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# Biologie# Biologie de l'évolution

Le timing des fleurs et des colibris

Comment les périodes de floraison des fleurs s'alignent avec la migration des colibris.

Patrick F McKenzie, A. E. Berardi, R. Hopkins

― 8 min lire


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Table des matières

Les fleurs ont évolué avec divers traits pour attirer les pollinisateurs, ce qui a mené à une grande variété d'espèces dans la nature. La façon dont les fleurs ont changé au fil du temps pour séduire différents pollinisateurs est une partie cruciale de cette stratégie de survie. Ce processus d'évolution est influencé par les pollinisateurs disponibles et comment ils interagissent avec les fleurs. Par exemple, certaines couleurs, formes et odeurs de fleurs attirent des types spécifiques de pollinisateurs comme les abeilles, les papillons ou les colibris.

Des études récentes montrent que les fleurs ne se résument pas seulement à leur apparence. Le moment où elles fleurissent, connu sous le nom de phénologie florale, peut aussi être important. Cet article explore comment le moment de floraison des fleurs rouges et orange, qui sont souvent visitées par les colibris, peut être lié à leur pollinisation.

Syndromes de pollinisation

Différentes fleurs attirent différents pollinisateurs en fonction de leurs caractéristiques, appelées syndromes de pollinisation. Par exemple :

  • Fleurs pollinisées par le vent ont généralement des designs simples et moins colorés puisqu'elles n'ont pas besoin d'attirer les animaux.
  • Fleurs pollinisées par les abeilles et les papillons sont souvent vives, avec beaucoup de pollen et de nectar.
  • Fleurs pollinisées par les mouches peuvent sembler moins attirantes et peuvent même imiter l'odeur de la décomposition.
  • Fleurs pollinisées par les colibris sont rouges ou orange et souvent tubulaires, offrant beaucoup de nectar pour nourrir ces oiseaux.

Bien que ces caractéristiques nous aident à comprendre comment les fleurs et les pollinisateurs ont évolué ensemble, il y a encore beaucoup à apprendre. Collecter des données fiables sur les plantes à fleurs est crucial pour les chercheurs pour approfondir leurs connaissances.

Science citoyenne et collecte de données

Les projets de science citoyenne, où des gens ordinaires aident à rassembler des données sur la nature, ont récemment produit d'énormes quantités d'informations sur les plantes à fleurs. Une de ces plateformes est iNaturalist, qui permet aux utilisateurs de documenter la diversité des plantes. Cependant, une grande partie de ces données manque d'organisation et de détails nécessaires pour la recherche scientifique.

Par exemple, certaines observations de plantes à fleurs peuvent ne pas avoir des identifications d'espèces précises. Malgré cela, ces grandes bases de données de science citoyenne sont précieuses et offrent une chance aux chercheurs d'améliorer leur compréhension des plantes à fleurs et de la pollinisation.

Couleur des fleurs et pollinisation

La couleur des fleurs est l'un des traits les plus visibles qui peuvent aider les chercheurs à identifier les syndromes de pollinisation. Certaines couleurs sont souvent liées à des pollinisateurs spécifiques :

  • Fleurs jaunes attirent généralement une variété de pollinisateurs.
  • Fleurs bleues sont préférées par les abeilles.
  • Fleurs blanches fleurissent souvent la nuit pour attirer des pollinisateurs nocturnes comme les chauves-souris.

Les colibris sont attirés par les fleurs rouges et orange parce qu'ils peuvent bien voir ces couleurs, tandis que beaucoup d'insectes ne le peuvent pas. Cette différence de vision influence la relation entre la couleur des fleurs et les types de pollinisateurs qui les visitent.

Temps de floraison comme un trait

Alors que la couleur des fleurs est souvent étudiée, le temps de floraison est généralement négligé dans les discussions sur les syndromes de pollinisation. Certaines études suggèrent que le moment de la floraison peut influencer quelles fleurs sont disponibles pour quels pollinisateurs. Par exemple, les fleurs dans l'arctique ont souvent tendance vers le blanc et le jaune, adaptés aux pollinisateurs qui prospèrent dans ces conditions.

Cependant, il n'est pas clair à quel point la relation entre le temps de floraison et les stratégies de pollinisation est répandue. Cet article va se demander si le temps de floraison est particulièrement significatif pour les fleurs rouges et orange, qui sont associées à la disponibilité des colibris.

Le colibri à gorge rubis

Le colibri à gorge rubis est un oiseau familier que l'on trouve dans l'est des États-Unis. Il migre d'Amérique centrale vers les États-Unis chaque printemps, arrivant autour de mars à mai, puis retourne en fin d'été. À cause de leurs patterns migratoires, ces oiseaux peuvent impacter le moment où les fleurs rouges et orange fleurissent dans l'est des États-Unis.

Cet article émet l'hypothèse que les fleurs rouges et orange peuvent fleurir plus tard dans l'est des États-Unis par rapport à d'autres couleurs, car elles coïncident avec l'arrivée des colibris. Dans les régions où les colibris sont présents toute l'année, comme sur la côte ouest, on ne pourrait pas voir les mêmes patterns.

Analyse des données

Pour explorer ça, les chercheurs ont créé un grand ensemble de données à partir des observations de science citoyenne, en se concentrant sur la couleur des fleurs et les moments de floraison. En utilisant des technologies de reconnaissance d'image pour évaluer les couleurs des fleurs, ils ont compilé une base de données qui dépasse en taille et en détail les ensembles de données précédents.

Avec ces données, ils ont examiné comment les temps de floraison des fleurs rouges et orange se comparaient à d'autres couleurs. Ils ont trouvé que dans l'est des États-Unis, ces fleurs fleurissent significativement plus tard au printemps, s'alignant étroitement avec l'arrivée des colibris.

Observations à travers l'Amérique du Nord

L'ensemble de données compilé a montré que près de la moitié des plantes à fleurs en Amérique du Nord sont soit blanches soit jaunes. Les fleurs rouges ne représentaient qu'une petite fraction du total. Au fur et à mesure que le printemps avançait, le nombre d'observations de fleurs augmentait, particulièrement dans les zones nordiques. Les données ont également révélé que les colibris étaient particulièrement absents durant les premières semaines de l'année.

Au début du printemps, les fleurs rouges et orange étaient moins nombreuses. Cependant, à mesure que les colibris revenaient en fin de printemps, la présence de fleurs rouges et orange augmentait. Ce pattern soutient l'idée que le moment de floraison pour ces couleurs est lié au mouvement saisonnier des colibris.

Le retard dans le temps de floraison

L'analyse a indiqué que les plantes à fleurs rouges et orange commençaient à fleurir 20 à 50 jours plus tard que les autres couleurs dans l'est des États-Unis. Ce retard était cohérent avec les patterns migratoires des colibris. Cette découverte suggère que la disponibilité des colibris est essentielle pour le timing de la floraison de ces couleurs de fleurs.

En comparant les temps de floraison des fleurs rouges et blanches, les chercheurs ont noté que les fleurs blanches tendent à fleurir plus tôt dans la saison. Ce pattern de floraison précoce soutient la disponibilité des pollinisateurs puisque les bourdons, qui sont généralement actifs plus tôt au printemps, préfèrent les fleurs blanches.

À l'inverse, les fleurs rouges semblaient être à la traîne, ne commençant à apparaître que lorsque les colibris revenaient. Ce retard était évident à travers diverses analyses comparant les patterns de floraison dans différentes régions.

Associations avec les pollinisateurs

La connexion entre la floraison de différentes couleurs de fleurs et leurs pollinisateurs associés a dessiné un tableau plus clair du timing de la nature. Le chevauchement entre le moment où les colibris apparaissaient et quand les fleurs rouges fleurissaient était frappant. Pendant ce temps, les bourdons avaient atteint leur pic plus tôt, juste au moment où les fleurs blanches commençaient à émerger.

Ces patterns confirment que les fleurs rouges sont significativement influencées par la présence des colibris, qui sont des pollinisateurs spécialisés. En revanche, les fleurs blanches, qui attirent les bourdons, ne sont pas soumises aux mêmes contraintes migratoires.

Conclusion

La recherche conclut que le temps de floraison devrait être considéré comme un trait important pour comprendre les syndromes de pollinisation, particulièrement dans les régions où les colibris migrent. Les résultats indiquent que les fleurs rouges et orange fleurissent plus tard, s'alignant avec le retour des colibris, tandis que d'autres couleurs ont des calendriers de floraison différents en fonction de la disponibilité des divers pollinisateurs.

En examinant ces relations et en améliorant les méthodes de collecte de données, les scientifiques peuvent mieux apprécier les interdépendances entre les fleurs et leurs pollinisateurs.

À l'avenir, les chercheurs peuvent élargir ce travail en explorant d'autres facteurs qui influencent les temps de floraison et les comportements des pollinisateurs, nous aidant à comprendre mieux comment les plantes et les animaux s'adaptent à des environnements changeants.

Source originale

Titre: A massive community-science dataset reveals convergent evolution of delayed flowering phenology in North American red-flowering plants

Résumé: The radiation of angiosperms is marked by a phenomenal diversity of floral size, shape, color, scent, and reward. Through hundreds of years of documentation and quantification, scientists have sought to make sense of this variation by defining pollination syndromes. These syndromes are the convergent evolution of common suits of floral traits across distantly related species that have evolved by selection to optimize pollination strategies. The availability of community-science datasets provides an opportunity to develop new tools and to examine new traits that may help further characterize broad patterns of flowering plant diversity. Here we test the hypothesis that flowering phenology can also be a pollination syndrome trait. We generate a novel flower color dataset by using GPT-4 with Vision (GPT-4V) to assign flower color to 11,729 North American species. We map these colors to 1,674,908 community-scientist observations of flowering plants to investigate patterns of phenology. We demonstrate constrained flowering time in the eastern United States for plants with red or orange flowers relative to plants with flowers of other colors. Red-and orange-colored flowers are often characteristic of the "hummingbird" pollination syndrome; importantly, the onset of red and orange flowers corresponds to the arrival of migratory hummingbirds. Our results suggest that the hummingbird pollination syndrome can include flowering phenology and reveal an opportunity to expand the suite of traits included in pollination syndromes. Our methods demonstrate an effective pipeline for leveraging enormous amounts of community science data by using artificial intelligence to extract information about patterns of trait variation.

Auteurs: Patrick F McKenzie, A. E. Berardi, R. Hopkins

Dernière mise à jour: 2024-10-22 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.25.614826

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.25.614826.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

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