世界上最孤独的植物正面临性危机。女性存在吗?

“这肯定是世界上最孤独的生物,”古生物学家理查德·福特写道在他的书中关于生命的进化。

他说的是Encephalartos woodii(木脑鲷)(木桐),一种来自南非的植物。木桐是苏铁家族的一员,是厚重的植物,树干粗壮,叶子大而坚硬,形成雄伟的树冠。

这些坚韧不拔的幸存者已经活了下来恐龙多次大灭绝.它们曾经广泛分布,如今已成为地球上最受威胁的物种之一。

唯一已知的野生E.伍迪1895年,植物学家约翰·梅德利·伍德(John Medley Wood)在南非恩戈耶森林(Ngoye Forest)进行植物考察时发现了它。

他在附近寻找其他人,但找不到.在接下来的几十年里,植物学家去除了茎和枝条,并在花园中栽培它们。

由于担心最后的茎会被破坏,林业部于 1916 年将其从野外移走,保存在南非比勒陀利亚的一个保护性围栏内,使其在野外灭绝.

此后,该植物已在世界范围内繁殖。但是,木桐面临生存危机。所有的植物都是Ngoye标本的克隆。它们都是雄性,没有雌性,自然繁殖是不可能的。E. woodii's(木桦树)故事既是生存又是孤独。

我团队的研究灵感来自孤独植物的困境以及雌性可能仍然存在的可能性。我们的研究涉及使用遥感技术和人工智能协助我们在恩戈耶森林寻找雌性。

劳拉·辛蒂(Laura Cinti)在邱园(Kew Gardens)观看E. Woodii克隆。(C-实验室,CC BY-NC系列)

苏铁的进化之旅

苏铁是现存最古老的植物群,通常被称为“活化石”或”恐龙植物“,因为它们的进化历史可以追溯到石炭纪时期,大约3亿年前.

在中生代(2.5亿至6600万年前),也被称为苏铁时代,这些植物无处不在,在温暖潮湿的气候中茁壮成长。

虽然它们类似于蕨类植物或棕榈树,但苏铁与两者都没有关系。苏铁是裸子植物,包括针叶树和银杏。

与开花植物(被子植物)不同,苏铁使用球果繁殖。在雄性和雌性成熟并产生壮丽的球果之前,不可能区分它们。

雌性视锥细胞通常又宽又圆,雄性视锥细胞看起来细长而狭窄。雄性球果产生花粉,由昆虫(象鼻虫)携带到雌性视锥细胞.这种古老的繁殖方法在数百万年的时间里基本保持不变。

尽管苏铁的寿命很长,但今天苏铁被列为地球上最濒危的生物,其中大多数物种都被认为是濒临灭绝.

这是因为它们的生长和繁殖周期缓慢,通常需要 10 到 20 年才能成熟,并且由于森林砍伐、放牧和过度采集而导致栖息地丧失。苏铁已成为植物稀有的象征。

它们引人注目的外观和古老的血统使它们在异国情调的观赏园艺中很受欢迎,这导致了非法贸易。

稀有苏铁可以指挥价格过高每厘米620美元(495英镑)一些标本正在出售每个数百万英镑.偷猎苏铁对它们的生存构成威胁。

其中最有价值的物种是木桐.它在植物园中受到保护,并采取安全措施,例如设计用于威慑偷猎者.

天空中的人工智能

在我们寻找女性的过程中木桐我们使用创新技术从垂直的有利位置探索森林区域。

20222024,我们的无人机调查覆盖了 195 英亩或 148 个足球场的区域,从无人机拍摄的数千张照片中创建了详细的地图。它仍然是占地 10,000 英亩的 Ngoye 森林的一小部分。

用于训练 AI 软件的静止图像示例。(C-实验室,CC BY-NC系列)

我们的人工智能系统提高了这些搜索的效率和准确性。如木桐被认为在野外灭绝,合成图像被用于人工智能模型的训练中,以提高其能力,通过图像识别算法,通过形状识别苏铁在不同的生态背景下。

全球植物物种正在消失以惊人的速度。由于所有存在木桐标本是克隆,面对环境变化和疾病,它们的遗传多样性潜力是有限的。

值得注意的例子包括 1840 年代爱尔兰的大饥荒,克隆马铃薯的均匀性加剧了危机,以及克隆卡文迪什香蕉对巴拿马病的脆弱性,巴拿马病威胁他们的生产就像 1950 年代的格罗斯米歇尔香蕉一样。

找到一个女性意味着木桐不再处于灭绝的边缘,可以复活该物种。雌性将允许有性繁殖,带来遗传多样性,并标志着保护工作的突破。

木桐是地球上生命的脆弱性的清醒提醒。但是我们寻求发现一个女性木桐这表明,如果我们行动足够快,即使是最濒危的物种也有希望。

劳拉·辛蒂(Laura Cinti),生物艺术与植物行为研究员,University of Southampton

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