یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که نیروهایی که رشته‌کوه‌ها را ایجاد می‌کنند، می‌توانند باعث افزایش تنوع زیستی شوند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه فرایندهای زمین‌شناسی زمین، مسیر تکامل حیات را شکل می‌دهند.
کوه‌زایی و تنوع گونه‌ها
این پژوهش گامی مهم در درک این مسئله است که چرا مناطق کوهستانی کانون‌های تنوع زیستی هستند و چگونه فعالیت‌های تکتونیکی مسیر تکامل گروه‌های خاصی از موجودات را طی میلیون‌ها سال هدایت کرده‌اند. این مطالعه توسط محققان دانشگاه ایندیانا (IU) انجام شده است.
رشد کوه‌ها و پیدایش گونه‌های جدید
مناطق کوهستانی مدت‌ها به‌عنوان گنجینه‌های زیستی شناخته شده‌اند و تعداد زیادی از گونه‌های گیاهی و جانوری را در خود جای داده‌اند. با این حال، تاکنون مشخص نبود که آیا این تنوع زیستی صرفاً نتیجه شرایط جغرافیایی خاص این مناطق است یا اینکه فرایندهای زمین‌شناسی مستقیماً به ایجاد گونه‌های جدید کمک می‌کنند.
بر اساس این مطالعه جدید، خود فرایند بلند شدن کوه‌ها شرایطی ایجاد می‌کند که منجر به پیدایش گونه‌های جدید می‌شود. تغییرات در چشم‌اندازها باعث ایجاد زیستگاه‌های جدید و جداسازی جغرافیایی جمعیت‌ها می‌شود که این امر تکامل گونه‌های جدید را تسهیل می‌کند. این فرایند که گونه‌زایی جدایی‌گزین (Allopatric Speciation) نام دارد، زمانی رخ می‌دهد که گروه‌هایی از یک گونه به دلیل موانع جغرافیایی از یکدیگر جدا شده و به‌مرور زمان به گونه‌های متمایز تبدیل می‌شوند.
تحقیقات نشان می‌دهد که در میان جانوران کوچک مانند جوندگان، رابطه مستقیمی بین سرعت و میزان بلند شدن کوه‌ها و میزان تنوع گونه‌ها وجود دارد.
بررسی دقیق‌تر با استفاده از مدل‌های مجازی
تیم تحقیقاتی که شامل ایال ماردر از دانشگاه ماساچوست امهرست (از پژوهشگران سابق IU) و برایان یانیتس، استادیار علوم زمین و جوی در IU است، از مدل‌های کامپیوتری پیشرفته برای شبیه‌سازی چگونگی تکامل گونه‌ها در پاسخ به تغییرات زمین‌شناسی در بازه‌های زمانی طولانی استفاده کرده‌اند.
آن‌ها از مدلی تخصصی به نام “Adascape” بهره بردند که قادر به ایجاد نمایش‌های مجازی از سطح زمین و تغییرات آن است. سپس، این مدل با برنامه‌هایی ترکیب شد که گونه‌های مجازی را در این چشم‌اندازها مستقر کرده و مسیر تطبیق و مهاجرت آن‌ها را در طول شکل‌گیری کوه‌ها ردیابی می‌کند.
نتایج این شبیه‌سازی‌ها تصویری مصنوعی از نحوه تکامل در واکنش به تغییرات زمین‌شناسی ارائه می‌دهد که ممکن است ده‌ها میلیون سال به طول بینجامد.
یکی از یافته‌های جالب این تحقیق این بود که برخی از مناطق کوهستانی می‌توانند به‌عنوان “مهدهای تنوع زیستی” عمل کنند. به‌عنوان‌مثال، در این مدل، گونه‌ای از پستانداران جونده بلافاصله پس از بلند شدن کوه‌ها به چندین گونه متمایز تقسیم شد که هرکدام در زیستگاه‌های جدیدی مستقر شدند.
با گذشت زمان، برخی از این گونه‌های جدید حتی به دشت‌های اطراف مهاجرت کردند، الگویی که دیرینه‌شناسان اغلب در فسیل‌ها مشاهده می‌کنند.
ارتباط با سوابق فسیلی
دوره‌های زمین‌شناسی گذشته نشانه‌هایی از افزایش تنوع زیستی برجای گذاشته‌اند که تاکنون به‌خوبی توضیح داده نشده بودند. نویسندگان این پژوهش پیشنهاد می‌کنند که حداقل برخی از این دوره‌های انفجار تنوع زیستی ممکن است با افزایش فعالیت‌های تکتونیکی هم‌زمان بوده باشند.
به‌عنوان نمونه، محققان اشاره می‌کنند که افزایش شناخته‌شده‌ای در تنوع فسیلی حدود ۱۵ میلیون سال پیش در غرب ایالات متحده ممکن است با فرایند کوه‌زایی در منطقه Basin and Range مرتبط باشد. این تغییرات هم در تکامل گونه‌های جانوری و هم در تشکیل حوضه‌های رسوبی تأثیرگذار بوده است.
“این مطالعه دیدگاه‌های جدیدی در مورد تأثیر فرایندهای فیزیکی زمین بر تنوع حیات به ما ارائه می‌دهد،” ماردر گفت. “همچنین نشان می‌دهد که تغییرات زمین‌شناسی در حال حاضر و آینده نیز می‌توانند بر تنوع زیستی تأثیر بگذارند.”
نقش پنهان کوه‌ها در تکامل
نظریه‌های پیشین بیان می‌کردند که کوه‌ها تنها به‌عنوان بستری برای تکامل عمل می‌کنند. اما این تحقیق نشان می‌دهد که چشم‌اندازهای در حال تغییر می‌توانند به‌طور فعال باعث ایجاد یا هدایت فرایندهای تکاملی شوند.
“ما معمولاً تصور می‌کنیم که مناظر زمین تنها پس‌زمینه‌ای برای تکامل هستند، اما این مطالعه نشان می‌دهد که آن‌ها نقش فعالی در شکل‌دهی به تنوع زیستی ایفا می‌کنند،” یانیتس گفت.
رشد کوه‌ها باعث می‌شود که برخی جمعیت‌ها به ارتفاعات بالاتر بروند یا در دره‌ها محصور شوند و در معرض شرایط اقلیمی، منابع غذایی و فشارهای محیطی متفاوتی قرار بگیرند. این تغییرات به‌مرور زمان منجر به ایجاد گونه‌های جدید می‌شود. علاوه بر این، رشته‌کوه‌ها می‌توانند رطوبت را جذب کرده و اقلیم‌های محلی را تغییر دهند که این امر نیز می‌تواند عامل مهاجرت یا سازگاری گونه‌ها باشد.
پیامدهای زیست‌محیطی و حفاظت از تنوع زیستی
فراتر از توضیح تاریخچه زمین، این یافته‌ها می‌توانند به متخصصان حفاظت از محیط‌زیست کمک کنند تا تصمیم بگیرند که چگونه و کجا از گونه‌ها محافظت کنند. کوه‌ها در برابر تغییرات اقلیمی بسیار حساس هستند؛ با تغییر شرایط، موجودات ساکن در ارتفاعات بالا ممکن است جایی برای مهاجرت نداشته باشند.
درک اینکه کدام مناطق برای ایجاد گونه‌های جدید حیاتی هستند، می‌تواند حفاظت از نقاط داغ تنوع ژنتیکی را در اولویت قرار دهد. این مطالعه همچنین می‌تواند به بازنگری در مناطق حفاظت‌شده کمک کند. اگر برخی از سیستم‌های کوهستانی برای ایجاد تنوع زیستی بسیار مهم باشند، شاید لازم باشد این مناطق تحت حفاظت ویژه قرار گیرند یا مناطق محافظت‌شده موجود گسترش یابند.
علاوه بر کوه‌ها، این دانش می‌تواند در مورد سایر محیط‌های پویای زمین مانند گسل‌های فعال تکتونیکی یا مناطق آتشفشانی نیز اعمال شود، زیرا آن‌ها نیز احتمالاً نقش مهمی در نوآوری‌های زیستی دارند.
آینده تحقیق: پیوند بین زمین‌ساخت و تکامل
در ادامه، نویسندگان قصد دارند مدل‌سازی کامپیوتری خود را به مناطق و گروه‌های زیستی مختلف گسترش دهند تا نتایج شبیه‌سازی‌ها را بیشتر با سوابق فسیلی و داده‌های ژنتیکی مطابقت دهند. این رویکرد میان‌رشته‌ای می‌تواند پیش‌بینی‌های دقیق‌تری درباره تأثیر توپوگرافی بر تکامل امروز و آینده ارائه دهد.
به گفته دانشمندان، موضوع فقط این نیست که گونه‌ها اکنون کجا هستند، بلکه این است که یک مکان چگونه در طول زمان تغییر کرده و چگونه باعث ایجاد یا انقراض گونه‌ها شده است. این ارتباط بین مناظر زمین و حیات، موضوعی است که ما تازه در حال درک کامل آن هستیم.
مطالعه مذکور در ژورنال Science منتشر شده است.
