Badania nad pyłkiem pomocne w ochronie bioróżnorodności w Zachodniej Afryce
W ramach inicjatywy MIOVAT (Miocene vegetation of the African tropics (project MioVAT)) wykorzystano pyłek i zarodniki kopalne, aby zbadać historię ewolucyjną dwóch biomów: lasów tropikalnych i sawann w Zachodniej Afryce w epoce Miocenu, tj. od 23 do 5,3 mln lat temu. Miocen był okresem krytycznym w ewolucji zachodnioafrykańskiej roślinności, kiedy to trawy wykorzystujące szlak fotosyntetyczny C4 szybko rozszerzyły swój zasięg, dając początek sawannom. Badacze posłużyli się roztwarzaniem kwasów i separacją gęstości w celu uwolnienia skamieniałego pyłku i zarodników z próbek osadu pochodzących z Zachodniej Afryki. Następnie zbadano je przy użyciu szeregu technik mikroskopowych. Zespół skompilował ponadto bibliotekę obrazów kopalnego pyłku i zarodników pochodzących z lasów deszczowych paleogenu i neogenu w południowej Nigerii. Zobrazowano próbki pyłku dębowego (Quercus) i świerkowego (Picea) w celu przeprowadzenia porównawczych prac mikroskopowych. Zobrazowano trawy (Poaceae) pochodzące z zielników oraz pyłki traw kopalnych z próbek osadów, a następnie wykorzystano je do zgromadzenia danych na temat morfologii pyłków pośród całej rodziny wiechlinowatych. Przeprowadzono także doświadczenia, by porównać klasyfikację ludzką i komputerową pyłku traw. Naukowcy posłużyli się metodami obliczeniowymi, aby ująć ilościowo złożoność wzorów powierzchniowych pyłków traw w celu zbadania samoporządkujących się wzorców roślinności w ekosystemach suchych. W rezultacie uzyskano nowe metody klasyfikacji ziarenek pyłku na podstawie obrazowania wysokorozdzielczego i analizy obrazu obliczeniowego. Prace porównawcze przeprowadzone na podstawie pyłków dębu, sosny i traw ujawniły, że połączenie oświetlenia jasnego pola, mikroskopii konfokalnej i mikroskopii elektronowej skaningowej zwiększyło rozdzielczość taksonomiczną zapisu pyłków i zarodników kopalnych. To z kolei zwiększyło zakres i dogłębność hipotez, które można przetestować z użyciem zapisu pyłków i zarodników kopalnych. Inicjatywa MIOVAT udostępniła nową metodę obliczeniową do opisu kształtów 2D. Zwróciła także uwagę na rosnące zainteresowanie klasyfikacją obiektów biologicznych z wykorzystaniem metod obliczeniowych i bardziej tradycyjnych podejść opartych o analizy wykonane przez człowieka. Wyniki projektu pomogą także wyjaśnić rolę wymierania gatunków w kształtowaniu tropikalnej roślinności Zachodniej Afryki i ewolucyjny sukces traw. Te ważne informacje w dużym stopniu przyczynią się do ochrony bioróżnorodności lasów tropikalnych i sawann w obliczu zmiany klimatu.
Słowa kluczowe
Pyłek, bioróżnorodność, lasy tropikalne, sawanny, Miocen, roślinność, Zachodnia Afryka
