جنگل‌های استوایی، به‌عنوان یکی از غنی‌ترین اکوسیستم‌های زیستی زمین، همواره به خاطر تنوع خیره‌کننده‌ٔ درختان‌شان مورد توجه بوده‌اند. اما اکنون مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که تنوع شیمیایی پنهان در درختان این جنگل‌ها نیز به همان اندازه شگفت‌انگیز و البته مهم است.
درختان تنها از نظر اندازه، شکل یا رنگ برگ با هم تفاوت ندارند، بلکه هر یک از آن‌ها راهبرد شیمیایی خاص خود را برای مقابله با آفات و بیماری‌ها در دل جنگل به‌کار می‌برند. تیمی از دانشگاه واشنگتن در سنت‌لوئیس و باغ گیاه‌شناسی میسوری با هدف بررسی این تفاوت‌های شیمیایی، تحقیقاتی گسترده انجام دادند.
رازهای برگ‌ها؛ آنچه درختان با مواد شیمیایی خود فاش می‌کنند
تحقیقی در دل جنگل‌های بولیوی
این تیم تحقیقاتی برگ‌های ۴۷۰ گونه درختی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند؛ نمونه‌هایی که در قالب پروژهٔ «Madidi» در کوه‌های آند بولیوی جمع‌آوری شده بود.
با مقایسه درختان مناطق کم‌ارتفاع و مرتفع، پژوهشگران توانستند تغییرات ترکیبات شیمیایی را در شرایط اقلیمی مختلف بررسی کنند. آن‌ها با استفاده از طیف‌سنجی جرمی، بیش از ۲۰٬۰۰۰ ترکیب شیمیایی منحصربه‌فرد را در برگ‌ها شناسایی کردند.
«این سطح از تنوع شیمیایی فوق‌العاده است»،
گفت جاناتان مایرز، استاد زیست‌شناسی در دانشگاه واشنگتن.
بسیاری از این ترکیبات به درختان کمک می‌کنند تا در شرایط دشوار، به‌ویژه در مناطق گرم، مرطوب و پر از حشرات مناطق استوایی، زنده بمانند.
ترکیبات دفاعی درختان؛ سلاح‌هایی شگفت‌انگیز
ترپنوئیدها؛ خط مقدم دفاعی
بیش از یک‌سوم این ترکیبات شناسایی‌شده را ترپنوئیدها تشکیل می‌دادند؛ موادی که گیاهان برای مقابله با تهدیدهایی چون حشرات و عوامل بیماری‌زا تولید می‌کنند. جالب آن‌که ترپنوئیدها کاربردهای دارویی شناخته‌شده‌ای نیز دارند:
- مقابله با سرطان
- کاهش التهاب
- نابودی باکتری‌ها و ویروس‌های مضر
آلکالوئیدها؛ پای ثابت داروهای مهم
حدود یک‌چهارم دیگر از ترکیبات، آلکالوئیدها بودند؛ گروهی از مواد شیمیایی که در بسیاری از داروهای مشهور مانند مسکن‌ها و داروهای ضد مالاریا یافت می‌شوند.
تنوع به‌عنوان راهبرد دفاعی
با افزایش ارتفاع، کاهش تنوع
با بالا رفتن از ارتفاع، تنوع گونه‌های درختی و همچنین تنوع ترکیبات شیمیایی کاهش یافت. برای مثال، در ارتفاع ۱۲۰۰ متری، پژوهشگران حدود ۱۴۰ گونه درختی در هر هکتار یافتند. اما در ارتفاع ۳۳۰۰ متری، این عدد به کمتر از ۲۰ گونه کاهش یافت.
شیمی مشترک در ارتفاعات، شیمی منحصربه‌فرد در دشت‌ها
در مناطق مرتفع، حتی گونه‌های متفاوت درختی نیز از ترکیبات شیمیایی مشابهی برای دفاع استفاده می‌کردند. اما در جنگل‌های پست و گرمسیری که رقابت شدیدتر است، هر درختی سعی دارد راه‌حلی منحصربه‌فرد برای دفاع داشته باشد.
«اگر درختی از ترکیبات مشابه درخت مجاورش استفاده کند، ممکن است به همان اندازه نسبت به آفات و بیماری‌ها آسیب‌پذیر باشد»،
مایرز توضیح می‌دهد.
در مقابل، استفاده از ترکیبات متفاوت توسط هر درخت، مقابله‌ٔ آفات با آن‌ها را سخت‌تر می‌کند.
ساخت بانک اطلاعاتی جهانی از ترکیبات شیمیایی درختان
گنجینه‌ای برای پزشکی آینده
این یافته‌ها از اهمیت حفاظت از جنگل‌های استوایی حمایت می‌کند؛ نه فقط به‌خاطر تنوع زیستی، بلکه به‌خاطر پتانسیل شیمیایی آن‌ها.
داده‌های این تحقیق به پایگاه جهانی در حال توسعه‌ای از ترکیبات شیمیایی درختان و گیاهان افزوده شده است.
«با چنین پایگاه داده‌ای، پژوهشگران می‌توانند به‌دنبال مواد منحصربه‌فردی بگردند که ارزش واقعی برای جامعه داشته باشند»،
مایرز می‌گوید.
پرسش‌هایی فراتر از جنگل‌های استوایی
پروژه‌ای برای مقایسه تنوع شیمیایی در سطح جهان
مایرز هم‌اکنون در پروژه‌ای دیگر با حمایت بنیاد ملی علوم آمریکا شرکت دارد که تنوع شیمیایی درختان در آمازون، کانادا و جنگل‌های نزدیک مرکز تحقیقاتی تایسون در ایالت میسوری را مقایسه می‌کند.
گرچه جنگل‌های محلی آمریکا از نظر تنوع قابل مقایسه با مناطق گرمسیری نیستند، اما هنوز هم تنوعی بسیار بیشتر از جنگل‌های مخروطی شمالی دارند.
الگوی جهانی تنوع گیاهی
نقش اقلیم در افزایش تنوع
چه عاملی موجب این الگوی جهانی تنوع می‌شود؟ پاسخ محتمل: اقلیم.
محیط‌های گرم‌تر، مرطوب‌تر و باثبات‌تر، بستر مناسبی برای رشد تعداد بیشتری از گونه‌های گیاهی فراهم می‌کنند؛ و هر کدام از این گونه‌ها هم سیستم دفاعی منحصر به‌فردی دارند.
این رقابت شیمیایی بین گیاهان می‌تواند دلیل دیگری برای تنوع بالای گونه‌ها و ترکیبات شیمیایی در مناطق استوایی باشد. به گفتهٔ پروفسور مایرز، این شاید سرنخی دیگر برای درک الگوهای جهانی تنوع گیاهی باشد.
جمع‌بندی: هر درخت، یک آزمایشگاه شیمیایی زنده
پیام اصلی این پژوهش روشن است:
هر درخت در جنگل، تنها یک موجود زنده نیست، بلکه آزمایشگاهی کوچک از ترکیبات شیمیایی است. هرچه گونه‌های بیشتری را حفظ کنیم، احتمال بیشتری وجود دارد که ابزارهای پنهانی آن‌ها را برای بقا نیز حفظ کنیم؛ ابزارهایی که ممکن است روزی به کمک ما انسان‌ها بیایند.
این مطالعه به‌طور کامل در نشریه Ecology منتشر شده است.
