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Verfolgen Sie die Entwicklung der überraschend sanften Verteidigungsstrategie von Farnen

Ameise ernährt sich von Farnnektaren. Bildnachweis: Jacob S. Suissa

Pflanzen und die Tiere, die sie fressen, haben sich auf faszinierende Weise gemeinsam entwickelt und ein dynamisches Zusammenspiel von Überlebensstrategien geschaffen. Viele Pflanzen haben physikalische und chemische Abwehrmechanismen entwickelt, um Pflanzenfresser abzuwehren. Eine bei Blütenpflanzen bekannte Strategie besteht darin, Nektar zu produzieren, um „Ameisen-Leibwächter“ anzulocken. Neuere Forschungen untersuchen die Entwicklung derselben Verteidigungsstrategie bei Farnen.

Jacob Suissa, Assistenzprofessor an der University of Tennessee in Knoxville, leitete die Studie in Zusammenarbeit mit Fay-Wei Li, einer Farnexpertin vom Boyce Thompson Institute, und Corrie Moreau, einer Ameisenexpertin von der Cornell University.

Die Studie, kürzlich veröffentlicht in Natürliche Kommunikationergab, dass Farne und Blütenpflanzen etwa zur gleichen Zeit in der Kreidezeit unabhängig voneinander Nektarien entwickelten, spezialisierte Strukturen, die zuckerhaltige Belohnungen absondern, um Ameisen-Leibwächter anzulocken. Diese Entdeckung ist bedeutsam, weil sie darauf hindeutet, dass eine ähnliche Evolutionsdynamik die Entwicklung der Ameisen-Pflanzen-Mutualismen innerhalb dieser beiden unterschiedlichen Abstammungslinien prägte, die mehr als 400 Millionen Jahre voneinander entfernt waren.

„Unsere Forschung zeigt ein faszinierendes Beispiel konvergenter Evolution, bei der Farne und Blütenpflanzen unabhängig voneinander ähnliche Strategien zur Abwehr von Raubtieren entwickelt haben, indem sie schützende Ameisen mit Nektarien rekrutieren“, sagte Suissa.

Durch die Integration phylogenetischer Daten und vergleichender Analysen stellte das Forschungsteam fest, dass Nektarien gleichzeitig aus Farnen und Angiospermen entstanden, dass Farne jedoch im Vergleich zu ihren Gegenstücken zu Blütenpflanzen deutlich in der Diversifizierung zurückblieben. Die Studie ergab auch, dass Farne wahrscheinlich sekundär Ameisenverteidiger rekrutierten und dabei bereits bestehende Beziehungen zwischen Ameisen und Angiospermen beim Übergang vom Waldboden zum Blätterdach ausnutzten.

Verfolgen Sie die Entwicklung der überraschend sanften Verteidigungsstrategie von Farnen

Vielfalt der Farnnektaren. A Nektar absondernde Trichome mit Drüsenspitzen Lygodium microphyllum. B erhöhte Nektardrüse Gymnosphaera henryi. vs erhabene pigmentierte Nektardrüse Pteridium aquilinum D mikroskopische Pore des adaxialen Nektars von Pleopeltis thysannolepis. e mikroskopische Pore des abaxialen Nektars von Drynaria pilosa. F becherförmiger Nektar Drynaria speciosa. Fotos von JSS, außer G. henryi die mit Genehmigung von Shiyong Dong zur Verfügung gestellt wurde. Kredit: Natürliche Kommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48646-x

„Die Evolutionsgeschichte der Farnnektaren zeigt nicht nur die komplexen Beziehungen zwischen Pflanzen und Insekten – bisher unterschätzte Beziehungen –, sondern unterstreicht auch die Fähigkeit von Farnen, sich an ökologische Herausforderungen anzupassen“, erklärte Suissa.

Die Forschung bietet neue Einblicke in die evolutionäre Dynamik, die die Interaktionen zwischen Pflanzen und Tieren prägt. Durch das Verständnis, wie Farne und Blütenpflanzen unabhängig voneinander ähnliche Abwehrmechanismen entwickelt haben, können Wissenschaftler die zugrunde liegenden Prinzipien besser verstehen, die die Artenvielfalt und das Funktionieren von Ökosystemen steuern. Diese Studie eröffnet neue Wege zur Erforschung der Evolutionsgeschichte anderer Pflanzenmerkmale und ihrer ökologischen Auswirkungen und unterstreicht die Bedeutung gegenseitiger Beziehungen in der natürlichen Welt.

Mehr Informationen:
Jacob S. Suissa et al., Die konvergente Entwicklung von Farnnektaren erleichterte die unabhängige Rekrutierung von Leibwächterameisen aus Blütenpflanzen. Natürliche Kommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48646-x

Bereitgestellt vom Boyce Thompson Institute

Zitat: Die Entwicklung der überraschend süßen Verteidigungsstrategie der Farne verfolgen (30. Mai 2024), abgerufen am 30. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-evolution-ferns-sweet-defense-strategy.html

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By rb8jg

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