Como as mudanças climáticas podem afetar a polinização em condições subtropicais? Efeito de alterações regime hídrico sobre caracteres florais
Data
2023-03-01
Autores
Frigero, Maria Luisa Passos [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Nos últimos anos vem crescendo o número de trabalhos envolvendo mudanças climáticas e seus efeitos. Alterações nos padrões de precipitação esperadas para as próximas décadas, segundo previsões do IPCC-AR 6, podem acarretar importantes modificações em caracteres vegetais, sejam eles ligados direta ou indiretamente à reprodução das espécies vegetais. Por exemplo, modificações no regime hídrico podem afetar diretamente a reprodução das plantas através de alterações na produção de gametas, ou indiretamente, através da diminuição do anúncio floral aos polinizadores em função da redução do número de flores. Caracteres vegetais responsáveis pela manutenção das interações planta-animal, como os atrativos florais, também podem sofrer alterações de acordo com variações no regime hídrico. Dentre estas interações, podemos destacar a polinização como uma das mais importantes, já que a maior parte das angiospermas, tanto em ecossistemas naturais quanto em condições de cultivo, depende da polinização por animais para sua reprodução. Sendo assim, alterações na disponibilidade de água podem afetar não somente a reprodução das espécies vegetais per se, mas também a produção de alimentos. Pensando neste cenário, conduzimos nosso estudo pautado no plano de ação proposto pela ONU na Agenda 2030, considerando alguns dos objetivos nele contemplados, como conservação da biodiversidade, de processos ecossistêmicos e a manutenção da segurança alimentar. Escolhemos a espécie Cucurbita pepo L. (Cucurbitaceae), cultivar Caserta, como modelo para realização desse estudo por tratar-se de uma importante espécie agrícola, amplamente cultivada no Brasil e no mundo, com alta dependência da polinização por animais para sua reprodução e, consequentemente, para a produção dos frutos comercializáveis. Exploramos, em dois capítulos, de forma complementar, se cenários de modificação de pluviosidade previstos pelo IPCC afetam a produção de flores, caracteres reprodutivos de flores pistiladas e estaminadas, e o néctar floral, recurso consumido por abelhas polinizadoras dessa espécie vegetal. No primeiro capítulo, vimos que a variação no regime hídrico não afetou a produção de estruturas portadoras de gametas masculinos e femininos de C. pepo, mas afetou a produção total de flores ao longo do período de floração. Já no Capítulo 2, os cenários de escassez hídrica levaram à redução no volume, concentração e miligramas totais de açúcares do néctar por flor e à redução nas dimensões do nectário. Adicionalmente, verificamos que houve uma redução significativa na oferta calórica disponível aos visitantes florais de C. pepo por planta, o que, em um cenário de cultivo, representou uma redução de aproximadamente 20 vezes na oferta calórica por hectare. Esses resultados indicam que a reprodução de espécies vegetais em cenários de escassez hídrica poderá ser altamente comprometida, especialmente no que se refere à quantidade de recurso disponível aos polinizadores em cada flor, o que é potencializado pela redução no número total de flores produzidas pela espécie durante o período de florescimento. Isso pode se tornar ainda mais importante no caso de espécies polinizadas por abelhas, em que os recursos são utilizados tanto para manutenção dos adultos quanto da prole. Embora nossa espécie modelo seja uma espécie cultivada, os resultados obtidos aqui podem ser transpostos para espécies vegetando em ecossistemas naturais, nos quais não há possibilidade de aumentar a irrigação, o pode levar impactos importantes nas cascatas tróficas em nível de comunidade.
The number of articles that involve climate changes and their effects has increased in recent years. Those changes in rainfall are expected in the next decades according to IPCC-AR 6 predictions and can alter a great number of important floral characters directly and indirectly related to the reproduction of plant species. For example, changes in water availability can directly affect plant reproduction through changes in gamete production, or indirectly, through a decrease in the floral display due to the reduction in the number of flowers. Floral traits responsible for the maintenance of plant-animal interactions could also change due to the lack of water. In those interactions we can remark the pollination as one of the most important one since most of angiosperm, both in natural ecosystems and in crop production, depend exclusively on this interaction for reproduction. Therefore, changes in water availability can affect not only reproduction of plant species per se, but also crop manufacturing. With this scenario in mind, we conducted our study guided by the UN’s Sustainable Development Goals guide, including here goals as biodiversity conservation, ecosystem processes and food security for everyone. We chose Cucurbita pepo L. for this study due to its economic value and wide distribution in Brazil and worldwide and strong animal dependency for reproduction, consequently, for the production of economic value fruits. We explore in these two complementarily chapters if scenarios of changes in rainfall predicted by the IPCC affect the production of flowers, reproductive characters of pistillate and staminate flowers, and floral nectar, a resource consumed by pollinator bees of this plant species. In the first chapter, it is seen that variation in water availability did not affect structures with gamete production of C. pepo, but it did affect total flower production throughout the flowering period. In Chapter 2, scenarios with shortage of water led to a reduction in the volume, concentration, and the amount of sugar in the nectar per flower and a reduction in the nectary size. Additionally, we verified that there was a significant reduction in the caloric offer available to floral visitors of C. pepo per individual, which, in a cultivation scenario, represented a reduction of approximately 20 times in the caloric offer per hectare. These results indicate that the reproduction of plant species in scenarios of lack of water may be highly compromised, especially regarding the amount of resource available to pollinators in each flower, which is enhanced by the reduction in the total number of flowers produced by the species during the flowering period. This can become even more important in the case of species pollinated by bees, where resources are used both for the maintenance of adults and bee brood. Although our model species is a cultivated one, the results obtained here can be transposed to other species in natural ecosystems, in which there is no possibility of increasing irrigation, which can lead to important impacts on trophic cascades at the community level.
The number of articles that involve climate changes and their effects has increased in recent years. Those changes in rainfall are expected in the next decades according to IPCC-AR 6 predictions and can alter a great number of important floral characters directly and indirectly related to the reproduction of plant species. For example, changes in water availability can directly affect plant reproduction through changes in gamete production, or indirectly, through a decrease in the floral display due to the reduction in the number of flowers. Floral traits responsible for the maintenance of plant-animal interactions could also change due to the lack of water. In those interactions we can remark the pollination as one of the most important one since most of angiosperm, both in natural ecosystems and in crop production, depend exclusively on this interaction for reproduction. Therefore, changes in water availability can affect not only reproduction of plant species per se, but also crop manufacturing. With this scenario in mind, we conducted our study guided by the UN’s Sustainable Development Goals guide, including here goals as biodiversity conservation, ecosystem processes and food security for everyone. We chose Cucurbita pepo L. for this study due to its economic value and wide distribution in Brazil and worldwide and strong animal dependency for reproduction, consequently, for the production of economic value fruits. We explore in these two complementarily chapters if scenarios of changes in rainfall predicted by the IPCC affect the production of flowers, reproductive characters of pistillate and staminate flowers, and floral nectar, a resource consumed by pollinator bees of this plant species. In the first chapter, it is seen that variation in water availability did not affect structures with gamete production of C. pepo, but it did affect total flower production throughout the flowering period. In Chapter 2, scenarios with shortage of water led to a reduction in the volume, concentration, and the amount of sugar in the nectar per flower and a reduction in the nectary size. Additionally, we verified that there was a significant reduction in the caloric offer available to floral visitors of C. pepo per individual, which, in a cultivation scenario, represented a reduction of approximately 20 times in the caloric offer per hectare. These results indicate that the reproduction of plant species in scenarios of lack of water may be highly compromised, especially regarding the amount of resource available to pollinators in each flower, which is enhanced by the reduction in the total number of flowers produced by the species during the flowering period. This can become even more important in the case of species pollinated by bees, where resources are used both for the maintenance of adults and bee brood. Although our model species is a cultivated one, the results obtained here can be transposed to other species in natural ecosystems, in which there is no possibility of increasing irrigation, which can lead to important impacts on trophic cascades at the community level.
Descrição
Palavras-chave
Abobrinha italiana, Escassez hídrica, Mudanças climáticas, Polinização por abelhas, Recurso floral, Requerimento hídrico, Seca