La lucertola e il fiore nascosto e l’olio delle orchidee per le api (VIDEO)
Strani impollinatori e impollinazioni: l’evoluzione al lavoro in Sudafrica
[1 Dicembre 2020]
Lo studio “Saurian surprise: lizards pollinate South Africa’s enigmatic hidden flower”, pubblicato su Ecology da un team di ricercatori sudafricani delle università del KwaZulu‐Natal e del Free State, nasce da un incontro casuale con una “pianta strana” nelle montagne di Drakensberg che ha portato a una scoperta sorprendente
Verso la fine del 2017, Ruth Cozien e suo marito, Timo van der Niet, stavano frequentando un seminario di citizen science sulle montagne del Drakensberg in Sudafrica quando, ricorda la Cozien, si sono imbattuti in «questa strana pianta con fiori verdi nascosti sotto le foglie, con profumo davvero forte e abbastanza nettare per annegare un insetto».
Mentre molte persone avrebbero potuto ammirare la pianta e allontanarsi, i due coniugi, entrambi i membri del Pollination Ecology Research Group dell’università del KwaZulu-Natal ne erano molto incuriositi: la maggior parte delle piante ha fiori dai colori vivaci che servono ad attrarre impollinatori come uccelli, api e farfalle, ma in questo caso, visto che i con i suoi fiori verdi ben mimetizzati e molto bassi al suolo, la coppia ha ipotizzato che la Guthriea capensis – che non a caso è chiamata comunemente “il fiore nascosto” -dovesse appartenere alle poche specie impollinate da piccoli mammiferi terrestri come topi e toporagni elefanti.
Nonostante la pianta sia stata descritta per la prima volta nel 1876, la sua ecologia non era mai stata studiata, quindi Cozien e van der Niet hanno deciso di indagare e hanno convinto Sandy-Lynn Steenhuisen del dipartimento di scienze vegetali dell’Università del Free State e Steven Johnson del Center for Functional Biodiversity del KwaZulu-Natal a unirsi a loro per una vacanza di lavoro in montagna di due settimane. Vacanza impegnativa, dato che i 4 scienziati ogni giorno lasciavano il loro campo base intorno alle 6 del mattino e passavano più di 12 ore in montagna, portandosi dietro telecamere, trappole per roditori ed esche al burro di arachidi, su e giù per i ripidi pendii, alla ricerca del fiore nascosto e dei suoi misteriosi impollinatorii. Spesso lasciavano il sito nella completa oscurità, mentre una fitta nebbia turbinava intorno a loro. La Steenhuisen, che restava indietro, ricorda: «Non sono mai stato coinvolta in un progetto così impegnativo dal punto di vista fisico».
I fiori di Guthriea capensis erano così bassi al suolo che il semplice posizionamento delle trappole fotografiche era una sfida, perché bisognava scavare nel terreno sassoso senza danneggiare le altre piante o far precipitare un sasso su un escursionista che passava nel sentiero sottostante. Ma i ricercatori erano ancora convinti che gli impollinatori fossero dei mammiferi notturni e avevano impostato le loto fototrappole perché scattassero solo di notte. Dopo 5 frustranti giorni senza nessun risultato, il team ha cambiato strategia: ha cominciato a registrare tutto il giorno e hanno aumentato la sensibilità al movimento in modo da che anche creature più piccole potessero azionare le fototrappole.
Hanno avuto subito successo: una sera tardi, mentre scaricava i nuovi dati, Johnson si è imbattuto nella foto di una lucertola che visitava i fiori. La Cozien spiega che si trattava della «Lucertola della rupe di Drakensberg (Pseudocordylus subviridis), lunga 26 centimetri de che è super comune nell’area di studio. Ma nessuno di noi si aspettava che le lucertole fossero gli impollinatori. In effetti, non l’avevamo nemmeno preso in considerazione». Nei giorni successivi hanno visto sempre più foto e filmati di lucertole che ficcavano il muso in profondità nei fiori per berne il nettare».
Secondo la Cozien. «L’impollinazione delle lucertole è tra i sistemi di impollinazione più rari e poco conosciuti a livello globale». Infatti, la prima osservazione scientifica pubblicata di lucertole che visitano i fiori per nutrirsi di nettare è stata fatta a Madeira nel 1977, e da allora sono state osservate fino a 40 specie di gechi e lucertole che si comportano nello stesso modo.
Ma la Cozien fa notare che «Visitare un fiore è molto diverso dall’impollinarlo, soprattutto perché spesso mangiano i fiori!. E’ stato dimostrato che le lucertole sono importanti per l’impollinazione di al massimo 5 specie nel mondo, e all’epoca si sapeva che solo una specie di pianta utilizzava i rettili come impollinatore principale. In parte perché l’impollinazione delle lucertole si verifica spesso in ambienti difficili, inaccessibili o disturbati, gli esperti di impollinazione di tutto il mondo, stanno ancora cercando di capire quali sono i tratti floreali importanti per l’attrazione delle lucertole, perché si evolvono e dove lo fanno e quanto e<è davvero importante impollinazione da lucertole. Per quanto ne sappiamo, non ci sono molti altri esempi».
Dopo aver modificato le impostazioni della fotocamera – essendo a sangue freddo, le lucertole spesso non attivano i sensori di calore, il team ha ottenuto ancora più immagini elle lucertole che si ingozzano di nettare che, dice Cozien, «Ha un sapore assolutamente cattivo per gli esseri umani, come plastica amara e bruciata», scoprendo che lo facevano durante tutta la giornata nella stagione della fioritura.
Dopo aver catturato alcune lucertole, gli scienziati sono stati in grado di confermare che, grazie alle proprietà adesive del nettare molto appiccicoso, le lucertole trasportavano il polline di Guthriea sui loro musi lisci e squamosi. Limitando l’accesso delle lucertole ad alcune piante, hanno anche scoperto che dopo poche settimane sulle piante non visitate dalle lucertole c’erano il 95% in meno di frutti. Tornati al laboratorio, hanno spolverato le antere di alcuni fiori maschili con colorante in polvere e hanno visto le lucertole con le guance dipinte di rosa che spargevano la tintura (e quindi il polline) sulle parti riproduttive dei fiori femminili.
Gli scienziati avevano scoperto la seconda pianta nota al mondo che utilizza i rettili come impollinatore principale e la prima nel continente africano.
Finora l’unica altra pianta nota per utilizzare i rettili come impollinatore principale è la Trochetia blackburniana , un albero alto tre metri con fiori rosso vivo endemico di Mauritius che viene impollinato dai gechi. Cozien sottolinea che «E’ sorprendente che il rosso dei fiori della Trochetia corrisponda ai segni rossi sui corpi dei gechi, proprio come le ghiandole arancioni alla base dei fiori di Guthriea corrispondono ai segni arancioni sui corpi delle lucertole delle rupi». Questo suggerisce che i fiori impollinati dalle lucertole potrebbero essere sintonizzati sui canali sensoriali che gli impollinatori utilizzano già.
E le somiglianze tra Trochetia e Guthriea non finiscono qui: entrambe le piante hanno fiori a forma di coppa che contengono nettare giallo-arancio, un colore che si è già dimostrato importante per attirare i gechi dalla coda blu (Phelsuma cepediana) impollinatori verso i fiori di Trochetia e la Cozien aggiunge: «Quindi pensiamo che svolga un ruolo simile nell’attrarre le lucertole verso la Guthriea una volta che hanno utilizzato le indicazioni colorate per trovare i fiori sotto le foglie. Confermare il primo caso di impollinazione di lucertole nel continente africano è stata solo un’esperienza strabiliante. Pensavamo di documentare qualcosa di interessante ma prevedibile. Ma poi è successo qualcosa di completamente inaspettato. E’così eccitante ricordare che ci sono ancora cose da scoprire … E spesso sono proprio sotto il nostro naso».
La Steenhuisen. Conclude: «Mi ha ricordato perché facciamo quello che facciamo. Molta scienza è una faticaccia. Ma momenti come questo ne valgono la pena».
Johnson e van der Niet hanno partecipato anche a un altro studio, “Food Reward Chemistry Explains a Novel Pollinator Shift and Vestigialization of Long Floral Spurs in an Orchid”, pubblicato recentemente su Current Biology da un team di ricercatori del Centre for Functional Biodiversity della School of Life Sciences dell’università del KwaZulu-Natal, e guidato da Miguel Castañeda-Zárate, un ricercatore messicano le cui ricerche in Sudafrica sono finanziate dalla The World Academy of Sciences (TWAS) che si concentra sull’impollinazione e l’evoluzione di una specie di orchidea africana, la Satyrium longicauda, e spiega che «La maggior parte delle popolazioni della specie sono impollinate di notte da falene che sono attratte dai fiori bianchi e profumati con lunghi tubi di nettare dai quali bevono il nettare». I team di ricercatori presenta una scoperta che risolve un enigma evolutivo su come i fiori si adattano a un impollinatore diverso.
Durante la ricerca di questa specie di orchidea nell’area di Karkloof nelle Midlands del KwaZulu-Natal, Castañeda-Zárate ha scoperto una popolazione con fiori leggermente insoliti. Dopo aver trascorso diverse serate infruttuose cercando di osservare le falene che impollinavano questa popolazione, ha scoperto che i fiori erano privi di nettare. E’ stato durante una visita diurna alla popolazione di Satyrium longicauda che si è imbattuto nel vero impollinatore: i fiori venivano visitati sistematicamente dalle api femmine, che raccoglievano dai fiori olio invece del nettare e che al posto di inserire la loro lingua usavano le zampe anteriori per strofinarle sulla superficie interna dei fiori.
L’osservazione sorprendente di un’ape che impollina un fiore che è, con ogni apparenza, adattato all’impollinazione delle falene, ha permesso a Castañeda-Zárate di studiare come le piante si adattano ai a i diversi impollinatori- «E’ noto – ricordano all’università del KwaZulu‐Natal – che questo è avvenuto frequentemente durante la storia evolutiva delle piante da fiore, ma la mancanza di tipi di fiori intermedi significa che i cambiamenti degli impollinatori di solito non possono essere studiati come un processo. Tuttavia, qui abbiamo trovato un caso di evoluzione in azione».
Come previsto, le analisi chimiche hanno confermato che i fiori impollinati dalle api raccoglitrici di olio producevano una sostanza simile all’olio, ma con sua grande sorpresa, Castañeda-Zárate ha anche trovato piccole quantità di olio nei fiori impollinati dalle falene. Le orchidee Satyrium longicauda impollinate dalle falene e dalle api sono simili per colore, forma e profumo, ma Castañeda-Zárate sospettava che non tutte le caratteristiche dei fiori funzionassero ancora allo stesso modo. Per testare questa idea, ha accorciato sperimentalmente i tubi del nettare dei fiori a metà della loro lunghezza naturale. In una popolazione impollinata dalle falene questo ha ridotto drasticamente il successo dell’impollinazione, ma nella popolazione impollinata dalle api, l’accorciamento dello sperone non ha avuto alcun effetto sul successo dell’impollinazione.
Lo studio dimostra quindi che in fiori che altrimenti hanno lo stesso aspetto e odore, un piccolo passaggio da una ricompensa a base di zucchero a una a base di olio ha portato a un importante passaggio a impollinatori diversi. I ricercatori concludono: «La presenza di piccole quantità di olio nei fiori impollinati dalle falene può aver facilitato il passaggio all’impollinazione delle api, mentre i lunghi speroni dei fiori impollinati dalle api rappresentano uno stadio di evoluzione incompleta nel passaggio dalle falene all’impollinazione delle api».