هل ستنجو النباتات من تغير المناخ؟ يكشف “الموت العظيم” عن أدلة حول مرونتهم.

تابعنا

أضفنا كمصدر مفضل على جوجل

النشرة الإخبارية

اشترك في النشرة الإخبارية لدينا

منذ حوالي 251 مليون سنة، قضت الانفجارات البركانية على معظم أشكال الحياة على الأرض. ل حوالي مليون سنة, الفخاخ السيبيرية في روسيا قذفت سحبًا ضخمة من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، مما أدى إلى أخطر حدث انقراض في تاريخ كوكبنا.

درجات الحرارة الاستوائية ارتفعت، مما يجعل الكثير من الأرض ساخنة جدًا للحياة. وفي هذه الأثناء أصبحت المحيطات حمضية وعاشت معظم الكائنات الحية فيها اختنق من نقص الأكسجين. يُعرف هذا باسم الانقراض الجماعي البرمي الترياسي أو “الموت العظيم”، وقد حدث في نهاية المطاف ودمر أكثر من 90% من الحياة في المحيطات و70% من الأنواع البرية.

ومع ذلك، في زاوية ما هو الآن الصين, وقد تجنب ملجأ النباتات المنتجة لحبوب اللقاح هذا المصير وأنشأت واحة للحيوانات الباقية على قيد الحياة. تشير الأبحاث أن هذا لم يكن المكان الوحيد الذي تمكنت فيه النباتات من الصمود أمام تغير المناخ الكارثي أثناء الموت العظيم، وأن النباتات ربما كانت أكثر قدرة على تحمل حدث الانقراض من الكائنات الحية الأخرى.

“تتمتع النباتات في بعض الأحيان بقدر كبير من المرونة لأنها لا تستطيع التحرك بشكل فردي، وحتى كمجموعة، فهي ليست جيدة جدًا في الحركة”. كريس توماسوقال عالم البيئة وعالم الأحياء التطوري في جامعة يورك في المملكة المتحدة لموقع Live Science. وأضاف أنه نتيجة لذلك، طورت العديد من النباتات آليات للبقاء في مكانها رغم الظروف الصعبة.

ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية بسبب تغير المناخ وإحداث اضطرابات في النظم البيئية، ستحتاج النباتات إلى الاستفادة مرة أخرى من هذه المرونة. طورت العديد من أنواع النباتات تكيفات فريدة تساعدها على تحمل الظروف القاسية. أخبر الخبراء موقع Live Science أن هذه التعديلات – إلى جانب جرعة كبيرة من الحظ – ستحدد الآن الفرق بين البقاء والانقراض.

قد ترغب

على عكس معظم الحيوانات، تتمتع العديد من النباتات بالقدرة على تجديد الأطراف – ويمكن لهذه الأطراف أن تجعلها أكثر قدرة على التكيف مع الظروف البيئية الجديدة. النباتات بشكل عام لديها مرونة تنموية أعلى من الحيواناتمما يعني أن لديهم مرونة أكبر لتغيير كيفية نمو وتطور خلاياهم وأنسجتهم.

“العديد من النباتات لديها ما نسميه النمو غير المحدد وخطط الجسم المعيارية،” إيمي أنجيرتوقال عالم النبات في جامعة كولومبيا البريطانية في كندا لموقع Live Science. نمو غير محدد يعني أن الكائن الحي يستمر في النمو والتطور إلى أجل غير مسمى طوال حياته.

“إذا فقدنا ذراعًا، فسوف تختفي إلى الأبد. ولكن في النباتات، إذا قطعت فرعًا، فيمكنها أن تنبت فروعًا جديدة، ويمكن لتلك الجديدة بعد ذلك أن تتلقى إشارات من البيئة الحالية بدلاً من أن تكون عالقة بنوع من البرامج التنموية من البيئة السابقة.”

على سبيل المثال، وجد الباحثون ذلك براعم على أشجار البلوط (Quercus ilex) أكثر قدرة على مواجهة الجفاف من تلك التي لم resprouted.

ولأن يمكن أن تصبح البراعم نائمةيمكن أن تنبت العديد من أنواع النباتات بعد الأحداث الكارثية، مثل الحرائق. منطقة كيب فلوريست في جنوب أفريقياعلى سبيل المثال، هي أصغر ممالك الأزهار الست المعترف بها في العالم، وتعتمد معظم أنواع نباتاتها على النار – حيث تنبت نباتاتها بعد النار والعديد من بذورها تتطلب النار لتنبت.

ماذا تقرأ بعد ذلك

بعض النباتات مثل علكة الثلج (الأوكالبتوس باوسيفلورا)، تحتوي على طبقة سميكة من اللحاء العازل لحماية براعمهابينما يحب الآخرون نبات القراص لاذع (نبات القراص لاذع) دفنهم تحت الأرض في “بنك البراعم”. تعزل التربة براعم البذور عن الحرارة الشديدة والبرودة وتحمي معظم النباتات من الظروف التي تهدد الحياة. يسمح هذا التكيف واسع النطاق النباتات العشبية على التحمل خلال فصل الشتاء و النباتات مع المصابيح لإخفاء أنسجتهم من ويلات النار.

يمكن للنباتات أيضًا تخزين البذور تحت الأرض عندما تكون الأوقات صعبة. بالكاد 350.000 نوع من النباتات تنتج البذور. بالنسبة لمعظم هذه الأنواع، تحتوي البذور على نسخ صغيرة نائمة من النبات الصغير، مع جميع الهياكل التي ستتحول إلى أوراق وجذور.

“يمكن للبذور أن تعيش بشكل أساسي في حالة ركود في التربة” دانيال أنستيتوقال عالم البيئة التطورية في جامعة كورنيل لموقع Live Science: “يمكن أن يكون لديك بنك البذور حيث يمكن أن تعود بعض البذور، وهناك إمكانية الوصول إلى المكتبة الخلفية للمعلومات الوراثية التي يمكن للعديد من النباتات الاعتماد عليها في نهاية المطاف.”

تعتبر بنوك البذور أداة حيوية لتعزيز القدرة على الصمود في العديد من أنواع النباتات. إنها تخلق الفرصة للأفراد غير النشطين في عملية التمثيل الغذائي لإعادة الحياة عندما تتحسن الظروف البيئية، وفقًا لورقة بحثية نُشرت عام 2021 في المجلة. اتصالات الطبيعة. وكتب المؤلفون: “عندما يكونون محظوظين، فإن بعض هؤلاء الأفراد على الأقل سوف يستيقظون في المستقبل عندما تكون البيئة أكثر ملاءمة للنمو والتكاثر”.

في ورقة نشرت في مجلة علوم في وقت سابق من هذا العام، أظهر الباحثون، بما في ذلك أنجيرت وأنستيت، تطورًا سريعًا أنقذ زهرة القرد القرمزية (إريثرانثي كارديناليس) السكان من الجفاف المطول في الولايات المتحدة والمكسيك بين عامي 2010 و 2018.

وأوضح أنستيت: “يمكنهم إما أن ينمووا بسرعة كبيرة، ويزهروا ويطرحوا البذور قبل أن يبدأ جفاف الخريف، أو يمكن أن ينمووا بشكل أبطأ بكثير ويختبئوا”.

وقام الباحثون بتسلسل جينومات 55 مجموعة من زهور القرود القرمزية للعثور على مناطق داخل جينوماتهم مرتبطة بالتعامل مع الإجهاد والجفاف. لقد تتبعوا السكان وكيف تغيروا خلال هذه الفترة. شهدت بعض المجموعات السكانية تطورًا سريعًا للتعامل مع البيئة المتغيرة.

ووجدوا أنه، استنادًا إلى التنوع الجيني للسكان، يمكنهم التنبؤ بما إذا كان السكان سيتمكنون من النجاة من الجفاف، حتى قبل أن يبدأ.

وفي حين أن هذا مجرد نوع نباتي واحد، إلا أن أنستيت تعتقد أنه قد يكون صحيحًا بالنسبة للكائنات الحية الأخرى أيضًا.

بعض النباتات قادرة على تحويل طريقة إنتاجها للطاقة لتحمل بيئة متغيرة. هذا ما تشن شويعتقد عالم الحفريات النباتية في جامعة ليدز في المملكة المتحدة، أنه سمح لبعض أنواع النباتات بالبقاء على قيد الحياة بعد الانقراض الجماعي في العصر البرمي الترياسي، وقد يصبح ذا أهمية متزايدة للنباتات في مناخ اليوم المتغير.

استخدام النباتات التمثيل الضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكريات وأكسجين، واستخدامهما الثغور، أو مسام صغيرة على سطح أوراقها، لتنظيم كمية ثاني أكسيد الكربون التي تدخل النبات.

تفتح العديد من النباتات ثغورها أثناء النهار للسماح بدخول ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين. يستخدمه الآخرون عملية التمثيل الضوئي CAM، والذي يرمز إلى “استقلاب حمض الكرسولاسيين”، لإغلاق ثغورهم أثناء النهار وحماية أنفسهم من الحرارة. وفي الليل، يمتصون ثاني أكسيد الكربون ويحولونه إلى حمض، ويخزنونه في أنسجتهم لاستخدامه في صنع السكريات أثناء النهار.

قال شو لموقع Live Science: «إن عملية التمثيل الضوئي لـ CAM شائعة جدًا في النباتات الصحراوية الحالية، مثل الصبار والنباتات العصارية». “إنها طريقة ذكية جدًا للهروب من درجات الحرارة المرتفعة أو الجفاف أثناء النهار.”

في أ يذاكر نُشر في مجلة Nature Ecology & Evolution في وقت سابق من هذا العام، أظهر شو وزملاؤه أن النباتات التي استخدمت عملية التمثيل الضوئي CAM كانت لها ميزة أثناء الانقراض الجماعي في العصر البرمي الترياسي.

لقد وجدوا ذلك الليكوفيتات، أو هي نباتات وعائية قديمة، تحولت إلى عملية التمثيل الضوئي CAM في وقت قريب من الانقراض الجماعي. وقال شو: “نعتقد أن عملية التمثيل الضوئي لـ CAM قد تكون الإستراتيجية الخاصة للبقاء على قيد الحياة” وسمحت لهذه النباتات بالهيمنة بعد الانقراض الجماعي.

بعض النباتات تذهب إلى أبعد من ذلك. خلال الأحداث الكارثية، تحولت النباتات إلى “الوحوش المفعمة بالأمل” من أجل النجاة من الاضطرابات البيئية، كما أظهرت الأبحاث السابقة.

في تسعة أحداث منفصلة على مدار الـ 150 مليون سنة الماضية، قامت العديد من النباتات المزهرة بتكرار جينومها بالكامل لمنح نفسها فرصة أفضل للبقاء، وفقًا لبحث نُشر في مجلة خلية في وقت سابق من هذا العام. يمنحهم الجينوم المكرر المزيد من الفرص للتطور والتكيف مع الظروف البيئية الصعبة.

“إننا نرى مجموعات من نسخ الجينوم الكاملة في الوقت المناسب، وفي كل مرة يتوافق ذلك مع حدث جيولوجي مهم موصوف، سواء كانت فترة تبريد عالمية، أو فترة الاحتباس الحراري، أو ما إذا كان هناك حدث انقراض،” مؤلف مشارك في الدراسة إيف فان دي بيرقال عالم الأحياء الجينومي في جامعة غنت في بلجيكا لموقع Live Science في ذلك الوقت.

ساعدنا في تحسين Live Science Pro: نحن نحاول دائمًا تحسين المحتوى الخاص بنا. اترك لنا تعليقات حول Pro هنا.