ต้นปาล์มที่สกัดเอาหัวใจของจูซาร่าออกมาอาจใกล้สูญพันธุ์ในธรรมชาติ

นักวิจัยศึกษาว่าการสูญพันธุ์ของนกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศส่งผลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมและการอนุรักษ์ต้นปาล์มป่าแอตแลนติกอย่างไร

จูซาร่าปาล์ม

มีปัจจัยหลายอย่างที่ดูเหมือนจะส่งผลต่อการอยู่รอดของต้นปาล์มจูซาร่า ซึ่งสกัดเอาหัวใจของปาล์มที่มีคุณภาพดีที่สุดออกมา และด้วยเหตุนี้จึงมีค่าที่สุด นอกจากแรงกดดันจากการตัดไม้จูซาร่าอย่างผิดกฎหมายและการทำลายป่าแอตแลนติกแล้ว การสูญพันธุ์ของนกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสามารถนำไปสู่การสูญพันธุ์ในป่าได้

นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์การสูญพันธุ์ของสัตว์ว่า defaunation การสูญเสียสายพันธุ์สัตว์ที่รับผิดชอบในการแพร่กระจายของเมล็ดพันธุ์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมักถูกละเลยในการอนุรักษ์พันธุ์ไม้ ปัจจัยทั้งสองนี้ตรวจพบในช่วงหลายปีของการวิจัยโดยนักชีววิทยา Mauro Galetti และทีมงานของเขาจากภาควิชานิเวศวิทยาที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเซาเปาโล (Unesp) ในเมืองริโอคลาโร

หัวใจปาล์มสามารถสกัดได้จากก้านของต้นปาล์มหลายชนิด แต่ที่พบได้ทั่วไปสำหรับการบริโภค ได้แก่ จูซาร่า ปาล์มพีช และอะซาไซโร (หรืออาซาอิ) จูซาร่าปาล์ม (Euterpe edulis) มีถิ่นกำเนิดในป่าแอตแลนติก ในขณะที่สายพันธุ์อื่นๆ มาจากอเมซอน

ความแตกต่างระหว่างสามสายพันธุ์คือ จูซาร่ามีลำต้นเดียว ในขณะที่อื่นๆ มีลักษณะเป็นกอ ดังนั้น เมื่อดึงหัวใจของปาล์ม ปาล์มจูซาร่าจะตาย ขณะที่ต้นพีชและอาซาอิแตกหน่อจากลำต้นหลัก เช่นเดียวกับต้นกล้วย

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ จูซาร่าใช้เวลาแปดถึง 12 ปีในการผลิตหัวใจของปาล์มที่มีคุณภาพ ในขณะที่ต้นพีชสามารถสกัดได้เพียง 18 เดือนหลังจากปลูก

ดังนั้น การสกัดเอาหัวใจของจูซาร่าออกจากต้นปาล์มจึงจำเป็นต้องตัดโค่นผู้ใหญ่ โดยเฉพาะผู้ที่มีขนาดใหญ่กว่า (ต้นปาล์มสามารถสูงได้ถึง 20 เมตร) เมื่อตัวเต็มวัยถูกโค่นลง มีพืชให้ผลิตเมล็ดน้อยลงเพื่อแยกย้ายกันไปงอก ประชากรลดลงและอาจสูญพันธุ์ได้ในท้องถิ่น

ด้วยเหตุผลทั้งหมดนี้เองที่ทำให้ต้นปาล์มจูซารารวมอยู่ในบัญชีแดงของพันธุ์พืชในบราซิลที่เสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ ซึ่งจัดทำโดยศูนย์อนุรักษ์พันธุ์พืชแห่งชาติ

การอนุรักษ์ Juçara เชื่อมโยงโดยตรงกับการรักษาความหลากหลายทางชีวภาพของป่าแอตแลนติก เมล็ดและผลของมันทำหน้าที่เป็นอาหารของนกมากกว่า 48 สายพันธุ์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 20 ตัว Toucans, jacutingas, guans, นักร้องหญิงอาชีพและ arapongas เป็นผู้รับผิดชอบหลักในการกระจายเมล็ดในขณะที่ agouti, tapirs, collared peccaries, กระรอกและสัตว์อื่น ๆ อีกมากมายได้รับประโยชน์จากเมล็ดหรือผลไม้ของพวกมัน ผลไม้อุดมไปด้วยไขมันและสารต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสัตว์ถึงเป็นที่ต้องการตัว

นักวิจัยของ Unesp พบว่าจำนวนประชากรของเมล็ดกระจายลดลงอย่างรวดเร็ว อันเนื่องมาจากการกระจายตัวของเมล็ดหรือการทำลายเมล็ด ที่อยู่อาศัย หรือโดยการจับกุมโดยผิดกฎหมาย เป็นสาเหตุหลักเบื้องหลังการสูญเสียความแปรปรวนทางพันธุกรรมของจูซาร่า และเมื่อสูญเสียความแปรปรวนทางพันธุกรรม สายพันธุ์จะเปราะบางมากขึ้นเพื่อเผชิญกับความท้าทายในอนาคต เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ส่งผลกระทบต่อโลก

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน พันธุศาสตร์การอนุรักษ์นักวิจัยจาก Unesp, Federal University of Goiás และ State University of Santa Cruz สรุปว่ารูปแบบความหลากหลายทางพันธุกรรมในปัจจุบันใน E. edulis ในป่าแอตแลนติกเป็นการรวมกันของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วงหลายพันปีที่ผ่านมาและการกระทำของมนุษย์เช่นการทำลาย ที่อยู่อาศัย และการสูญพันธุ์ของนกกระจายเมล็ดพันธุ์

ในงานนี้ นักวิจัยได้ตรวจพบความหลากหลายทางพันธุกรรมของต้นปาล์มจูซาร่าลดลงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วง 10,000 ปีที่ผ่านมา (กระบวนการทางประวัติศาสตร์ตามธรรมชาติ) และในปัจจุบันนี้กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ด้วยการสูญพันธุ์ของนกขนาดใหญ่ที่กินเลี้ยงง่าย (กระบวนการทางมานุษยวิทยาที่ คือเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์)

การค้นพบนี้ทำให้นักวิจัยพยายามทำความเข้าใจว่านกที่ชอบกินเลี้ยงมีผลต่อกระบวนการสร้างความแตกต่างทางพันธุกรรมของจูซาร่าอย่างไร

การวิจัยที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการของศาสตราจารย์ Galetti ได้ยืนยันแล้วว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างการลดขนาดของเมล็ด Juçara (ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกันตั้งแต่ 8 ถึง 14 มม.) กับการสูญพันธุ์ของนกขนาดใหญ่ที่กระจายเมล็ด

ในผลงานตีพิมพ์ในนิตยสาร ศาสตร์ ในปี 2013 นักวิจัยได้สำรวจพื้นที่ 22 แห่งของป่าแอตแลนติกที่กระจายอยู่ระหว่างปารานา เซาเปาโล ริโอเดจาเนโร มินัสเชไรส์ และบาเฮียตอนใต้ พบว่าในบริเวณที่มีนกกินเนื้อขนาดใหญ่ เช่น นกทูแคน (Ramphastos spp.), จาคัส (เพเนโลเป้ spp.) และ jacutingas (i>Aburria jacutinga) เมล็ด juçara มีขนาดใหญ่กว่า 12 มิลลิเมตร ในพื้นที่ที่มีเฉพาะสายพันธุ์ที่เล็กกว่าและกอปรด้วยจะงอยปากที่เล็กกว่า เช่น ดง (Turdus spp.) เส้นผ่านศูนย์กลางของเมล็ด juçara ไม่เกิน 9.5 มิลลิเมตร

กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ในพื้นที่ป่าแอตแลนติกซึ่งมีประชากรของนกทูแคน, กวน, ลิงแมงมุม (นูดิคอลลิส) และจาคูทิงกาก็สูญพันธุ์โดยการล่าสัตว์ เมล็ดที่ใหญ่กว่าก็ไม่กระจายตัวอีกต่อไป เนื่องจากมันใหญ่เกินไปสำหรับสัตว์กินเนื้อขนาดเล็ก เช่น นักร้องหญิงอาชีพ ซึ่งสามารถกลืนได้เพียงเมล็ดเล็กๆ เท่านั้น เมล็ดพืชที่นกไม่กินจะไม่งอก กล่าวคือ จูซาร่าต้องอาศัยนกในการรักษาจำนวนประชากร

ความแตกต่างของขนาดเมล็ดอาจดูเล็กน้อย แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น มีความสำคัญต่อการอนุรักษ์ต้นปาล์ม “นั่นเป็นเพราะว่าเมล็ดที่เล็กกว่าจะสูญเสียน้ำได้ง่ายกว่าเพราะพวกมันมีพื้นที่ผิวที่เล็กกว่า และทำให้ต้นปาล์มมีความอ่อนไหวต่อการเพิ่มขึ้นของฤดูแล้ง ซึ่งควรเพิ่มความถี่ในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” Galetti อธิบาย

นักวิจัยพบว่าในป่าใกล้เมืองริโอ คลาโร ซึ่งเมล็ดจูซารามีเมล็ดเล็กๆ ครอบงำ หลังจากภัยแล้งรุนแรงในปี 2557 พวกมันไม่งอก

“แรงกดดันในการคัดเลือกที่เกิดจากการหมิ่นประมาทนั้นรุนแรงมากจนในบางพื้นที่ใช้เวลาเพียง 50 ปีกว่าเมล็ดจูซาร่าที่ใหญ่กว่าจะหายไป การคัดเลือกดังกล่าวสามารถมองเห็นได้ในระดับพันธุกรรมหรือไม่? การค้นพบนี้นำไปสู่งานใหม่ของเรา” นักชีววิทยา Carolina da Silva Carvalho นักศึกษาปริญญาเอกที่ Galetti กล่าว

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2559 ใน รายงานทางวิทยาศาสตร์, จากกลุ่ม ธรรมชาติกลุ่ม Unesp แสดงให้เห็นว่า defaunation ไกลเกินกว่าการเปลี่ยนแปลงความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ (ขนาด) ของเมล็ด juçara นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการในประชากร Euterpe edulisนั่นคือในจีโนไทป์ของมัน

การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิเพื่อการสนับสนุนการวิจัยของรัฐเซาเปาโล (Fapesp) ภายใต้โครงการเฉพาะเรื่อง "ผลกระทบทางนิเวศวิทยาของการหมิ่นประมาทในป่าแอตแลนติก" และ "วิธีการสุ่มตัวอย่างใหม่และเครื่องมือทางสถิติสำหรับการวิจัยความหลากหลายทางชีวภาพ: บูรณาการการเคลื่อนไหว นิเวศวิทยากับประชากรและนิเวศวิทยาชุมชน”.

“ในงานนี้ เราต้องการทราบว่าการสูญพันธุ์ของนกที่กินง่ายขนาดใหญ่สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในหัวใจปาล์มได้หรือไม่ อย่างไรก็ตาม เรารู้ว่าปัจจัยทางประวัติศาสตร์สามารถมีอิทธิพลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมของต้นปาล์มจูซาร่าได้ ดังนั้นเราจึงสร้างชุดสมมติฐานและประเมินว่ากระบวนการใดอธิบายรูปแบบของความหลากหลายทางพันธุกรรมได้ดีที่สุดในหมู่ประชากรของ E. edulis” คาร์วัลโญ่ กล่าว

การวิจัยได้พิจารณาตัวแปรหลักสามประการที่อาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในหมู่ประชากรของต้นปาล์มจูซาร่า ประการแรก ข้อมูลเกี่ยวกับการสูญเสียของสารที่กินง่ายขนาดใหญ่ที่กระจายเมล็ดของจูซาร่า (การหมิ่นประมาท) ถูกรวมไว้ด้วย

ประการที่สอง ข้อมูลเกี่ยวกับที่มาทางชีวภูมิศาสตร์ของประชากรที่แตกต่างกันของ E. edulis. ความแตกต่างของจำนวนประชากรของต้นปาล์มที่เติบโตในป่าดิบชื้น ป่าทึบและชื้นมากขึ้น มีใบเขียวชอุ่มตลอดปี และต้นปาล์มที่เติบโตในพื้นที่กึ่งผลัดใบ เปิดโล่ง และแห้งกว่าด้วยพืชที่ผลิใบตามฤดูกาล

นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบบทบาทของการกระจายตัวของป่าแอตแลนติกในการเปลี่ยนแปลงความแปรปรวนของจีโนไทป์ของจูซาร่า การกระจายตัวของป่าอาจทำให้ขนาดประชากรลดลงอย่างมาก และเพิ่มการแยกตัวเชิงพื้นที่ของประชากร ซึ่งลดความหลากหลายทางพันธุกรรมของพวกมัน

“งานของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างต้นปาล์มในสถานที่ที่มีนกขนาดใหญ่และไม่มีนกขนาดใหญ่ และเราสรุปได้ว่าการสูญพันธุ์ของสัตว์กินเนื้อขนาดใหญ่กำลังเปลี่ยนวิวัฒนาการของหัวใจของต้นปาล์มจากต้นปาล์ม” Carvalho กล่าวเสริม

ความแตกต่างทางพันธุกรรมนี้เกี่ยวข้องกับขนาดเมล็ดหรือไม่? “เรายังไม่รู้ เราไม่ได้ไปถึงจุดที่ต้องวิเคราะห์จีโนมของ Juçara เพื่อค้นหาว่ายีนใดมีส่วนรับผิดชอบต่อความแปรผันของขนาดเมล็ด สิ่งที่เราพูดได้ก็คือการหมิ่นประมาทเปลี่ยนการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยมีเพียงเมล็ดจูซาร่าขนาดเล็กเท่านั้นที่กระจายตัวและยังส่งผลต่อพันธุกรรมของพืชอีกด้วย” กาเลตตีกล่าว

เมื่อพิจารณาถึงทุกสิ่งที่ค้นพบแล้ว เป็นไปได้ไหมที่จะย้อนกลับสถานการณ์นี้? กล่าวอีกนัยหนึ่ง เป็นไปได้ไหมที่จะรับประกันว่าประชากรที่มีเมล็ดพืชเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะอยู่รอดเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ขณะนี้นักวิจัยกำลังพยายามฟื้นฟูความหลากหลายทางพันธุกรรมและความแปรปรวนของขนาดเมล็ดของต้นจูซาร่าที่ถูกทำลายลง

“ในพื้นที่ธรรมชาติหลายแห่ง หากเราไม่เข้าไปแทรกแซง ประชากรของต้นปาล์มอาจหายไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ เนื่องจากเมล็ดเล็กๆ จะสูญเสียน้ำมากกว่าและไม่งอก กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในปีที่ร้อนและแห้งแล้ง เมล็ดพืชจะไม่งอก” กาเล็ตติกล่าว

"ในระยะใหม่ของโครงการนี้ เราต้องการประเมินวิธีที่ดีที่สุดในการกู้คืนความแปรปรวนทางพันธุกรรมและขนาดเมล็ดพันธุ์ในประชากรที่เมล็ดพันธุ์ขนาดใหญ่สูญพันธุ์ไป มีพื้นที่ที่มีเมล็ดขนาดใหญ่และขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม เมล็ดขนาดใหญ่เท่านั้นที่ไม่ถูกกระจาย เนื่องจากไม่มีนกที่ใหญ่กว่า และมีบางพื้นที่ที่เมล็ดใหญ่ได้หายไปแล้ว ดังนั้นเราจึงกำลังวิเคราะห์ว่าการนำนกขนาดใหญ่กลับมาใช้ใหม่อย่างง่ายเพียงพอหรือไม่ที่จะรับประกันการฟื้นตัวของเมล็ดปาล์มเต็มจำนวน หรือว่าเราจำเป็นต้องมีกลยุทธ์อื่นในการฟื้นฟูที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นหรือไม่” คาร์วัลโญกล่าว

“หากปราศจากหัวใจของต้นปาล์มจากต้นปาล์ม Juçara ป่าแอตแลนติกจะยากจนเพราะ Juçara เลี้ยงเมล็ดพันธุ์ที่ใหญ่ที่สุดในป่า” Galetti ให้ความเห็น “ในการบรรยายเกี่ยวกับปัญหานี้แก่เกษตรกรและผู้ที่ดูแลโรงเพาะกล้าไม้จูซาร่า พวกเขาบอกฉันอย่างรวดเร็วว่าต่อจากนี้ไปพวกเขาจะเลือกเมล็ดที่ใหญ่กว่าและผลิตต้นกล้าจากเมล็ดเหล่านี้” กาเลตตีกล่าว

การศึกษานิเวศวิทยาของต้นปาล์มจูซาร่าเป็นจุดศูนย์กลางในวิถีทางวิทยาศาสตร์ของกาเลตติ “ฉันเริ่มศึกษาการกระจายเมล็ดพันธุ์ในขณะที่ยังสำเร็จการศึกษาในปี 1986 ด้วยทุน Fapesp ฉันศึกษานกที่กระจายตัวและกินเมล็ดจูซาร่า นี่เป็นพื้นฐานของการศึกษาเพิ่มเติมทั้งหมดของเรา เนื่องจากเรามีรากฐานที่มั่นคงในประวัติศาสตร์ธรรมชาติเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างหัวใจที่กินเนื้อกับฝ่ามือ และด้วยความมั่นใจอย่างยิ่ง เราสามารถพูดได้ว่าสิ่งใดเป็นตัวช่วยกระจายตัวที่ดีที่สุดของจูซาร่า” เขากล่าว

บทความ:

เสถียรภาพทางภูมิอากาศและผลกระทบของมนุษย์ในปัจจุบันส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมและสถานะการอนุรักษ์ของปาล์มเขตร้อนในป่าแอตแลนติกของบราซิล (ดอย: 10.1007/s10592-016-0921-7) โดย Carolina da Silva Carvalho, Liliana Ballesteros-Mejia, Milton Cezar Ribeiro, Marina Corrêa Côrtes, Alesandro Souza Santos และ Rosane Garcia Collevatti: //link.springer.com/article /10.1007/s10592-016-0921-7.

การหมิ่นประมาทนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางจุลภาคในปาล์มเขตร้อน (ดอย:10.1038/srep31957) โดย Carolina S. Carvalho, Mauro Galetti, Rosane G. Colevatti และ Pedro Jordano: //www.nature.com/articles/srep31957

การสูญพันธุ์ของนกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในขนาดเมล็ด (ดอย: 10.1126/science.1233774) โดย 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 และ Pedro Jordano 2013: //science.sciencemag.org/content/340/6136/1086.


ที่มา: Peter Moon จาก FAPESP Agency