De quantos polinizadores um ecossistema precisa? Importa se alguns polinizadores especializados são perdidos se houver generalistas suficientes para continuar navegando de flor em flor? Uma simulação publicada por Alan Dorin e colegas em Ecologia Teórica mostra que quando o pólen compete pelos polinizadores, as plantas podem ter muito a perder.

Pode parecer óbvio que as plantas querem polinizadores especializados. As flores produzem pólen, mas se não chegar a um parceiro adequado não pode fertilizar uma flor de outra espécie. “Considerando a planta que forneceu o pólen, esta é uma oportunidade potencialmente desperdiçada de reprodução, uma vez que seu pólen é aparentemente perdido sem ganho reprodutivo”, escreveram Doran e colegas. “Nossas simulações revelam, no entanto, como o pólen perdido pode realmente fornecer uma vantagem competitiva ao inibir a reprodução dos concorrentes de uma planta, mesmo que o concorrente ocupe uma zona de refúgio imune à invasão física do doador de pólen naquele momento.”

No mundo real, esse tipo de experimento seria insanamente complexo de conduzir. No entanto, usando a simulação baseada em agente, torna-se possível executar o mesmo experimento várias vezes para contabilizar os efeitos aleatórios. Doran e seus colegas montaram uma paisagem em sua simulação de 200 × 200 quadrados com duas plantas competindo entre si. De cada lado da paisagem havia faixas de 40 × 200, estas eram refúgios que a planta adversária não podia entrar. A zona central de 120 × 200 quadrados era uma região onde qualquer uma das plantas poderia assumir o controle. Foi nessa paisagem que os polinizadores virtuais foram lançados.

Os polinizadores eram bastante simples. “Cada polinizador rastreia sua posição atual e rumo à medida que se move. Ele carrega o pólen coletado nas visitas às flores e guarda na memória as cinco últimas flores visitadas. Ele não revisitará nenhuma flor nesta lista, de acordo com os dados empíricos sobre a memória de curto prazo das abelhas, marcação de cheiro e comportamento de forrageamento…”, escrevem Doran e colegas. Os polinizadores têm uma das duas estratégias para coletar o pólen. Qualquer Forragem mais próxima flor ou Forragem Qualquer flor."

As plantas foram abastecidas com grãos de pólen. Cada vez que um polinizador visitava, eles buscavam um número fixo de grãos de anteras e depositavam alguns grãos no estigma da flor. É importante ressaltar que o modelo acompanha se a planta recebe grãos coespecíficos ou heteroespecíficos. Apenas grãos coespecíficos podem polinizar a planta. Isso é crucial porque, uma vez que o modelo tenha passado pela fase de polinização, ele passa pela fase de reprodução.

As plantas viáveis ​​produzem sementes que se espalham ligeiramente. Em seguida, as plantas são apagadas da simulação. Em seguida, as sementes se tornam plantas. Qualquer planta no refúgio do oponente é excluída como 'inviável'. Uma nova população de polinizadores é gerada e atribuída a locais aleatórios e o ciclo recomeça. Depois de vários loops, você pode ver o que acontece com o tempo.

O próximo elemento da simulação é mudar as condições. Doran e seus colegas fizeram isso mudando a forma como o pólen compete entre si ou removendo o refúgio. A equipe considerou três maneiras pelas quais o pólen poderia competir. No primeiro cenário, não. No segundo e terceiro cenários, o 'entupimento' aconteceu.

O entupimento é o que acontece quando o pólen de outra planta atrapalha o pólen que poderia fertilizar um óvulo. Portanto, na simulação, se o pólen da planta errada chegasse primeiro, o entupimento poderia acontecer. Em um cenário, o entupimento era unidirecional, então X poderia obstruir Y, mas não o contrário. No outro cenário, o pólen de ambas as plantas poderia entupir, então ambas as plantas poderiam perder oportunidades reprodutivas.

Quando a equipe executou as simulações, os resultados foram impressionantes.

Sem obstruir, ambas as plantas geralmente coexistiam. Na maioria das vezes, ambas as plantas existiam após 1000 gerações. Mas não sempre. 14% das vezes uma das plantas não teve sorte e foi erradicada. No entanto, mesmo com esses resultados, a erradicação levou pelo menos 400 gerações para acontecer. Quando o entupimento era permitido, poderia acontecer muito mais rápido.

Quando a simulação foi configurada para os polinizadores se alimentarem de qualquer flor e o entupimento unidirecional, uma espécie sempre foi eliminada. Em média, levaria menos de 17 gerações, e o perdedor seria expulso de seu refúgio, mesmo que a outra planta não pudesse entrar. No caso do entupimento bidirecional, levou menos de 20 gerações, em média, para uma planta desaparecer.

“Nossos resultados apoiam a hipótese de que a deposição de pólen heteroespecífico tem o potencial de atuar como uma “bomba de infertilidade”. Em algumas circunstâncias, isso pode levar à exclusão de um competidor de uma região que ambas as espécies de plantas poderiam coabitar”. escrever Doran e colegas. “Nossos resultados de simulação sugerem que a entrega incorreta de pólen pode precisar ser considerada em nossa compreensão da competição de plantas, mesmo que os períodos disponíveis para estudos ecológicos típicos possam ser muito curtos para capturar toda a sequência de eventos diretamente.”

Doran e seus colegas observam que há todos os tipos de pressões evolutivas sobre as flores, então não há um impulso puramente para a competição do pólen. No entanto, eles argumentam que, quando há entupimento unidirecional, a competição do pólen pode ser significativa. Seus resultados adicionam alguma profundidade cronológica a uma proposta de Alexander Suárez-Mariño e colegas em um artigo no American Journal of Botany desde o ano passado. Eles discutiram o sucesso de algumas plantas invasoras pode ser devido às plantas nativas que bloqueiam o pólen. Seu estudo examinou a tolerância de bidens pilosa, black-jack, ao pólen heteroespecífico em relação às plantas nativas.

Juntos, os dois estudos indicam que a perda de um polinizador específico pode ser terminal para uma população de plantas, mesmo que a curto prazo ela possa compartilhar um polinizador com seus vizinhos.

Você pode ler o artigo gratuitamente via ReadCube em https://rdcu.be/cbmOE e se você quiser executar a simulação sozinho, o código-fonte é Open Access via GitHub em https://github.com/tim-taylor/evobee.