Ett stinglöst bi besöker ett Miconia-träd nära Soberania National Park, Panama. Forskare från University of Texas i Austin tillbringade nästan fyra år med att kartlägga träd, bin, och pollen för att avslöja hur olika pollinatorer hjälper till med den sexuella reproduktionen av träd i ett av de mest detaljerade pollinatorförmedlade faderskapstesterna i vilda växter. Kredit:Antonio Castilla, University of Texas i Austin
När det kommer till sex mellan växter, små bin i storleken på nyckelpigor spelar en avgörande roll för att främja långdistansparningar. Det är vad forskare vid University of Texas i Austin upptäckte efter ett av de mest detaljerade faderskapstesterna i vilda träd som någonsin genomförts. Forskningen ger ny insikt i hur små pollinerande djur främjar genetisk mångfald som är avgörande för växters anpassning inför sjukdomar, klimatförändringar och andra hot som är relevanta för jordbruk och återplantering av skog över hela världen.
I en studie publicerad denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskare identifierade de vägar som hundratals vilda bin reste till och från träden de pollinerade över ett skogsområde på mer än 2,5 kvadrat miles (690 hektar).
Till biologernas förvåning, de minsta bina lyckades täcka avstånd lika långt som deras större pollinerande kusiner, agerar ofta som små matchmakers för träd som är åtskilda med mer än en mil (> 2 km). Faktiskt, i hälften av fallen där ett par träd åtskilda av ett betydande avstånd skapade en frukt tillsammans, pollenet hade burits av ett bi som inte var större än ett riskorn.
"Storleken är inte allt, sa Shalene Jha, en docent i integrativ biologi och den primära utredaren på studien. "Dessa små bin är ansvariga för stora fördelaktiga effekter när det gäller reproduktion och genflöde."
Kartläggning av träd, bin och genetiska markörer tog ungefär fyra år och sträckte sig över tre delar av en tropisk regnskog nära Panamakanalen. Studieområdet var 10 gånger så stort som de flesta tidigare forskningsprojekt som försökte kartlägga pollenförflyttning förmedlad av bin.
"Om du arbetar i en liten del av skogen, du kan bara mäta pollenrörelser på ett litet område, " Sa Jha. "Vi fick signalen om hur långt dessa små bin rör sig eftersom vi började göra arbete som stod i proportion till den skala som de faktiskt flyger med."
Mer än 85 procent av växterna, inklusive nästan två tredjedelar av matskördarna, förlita sig på bin och andra pollinerande insekter för sexuell reproduktion. De flesta studier av pollinerande insekter har främst fokuserat på större bin, som bär mest pollen och, Således, hjälpa växter att producera mest frukt och frön.
Den här kartan visar hur bin transporterade pollen från många fadersträd till ett specifikt moderträd, reser ofta på mer än två kilometers avstånd. University of Texas i Austin forskare analyserade frön och genetiska markörer i träd för att avgöra vilka bin som bar pollen varifrån. Kredit:University of Texas i Austin
Ändå, det finns tiotusentals biarter, och Jha och hennes team ville förstå mer om funktionen hos mindre bin. De upptäckte att de små bina besöker blommor fler än sina större motsvarigheter, och de täcker anmärkningsvärda avstånd när de pollinerar. Bin så små som några millimeter flyttar pollen över områden som är mer än en miljon gånger sin kroppsstorlek. För att sätta det i perspektiv, en genomsnittlig vuxen person skulle behöva resa från platser ungefär så långt ifrån varandra som Los Angeles och Chicago för att täcka ett motsvarande avstånd.
Eftersom dessa långdistansmatcher hjälper till att förhindra inavel bland närbesläktade växter, de långt flygande bina hjälper träden att få en blomstrande ny generation avkommor att ersätta dem.
"Vi har inte traditionellt frågat hur pollinatörer påverkar hur gener överförs över generationer, men det är otroligt viktigt för långvarig befolkningshållfasthet, "Jha sa. "Vi tittar vanligtvis på frön eller antalet frön när vi vill veta ett bis roll i pollineringstjänsten, men inte "vem är dessa fröns fäder?" "
Enligt Jha, att känna till föräldrarna till ett visst frö eller växt är viktigt. Jordbrukare och skogsbrukare har länge använt denna information för att planera inte bara för kvantitet i produktionen utan även kvalitet – till exempel, saftigare eller större frukter i en gröda, eller snabbare växande träd i en skog.
Panama är en hotspot för biologisk mångfald, och Mikonträd spelar en central roll i landets regnskogar. Under det senaste halvseklet, avskogningen har minskat andelen skog i landet med nästan 30 procent, orsakar erosion och andra utmaningar i en ekonomiskt viktig vattendelare – den som omger Panamakanalen.
Jha menar att den nya studien belyser både hur pollinatörer av alla storlekar kan bidra till att främja växternas reproduktion och återplantering av skog på platser som Panama, och hur små pollinatörer hjälper växter i ekosystem världen över. Biarter på de flesta ställen, inklusive USA, tenderar att variera i storlek och i pollinerande beteenden på sätt som liknar de arter som studerats i Panama. Eftersom mindre bin ofta har visat mer motståndskraft än sina större kusiner mot hot som livsmiljöförstörelse, det är bra att känna till deras potential som pollenspridare inför andra bins nedgång.
Postdoktorn Antonio Castilla var första författare på tidningen med Jha. Studiens medförfattare var UT Austin doktorander Nathaniel Pope och Megan O'Connell, UT Austin undergraduate Maria Rodriguez, Jha lab uppsökande samordnare Laurel Trevino, och universitetet i Panamas Alonso Santos.
