Phenotypic plasticity, climate change and pollinators

Phenotypic plasticity, climate change and pollinators

A drastic change in floral phenotype causes the same plants to attract different pollinators and reproduce in harsh climates

Phenotypic plasticity is the ability of a genotype to produce different phenotypes in response to changes in the environment. This is an essential property of living beings but its role in adaptation and acclimatization to environmental changes is not yet fully known.

A Moricandia arvensis plant with its «typical» spring flower phenotype (Photo by F. Perfectti).

As part of a truly multidisciplinary team of researchers from the Experimental Station of Arid Zones (CSIC) and the Universities of Granada, Vigo, Pablo Olavide and Rey Juan Carlos, we have just published an article in the top-ranking journal Nature Communications demonstrating experimentally, both in natural conditions and in the laboratory, the phenotypic plasticity of the flowers of a plant species living in semi-arid environments.

A comparison of the different flower phenotypes this plant produces in spring (left) or harsh summer (right) conditions (Photo by F. Perfectti).

In spring, this species – the crucifer Moricandia arvensis – produces large, lilac-colored, UV-reflecting flowers in the shape of a cross. These flowers attract mainly large, long-tongued bees as pollinators. However, unlike most coexisting species, M. arvensis maintains flowering during the dry, hot summer of the western Mediterranean. This is due to its plasticity in key vegetative traits, including photosynthetic traits, that adjust its metabolism to these extreme temperatures and water deficit conditions. The summer’s high temperatures and longer light hours trigger changes in the expression of more than 625 genes in the flower that lead to these plants to produce different radical flowers. Whereas in spring flowers were large and cross-shaped, in summer they are small and rounded; whereas they were lilac and reflected UV, in summer they are white and absorb UV. These summer flowers attract a different set of pollinators composed of more generalist species. This change in the pollinator set (the pollination niche) allows this plant to reproduce successfully under the challenging summer conditions. Phenotypic plasticity for flower, vegetative, and photosynthetic traits seems to allow M. arvensis to cope with anthropogenic disturbances and climate change.

The phenotypic plasticity exhibited by individuals of the Moricandia arvensis plant promotes the production of large, lilac-colored, cross-shaped flowers that reflect UV and attract mainly large long-tongued bees in spring and smaller, rounded white flowers, which absorb UV, in summer, when environmental conditions are difficult for many organisms to survive. These «summer» flowers are visited by generalist pollinators and this allows the plant to continue to reproduce when environmental conditions are harsh.

Gómez JM, Perfectti F, Armas C, Narbona E, González-Megías A, Navarro L, DeSoto L, Torices R (2020). Within-individual phenotypic plasticity in flowers fosters pollination niche shift. Nature Communications 11:4019 https://doi.org/10.1038/s41467-020-17875-1

¿Animales domésticos? Si, pero con responsabilidad…

¿Animales domésticos? Si, pero con responsabilidad…

«…Todavía no eres para mí más que un niño parecido a otros cien mil niños. Y no te necesito. Y tú tampoco me necesitas. No soy para ti más que un zorro parecido a otros cien mil zorros. Pero, si me domesticas, tendremos necesidad uno del otro. Tú serás para mí único en el mundo. Yo seré para ti único en el mundo… … …Los hombres han olvidado esta verdad. Pero no hay que olvidar, dijo el zorro. Eres responsable para siempre de lo que has domesticado.» El Principito. Capítulo 21
https://vimeo.com/140250256

Otra Semana Nacional de los Polinizadores…

En los últimos tiempos estamos pudiendo leer y escuchar sobre el declive de las abejas y los problemas que la pérdida de estos insectos podrían ocasionar en un proceso vital para la supervivencia de la vida en el planeta: la polinización. La sociedad cada vez entiende mejor que las abejas son esenciales para el mantenimiento de la vida como la conocemos. Más del 70% de las especies de plantas con flor que nos rodean, dependen de la visita de estos organismos para producir descendencia en forma de semillas. La polinización es una interacción entre plantas y animales que se gestó hace más de 100 millones de años y que conocemos como “interacción mutualista” porque los participantes, plantas y animales, obtienen un beneficio mutuo. Entre todos los organismos que, a cambio de alguna recompensa ofrecida por las flores, polinizan estas plantas, las abejas son los polinizadores esenciales y más conocidos. Sin embargo, cuando salgo a la calle y hablo sobre este tema con cualquier ciudadano, percibo que la mayoría de la población solo conoce una especie de polinizador: la abeja domestica (Apis mellifera).
Aprovechando que nuestros colegas de Estados Unidos vuelven a celebrar la Semana Nacional de los Polinizadores (¿tan complicado resultará a nuestros gestores copiar, solo copiar, este tipo de iniciativas?) nosotros también hacemos un hueco en nuestras agendas para llamar la atención sobre este tema. Estas Semanas de los Polinizadores están destinadas a aumentar la conciencia social sobre la enorme diversidad de los polinizadores – abejas, pero también muchas otras especies de insectos, aves, murciélagos, reptiles e incluso marsupiales o roedores! – y su importancia en la producción de alimento, funcionamiento de los ecosistemas o sencillamente el placer estético de contemplar coloridos jardines.
Pero… polinizadores no son únicamente las abejas de la miel. Existen más de 20.000 especies diferentes de abejas polinizadoras y cada una tiene su importancia. Pero es que, además, cuando estudiamos este proceso de la polinización de nuestros cultivos, estamos observando que la abeja de la miel no es, ni de lejos, el principal polinizador de muchas plantas. Existen una infinidad de insectos como las moscas o escarabajos que, a pesar de ser difíciles de percibir, realizan una excelente labor en la naturaleza.
A ellos les dedicamos esta viñeta!
Pequeños_grandes_polinizadores_online_PSD