologia

La data di fioritura è particolarmente importante nell'adattamento delle piante al cambiamento climatico. Temperature e precipitazioni possono modificare la durata delle stagioni e alterare il momento in cui le piante devono germogliare, fiorire e riprodursi.

Secondo gli autori, nelle popolazioni analizzate si sono effettivamente verificati cambiamenti climatici durante il periodo considerato. In condizioni normali, la variabilità genetica presente nella popolazione dovrebbe consentire alla selezione naturale di favorire gli individui capaci di modificare il proprio ciclo di sviluppo.

Il problema è che questa capacità può essere limitata quando altri fattori esercitano una pressione selettiva più forte.

«Esistono letteralmente migliaia di studi che dimostrano quanto la fenologia della fioritura sia una via adattativa importante rispetto al cambiamento climatico», ha sottolineato Bishop, evidenziando il ruolo delle variazioni di temperatura e precipitazioni.

Non manca la variabilità genetica

Uno degli aspetti più interessanti dello studio è che il rallentamento dell'evoluzione non sembra essere dovuto alla perdita della variabilità genetica.

Le popolazioni più recenti presentavano infatti ancora una considerevole diversità genetica, cioè la materia prima necessaria perché la selezione naturale possa produrre cambiamenti evolutivi.

Il problema sarebbe quindi diverso: non una carenza di «carburante evolutivo», ma un crescente vincolo imposto dalle interazioni tra i diversi caratteri.

Questo risultato mette in discussione l'idea secondo cui una popolazione dotata di sufficiente variabilità genetica possa necessariamente adattarsi rapidamente a un ambiente in trasformazione. La presenza della variabilità non garantisce infatti che tutte le traiettorie evolutive siano ugualmente accessibili.

Un problema anche per l'agricoltura

Le morning glory sono considerate in molti contesti piante infestanti e possono creare problemi alle colture agricole. Per questo, secondo gli autori, comprendere la loro capacità di adattamento può avere implicazioni anche per l'agricoltura.

È però difficile prevedere in quale direzione evolverà il fenomeno. Una pianta meno capace di adattarsi alle variazioni climatiche potrebbe diventare meno competitiva. Al contrario, una maggiore pressione degli impollinatori potrebbe favorire caratteristiche che, indirettamente, ne rafforzano la capacità riproduttiva.

«È difficile prevedere se questo renderà l'infestante un problema maggiore o minore per gli agricoltori», ha osservato Baucom, sottolineando che proprio questa imprevedibilità rappresenta uno degli elementi più importanti della ricerca.

Un ulteriore effetto della crisi degli impollinatori

Lo studio inserisce così il declino degli impollinatori in un quadro più ampio di trasformazione degli ecosistemi determinata dalle attività umane.

Il riscaldamento globale non rappresenta infatti l'unica pressione esercitata sulle popolazioni selvatiche. La trasformazione degli habitat naturali, l'espansione delle attività agricole e l'uso diffuso di pesticidi ed erbicidi hanno modificato profondamente gli ambienti in cui piante e insetti si sono evoluti.

La conseguenza potrebbe essere un vero e proprio disallineamento tra la velocità con cui cambia l'ambiente e quella con cui le popolazioni riescono ad evolvere.

La teoria evolutiva prevede che, in presenza di una forte pressione selettiva e di sufficiente variabilità genetica, le popolazioni possano modificarsi rapidamente. In natura, tuttavia, numerose popolazioni stanno mostrando segnali di declino, strozzature genetiche o difficoltà ad adeguarsi alle nuove condizioni.

Il caso delle morning glory suggerisce che anche quando il potenziale genetico rimane disponibile, le pressioni selettive possono indirizzare l'evoluzione verso una sola soluzione, riducendo la capacità di rispondere contemporaneamente a più cambiamenti ambientali.

Il declino degli impollinatori, dunque, potrebbe non limitarsi a ridurre la riproduzione delle piante. Potrebbe anche modificare la direzione stessa della loro evoluzione, rendendo più difficile l'adattamento a un clima sempre più variabile.