Nello sport, a volte un giocatore deve prenderne uno per la squadra. Lo stesso sembra essere vero nel mondo vegetale, dove la ridotta crescita individuale può avvantaggiare la comunità più ampia.

I risultati di Paul Glaum dell'Università del Michigan e André Kessler della Cornell University aiutano a spiegare la persistenza di alcune comunità vegetali quando la teoria prevede che dovrebbero estinguersi. La pubblicazione del lavoro è prevista per l'11 dicembre in Comunicazioni sulla natura .

"Abbiamo esaminato come gli spunti di difesa chimica delle piante, destinato a scoraggiare gli erbivori, può anche scoraggiare gli impollinatori, "disse Glaum, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica UM. "Il risultato sorprendente del modello è che mentre questo può portare a perdite di fitness per gli individui, gli effetti sulla popolazione possono essere positivi per impollinatori e piante in alcune circostanze".

Molte piante, comprese le specie di pomodoro selvatico utilizzate in questo studio, producono composti chimici per respingere insetti nocivi e altri erbivori affamati. Ma quelle stesse difese chimiche possono ridurre il numero di visite alla pianta da parte di impollinatori come le api, con conseguente minore impollinazione delle singole piante e diminuzione della crescita.

"I biologi sono perplessi su come un meccanismo di difesa così costoso possa essere mantenuto in queste popolazioni di piante, "Glaum ha detto. "Come potrebbe persistere una popolazione vegetale con una tale strategia?"

Glaum e Kessler hanno sviluppato un modello al computer che mostra che la diminuzione della crescita delle singole piante può avvantaggiare le popolazioni complessive e la resilienza della comunità controllando indirettamente la crescita della popolazione di erbivori. I risultati introducono meccanismi di persistenza nelle comunità precedentemente risultate inclini all'estinzione nei modelli teorici.

I pomodori e altre piante producono sostanze chimiche repellenti chiamate composti organici volatili in risposta agli attacchi degli erbivori. La presenza di questi cosiddetti composti organici volatili indotti da erbivori può rendere la pianta meno attraente per gli impollinatori, che può ridurre la deposizione di polline e influenzare negativamente le singole piante, un effetto noto come limitazione degli impollinatori indotta da erbivori.

Precedenti studi di modellizzazione hanno esaminato gli effetti diretti degli erbivori su una comunità di tre specie:piante da fiore, impollinatore ed erbivoro. Alcuni di questi studi prevedevano l'estinzione perché la crescita di popolazioni di erbivori ridurrebbe il numero di piante, limitare le risorse a disposizione degli impollinatori. In risposta, la popolazione di impollinatori diminuirebbe, diminuzione della riproduzione delle piante.

Una spirale discendente.

Ma Glaum e Kessler hanno raggiunto una conclusione diversa quando hanno incluso la limitazione degli impollinatori indotta da erbivori (HIPL) nel loro modello, che ha permesso loro di esaminare più ampio, effetti più indiretti degli erbivori sulla persistenza della popolazione vegetale e sulle dinamiche comunitarie.

"Mostriamo che l'inclusione di meccanismi come l'HIPL nei modelli genera il potenziale per effetti inaspettati sulla popolazione e a livello di comunità che possono ridurre la tendenza all'estinzione e sostenere effettivamente la persistenza della comunità, " scrissero.

Lo studio di modellizzazione suggerisce che il rilascio indotto dagli erbivori di composti chimici protettivi limita la crescita della popolazione sia dell'impollinatore che della pianta da fiore, limitando così temporaneamente e indirettamente la crescita delle popolazioni di erbivori e prevenendo l'estinzione.

Glaum e Kessler hanno generato il modello utilizzando i dati di una serie di esperimenti sul campo sul versante del Pacifico delle Ande peruviane condotti da Kessler e dai suoi collaboratori utilizzando la specie di pomodoro selvatico Solanum peruvianum. Questa pianta è soggetta agli attacchi di un insieme eterogeneo di insetti erbivori ed è impollinata dalle api selvatiche.

I ricercatori hanno misurato sia il rilascio di composti organici volatili indotti da erbivori (HI-VOC) da parte delle piante di pomodoro selvatico sia le visite degli impollinatori a diversi livelli di erbivori per determinare come cambia l'impollinazione delle api in funzione della quantità di erbivori sperimentati da una pianta.

Nel campo, È stato riscontrato che l'erbivoro delle piante di pomodoro riduce significativamente le visite degli impollinatori a causa del rilascio di HI-VOC. Però, lo studio di modellizzazione ha mostrato che la relazione reciprocamente vantaggiosa tra la pianta di pomodoro in fiore e le sue api impollinatrici, così come il sistema generale, può persistere attraverso tassi di erbivori più elevati di quanto i ricercatori avessero creduto in precedenza.

Il lavoro è stato in parte sostenuto dall'Istituto nazionale per l'alimentazione e l'agricoltura, Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, Sovvenzione multistatale ai sensi della NE-1501, assegnato al Kessler Lab.