Segredo por trás de flores espetaculares no deserto mais seco do mundo é invisível aos olhos humanos

Mitigar as perturbações climáticas a tempo: uma abordagem auto-consistente para evitar o aquecime O deserto do Atacama, que se estende por aproximadamente 1.600 km ao longo da costa oeste do cone da América do Sul, é o lugar mais seco da Terra: Mecanismos de coloração de flores e implicações eco-evolutivas de eventos de floração massiva no deserto do Atacama nto global a curto e longo prazo

Algumas estações meteorológicas nunca registraram chuvas ao longo de sua existência. Mas está longe de ser estéril: vivem aqui muitas espécies que não ocorrem em nenhum outro lugar, adaptadas às suas condições extremas. E aproximadamente a cada cinco a 10 anos, de setembro a meados de novembro, o Atacama abriga uma das vistas mais espetaculares do mundo natural: o “desierto florido” (literalmente ‘deserto florescente’). Essas florações em massa, uma das quais está ocorrendo atualmente no norte do Atacama após chuvas abundantes no início deste ano, geralmente atraem a atenção da mídia de todo o mundo.

Mas quais mecanismos fisiológicos e evolutivos possibilitam a grande diversidade de cores, formas e padrões visuais das flores durante os desertos floridos?

E como os polinizadores – no Atacama, principalmente himenópteros como vespas e abelhas solitárias – em benefício de quem essa extravagância visual evoluiu, percebem toda essa variação? Esse é o assunto de um novo estudo em Frontiers in Ecology and Evolution.

“Nosso objetivo era esclarecer os mecanismos ecológicos e evolutivos que causam a diversidade biológica em ambientes extremos como o deserto de Atacama”, disse o primeiro autor Dr Jaime Martínez-Harms, pesquisador do

Instituto de Pesquisa Agropecuária em La Cruz, Chile. “Aqui mostramos que as flores da pussypaw Cistanthe longiscapa, uma espécie representativa de desiertos floridos no deserto do Atacama, são altamente variáveis na cor e nos padrões que apresentam aos polinizadores. Essa variabilidade provavelmente resulta de diferentes pigmentos chamados ‘betalaína’ nas pétalas das flores”.

Espécie modelo

Martínez-Harms e colegas estudaram um evento desierto florido no final de 2021 perto da cidade de Caldera, no norte do Chile.

Apesar de ser menor em tamanho do que o evento que está acontecendo atualmente, foi claramente visível aos satélites. A espécie dominante foi C. longiscapa (família Montiaceae), uma planta anual de até 20 cm de altura, que floresceu em duas manchas distintas com dezenas de km de diâmetro.

Essas manchas consistiam em – aos olhos humanos – flores uniformemente roxas e amarelas. Entre eles cresceram numerosas flores intermediárias (ou seja, avermelhadas, rosadas e brancas) da mesma espécie, sugerindo fortemente que os morfos roxos e amarelos são variantes hereditárias que podem cruzar.

Visualizando as flores como os insetos as veem

Os insetos, com seus olhos compostos e sensibilidades diferentes, veem o mundo de maneira muito diferente da nossa. Por exemplo, a maioria dos himenópteros tem três tipos de fotorreceptores, que são extremamente sensíveis a UV, azul e verde. Martínez-Harms et al. usaram câmeras sensíveis à luz visível e UV e espectrômetros para medir a reflexão, absorção e transmissão de diferentes comprimentos de onda pelas pétalas de um total de 110 flores de C. longiscapa roxas, amarelas, vermelhas, rosas e brancas. Isso permitiu que eles produzissem imagens compostas dessas variantes vistas por suas muitas espécies de polinizadores.

Diversidade escondida dos olhos humanos

Os resultados mostram que apenas dentro desta única espécie de planta, a diversidade perceptível aos polinizadores foi maior do que a nós.

Por exemplo, os himenópteros, assim como nós, podem distinguir facilmente entre as variantes vermelha, roxa, branca e amarela.

Espécie modelo

(A) Mapa do Chile indicando com um asterisco a localização de onde ocorreu o evento de floração estudado;

(B) Imagem de satélite Copernicus de 13 de outubro de 2021 do deserto perto da cidade Caldera (canto inferior esquerdo) e a área com a floração abundante (elipse amarela)

(C) Fotografia da área mostrando as cores dominantes das flores roxa e amarela de Cistanthe longiscapa

Mas eles também podem distinguir entre flores com uma reflexão UV alta versus baixa entre flores amarelas e roxas. Um ‘padrão olho de boi’ UV no coração de algumas flores, que guia os polinizadores para o néctar e o pólen, é invisível para nós.Uma exceção são C. longiscapa rosa e avermelhada refletindo UV , que são bastante distintas aos olhos humanos, mas provavelmente parecem semelhantes aos himenópteros.

Visualizando as flores como os insetos as veem

(A, C, E, G) Fotografias RGB. (B , D , F , H) Fotografias UV. (I–L) Cortes transversais das pétalas das respectivas flores acima (barra de escala, em I , 100 μm ). (M–P e Q–T ) Espectros de refletância ( R ) e transmitância ( T ) medidos com uma esfera integradora das áreas distal e proximal das pétalas, respectivamente; R a – adaxial, R b – abaxial. (U-X) Parâmetros de absorção ( K* ) e espalhamento ( S* ) calculados com um procedimento de Kubelka-Munk; dist – distal, prox – proximal

Essa diversidade visual das flores de C. longiscapa provavelmente se deve principalmente às diferenças entre as betalaínas – pigmentos amarelo, laranja e roxo que são uma característica típica da ordem de plantas Caryophyllales à qual pertencem as gatinhas. As betalaínas não dão apenas cores às flores: elas também protegem da seca, do estresse salino e dos danos causados pelos radicais reativos do oxigênio sob estresse ambiental – características altamente benéficas nos desertos.

Polinizadores conduzem a seleção para novas variantes

(a) Locais de coleta de espécies de Mepraia com as características biogeográficas dos habitats atuais. (b) Sítio de amostragem de M. gajardoi no extremo norte do deserto costeiro do Atacama (Caleta Vitor). (c) Local de amostragem de M . sp. na costa da Península Mejillones (Ilha de Santa María) no Deserto do Atacama. (d) Habitat de M. parapatrica no Parque Nacional Pan de Azúcar no Deserto do Atacama (e) Sítio de amostragem de M. spinolaino vale interior do Chile central na Província Biogeográfica de Coquimban. (f) M. gajardoi adulto , macho à esquerda e fêmea à direita. (g) Fêmea adulta de M. sp. (h) Adultos de M. parapatrica , macho à esquerda e fêmea à direita. (i) Adulto M. spinolai , macho à esquerda e fêmea

Polinizadores conduzem a seleção para novas variantes

Os autores levantaram a hipótese de que a diversidade observada dentro das flores de C. longiscapa é impulsionada por diferenças na sensibilidade e preferência por diferentes cores e padrões em muitas espécies de polinizadores: um experimento evolutivo acontecendo agora, que escapa à nossa visão.

“A grande variação na cor das flores dentro de C. longiscapa pode ser explicada se diferentes espécies de insetos polinizadores, por meio de sua preferência por cores e padrões de flores particulares, poderiam fazer com que essas variantes se tornassem reprodutivamente isoladas de outros indivíduos da mesma espécie de planta. Esse processo contínuo pode levar à origem de novas raças ou espécies”, disse Martínez-Harms.

“Em nossos próximos estudos, investigaremos ainda mais a identidade química e as vias de síntese biológica das betalaínas e outros pigmentos florais, bem como sua relação com características como os aromas produzidos pelas flores. Isso deve nos ajudar a entender seu papel na formação das interações entre plantas e seus polinizadores e na tolerância das plantas a estressores bióticos e abióticos sob condições climáticas flutuantes”, disse Martínez-Harms.