Δημοσίευση για τα φρυγανικά συστήματα της Λέσβου σε καταξιωμένο διεθνές επιστημονικό περιοδικό

Kantsa A, Raguso R. A., Dyer A. G., Sgardelis S. P., Olesen J. M., Petanidou T. 2017. Community-wide integration of floral colour and scent in a Mediterranean scrubland. Nature Ecology and Evolution. DOI: 10.1038/s41559-017-0298-0

Την Δευτέρα 4 Σεπτεμβρίου 2017, δημοσιεύθηκε το παραπάνω άρθρο στο επιστημονικό περιοδικό Nature Ecology and Evolution (Nature Publishing Group, London), παρουσιάζοντας μέρος από τα ευρήματα της διδακτορικής διατριβής της Δρ. Αφροδίτης Καντσά, που εκπονήθηκε πρόσφατα στο Εργαστήριο Βιογεωγραφίας και Οικολογίας του Τμήματος Γεωγραφίας του Πανεπιστημίου Αιγαίου, υπό την επίβλεψη της Καθηγήτριας Δρ. Θεοδώρας Πετανίδου.

Στην παρούσα εργασία συνεργάσθηκαν, επίσης, ειδικοί για τα επιμέρους θέματα επιστήμονες από κορυφαία πανεπιστημιακά ιδρύματα: Cornell University (ΗΠΑ), Royal Melbourne Institute of Technology (Αυστραλία), Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, και Aarhus University (Δανία). Η έρευνα συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση και από εθνικούς πόρους μέσω του Ερευνητικού Προγράμματος ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΙΙ.

Λίγα λόγια για την έρευνα:

Η εργασία που το συμπέρασμά της της μπορεί να συνοψισθεί ως «σε μια φρυγανική κοινότητα, ανθικό χρώμα και άρωμα συμμεταβάλλονται» ή, συνοπτικότερα, «μυρίζει κόκκινο», αφορά στις συνεξελικτικές σχέσεις χρωμάτων και αρωμάτων μέσω επικονιαστών, κυρίως μελισσών, στα πιο κοινά και ταπεινά συστήματα της χώρας μας, στα φρύγανα του Θεοφράστου. Άλλωστε η εργασία στο σύνολό της εκπονήθηκε στη Λέσβο και το εκεί Πανεπιστήμιό της. 

Κατά τα τελευταία 65 εκατ. χρόνια, η συνεξέλιξη μεταξύ των ανθοφόρων φυτών και των επικονιαστών τους αποτελεί κινητήριο δύναμη πίσω από την τεράστια βιοποικιλότητα εντόμων και φυτών του πλανήτη.  Επιπλέον, η επιβίωση του ανθρώπου βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στους επικονιαστές, μιας και περισσότερα από 1.500 καλλιεργούμενα είδη φυτών παγκοσμίως επικονιάζονται από ζώα, κυρίως έντομα. Ωστόσο, η επικονίαση είναι ουσιαστικά ανεκτίμητη λειτουργία των οικοσυστημάτων, μιας και εκτός από το να στηρίζει την παγκόσμια οικονομία, βρίσκεται πίσω από την εκπληκτική ποικιλομορφία των ανθέων, ανέκαθεν εμπνέοντας τους ανθρώπινους πολιτισμούς, χαρίζοντας αισθητική απόλαυση και προσφέροντας πολύτιμα αρώματα. Συνεπώς, με μία ανθρωποκεντρική προσέγγιση, η επικονίαση συνδέει το «ζην» με το «ευ ζην».

Στις μέρες μας, όσο οι σχέσεις των φυτών με τους επικονιαστές τους απειλούνται από την ανθρώπινη δραστηριότητα, έρευνες σε όλον τον κόσμο επικεντρώνονται στην κατανόηση της δομής και της δυναμικής των αλληλεπιδράσεων φυτών–επικονιαστών, προκειμένου οι πρακτικές οικολογικής διατήρησης και αποκατάστασης να σχεδιάζονται και να εφαρμόζονται με τρόπο αποτελεσματικό και βιώσιμο. Στο Εργαστήριο Βιογεωγραφίας και Οικολογίας του Τμήματος Γεωγραφίας του Παν. Αιγαίου, ασχολούμαστε τόσο με την κατανόηση των φαινομένων που απειλούν τους επικονιαστές, όσο και με την ανάλυση της δυναμικής των σχέσεων φυτών–επικονιαστών σε διάφορα οικοσυστήματα της χώρας μας, κυρίως τα μεσογειακά.

Προκειμένου να εξασφαλισθεί η αναπαραγωγή τους, και εφόσον δεν έχουν τη δυνατότητα ενεργητικής μετακίνησης, τα φυτά έχουν αναπτύξει ιδιαίτερες προσαρμογές για την προσέλκυση των επικονιαστών. Αυτές δεν είναι άλλες από το χρώμα και το άρωμα των ανθέων, χαρακτήρες του φαινότυπου των φυτών που  ερεθίζουν τα αισθητήρια όργανα των επισκεπτών, δηλαδή, τα μάτια και τις κεραίες (αν μιλάμε για έντομα). Συνεπώς, οι πολύχρωμες παλέτες και τα μεθυστικά αρώματα των λουλουδιών, λειτουργικά αποτελούν μέσα προσέλκυσης των ζώων που θα τα επικονιάσουν και κατ’ επέκταση θα διευκολύνουν την αναπαραγωγή των φυτών. Τα διαφορετικά αισθητηριακά συστήματα και οι προτιμήσεις των επικονιαστών αποδεδειγμένα επηρεάζουν την εξέλιξη των αρωμάτων και των χρωμάτων των λουλουδιών στη φύση. Κατά την τελευταία εικοσαετία, η τεχνολογική και επιστημονική πρόοδος στη χημική ανάλυση των φυτικών αρωμάτων, όσο και στη μελέτη της νευροφυσιολογίας των εντόμων, μας επιτρέπουν μία βασική κατανόηση της επίδρασης των αισθητηριακών σημάτων των φυτών στη συμπεριφορά των κυριότερων ομάδων επικονιαστών, όπως είναι οι μέλισσες, οι πεταλούδες, και τα πτηνά.

Εφόσον, λοιπόν, τα ανθικά σήματα διαμεσολαβούν στις σχέσεις αμοιβαιότητας φυτών–επικονιαστών, αναμένεται να σχετίζονται και με τη δομή ολόκληρης της βιοκοινότητας. Με αυτήν την υπόθεση εργασίας, ξεκινήσαμε το 2011 να διερευνούμε τον ρόλο του ανθικού χρώματος και του αρώματος των φυτών στη δυναμική των σχέσεων φυτών–επικονιαστών σε μία φρυγανική βιοκοινότητα στη ΒΔ Λέσβο (Εικόνα 1). Για τον σκοπό αυτό, συλλέξαμε και αναλύσαμε το άρωμα και το χρώμα των λουλουδιών από 41 είδη φυτών. Η συλλογή του αρώματος έγινε από ζωντανά φυτά στο φυσικό τους περιβάλλον, ακολουθούμενη από χημική ανάλυση σε σύστημα αέριας χρωματογραφίας και φασματοσκοπίας μαζών στο Εργαστήριο Ποιότητας Υδάτων και Αέρα του Τμήματος Περιβάλλοντος του Παν. Αιγαίου, ώστε να εξακριβωθούν οι χημικές ενώσεις που αποτελούν το άρωμα κάθε είδους. Για το χρώμα, μετρήσαμε το φάσμα ανάκλασης των πετάλων με ένα φορητό φασματοφωτόμετρο και υπολογίσαμε τις χρωματικές ιδιότητες των ανθέων κάθε είδους σύμφωνα με δύο οπτικά συστήματα: (α) των μελισσών, που είναι οι κυριότεροι επικονιαστές των μεσογειακών οικοσυστημάτων, και (β) των πεταλούδων του γένους Papilio, οι οποίες είναι λιγότερο συχνοί επικονιαστές σε αυτά τα συστήματα. Έτσι, μπορούσαμε να γνωρίζουμε τι αντιλαμβάνονται οι ίδιοι οι επικονιαστές και όχι απλά τι βλέπει το ανθρώπινο μάτι.

Πρώτα διαπιστώσαμε ότι τα φυτά της κοινότητάς μας «διαφημίζουν» την παρουσία νέκταρος με το χρώμα και το άρωμά τους. Τα άνθη που εκκρίνουν νέκταρ έχουν σημαντικά διαφορετική χροιά όπως την αντιλαμβάνονται οι πεταλούδες και πιο έντονο χρώμα (δηλ. υψηλότερο κορεσμό) όπως το αντιλαμβάνονται οι μέλισσες, και διαφέρουν σημαντικά ως προς την ποιοτική σύσταση του αρώματός τους. Αν λάβουμε υπόψιν ότι οι μέλισσες προτιμούν ιδιαίτερα τα αντικείμενα που έχουν υψηλότερο χρωματικό κορεσμό, τότε συμπεραίνουμε ότι τα φυτά των φρυγάνων είναι «συλλογικά» προσαρμοσμένα, ώστε να προσελκύουν τις μέλισσες διαφημίζοντας το νέκταρ της κοινότητας. Υποθέτουμε ότι η συγκεκριμένη προσαρμογή σχετίζεται άμεσα με τις κλιματικές και καιρικές συνθήκες της περιοχής του Αιγαίου. Τα φρύγανα, ιδιαίτερα στα νησιά, είναι μια διάπλαση ανοιχτή, εκτεθειμένη σε ισχυρούς ανέμους και δυνατό φως. Τα αρώματα που εκπέμπονται υφίστανται γρήγορα διάλυση στην ατμόσφαιρα κι έτσι δεν μπορούν να θεωρηθούν αποτελεσματικά σήματα για μεγάλες αποστάσεις. Συνεπώς τα άνθη, αν θέλουν να διατηρήσουν την ελκυστικότητά τους, πρέπει να εκμεταλλευτούν και τα οπτικά τους σήματα.

Στη συνέχεια, βρήκαμε ότι τα κόκκινα άνθη της βιοκοινότητας (Εικόνα 3) εκπέμπουν αρώματα αποτελούμενα σχεδόν αποκλειστικά από αλειφατικές ενώσεις. Τα κόκκινα άνθη φαίνονται άχρωμα στις μέλισσες, οι οποίες δεν βλέπουν κόκκινο, και επιπλέον τα είδη στα οποία ανήκουν δεν προσφέρουν νέκταρ, άρα μειονεκτούν σε σχέση με τα περισσότερα φυτά της περιοχής. Ωστόσο, οι αλειφατικές ενώσεις αποτελούν σεξουαλικές φερομόνες πολλών ειδών άγριων μελισσών και εκπέμπονται από τα παρθένα θηλυκά άτομα προσελκύοντας αρσενικά. Είναι πιθανόν, συνεπώς, τα κόκκινα άνθη να αντισταθμίζουν το οπτικό τους μειονέκτημα με μία ελκυστική οσμή. Αποκαλύφθηκε και μια ακόμη ιδιαίτερη σχέση μεταξύ των ροζ-μωβ ανθέων και της χημικής ομάδας των σεσκιτερπενίων, που αποτελούν ενώσεις που παράγονται σε τεράστιες ποσότητες από τα αρωματικά φυτά που κατακλύζουν την ελληνική ύπαιθρο, όπως η λεβάντα, το θυμάρι, το θρούμπι, το φασκόμηλο κλπ. Μάλιστα, τα σεσκιτερπένια αυξάνονται μαζί με τον χρωματικό κορεσμό των πετάλων, δηλ. τα άνθη που εκπέμπουν περισσότερα σεσκιτερπένια εμφανίζονται με πιο έντονο χρώμα στις μέλισσες, καθιστώντας τα φρυγανικά φυτά ελκυστικά στα έντομα αυτά.

Συνθέτοντας το ανθικό αισθητηριακό τοπίο της περιοχής, είδαμε ότι στα φρύγανα συμβαίνει μία πρωτοφανής συντονισμένη «εκμετάλλευση» των αισθητηριακών ικανοτήτων και των προτιμήσεων των επικονιαστών από μέρους των φυτών. Το φαινόμενο της συνδιακύμανσης χρώματος–αρώματος πιθανότατα αντανακλά αρχέγονες σχέσεις μεταξύ του φυτικού μεταβολισμού και της φυσιολογίας της όρασης και της όσφρησης των εντόμων που μας οδηγούν πίσω στο γεωλογικό χρόνο, όταν οι επικονιαστές άρχισαν να εξελίσσονται από φυτοφάγα έντομα. Τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν τη θεμελιώδη σχέση που έχουν τα μεσογειακά οικοσυστήματα με τις μέλισσες, επισημαίνουν ότι τα είδη δεν είναι τυχαία κατανεμημένα στις φυσικές βιοκοινότητες, και ότι η επικονίαση είναι βασική λειτουργία η οποία επηρεάζει τη συνύπαρξη των ειδών και τη χλωριδική σύνθεση των οικοσυστημάτων. Συνεπώς, η ανάγκη για προστασία και διατήρηση της βιοποικιλότητας περνάει σίγουρα μέσα από την προστασία και διατήρηση των οικοσυστημικών λειτουργιών.

Δρ. Αφροδίτη Καντσά

Δρ. Θεοδώρα Πετανίδου