هوا فقط گردوغبار و گرده با خود حمل نمیکند، بلکه یک بایگانی زیستی شناور نیز هست. برای دههها اسپورهای ریز خزه در آسمان شمالی پراکنده شدند، نشانههایی از تغییرات فصلی ذخیره کردند که از چشم انسان دور مانده بود. اکنون پژوهشگران میتوانند این بایگانی پنهان را بخوانند. آنها با استخراج DNA از فیلترهای قدیمی پایش هوا، تغییراتی را آشکار میکنند که در زمان وقوع، قابل مشاهده نبودند.
نتایج شگفتانگیز است. خزهها برنامه تولیدمثلی خود را هفتهها جلو انداختهاند. چرخههای زندگیشان در پاسخ به پاییزهای گرمتر، زمستانهای کوتاهتر و تغییر چرخههای فصلی دگرگون شده است. بسیاری از گونهها اکنون اسپورهای خود را بسیار زودتر از گذشته آزاد میکنند، نشانهای از واکنش سریع این گیاهان قدیمی به برهمخوردگیهای اقلیمی.
پیشافتادگی چشمگیر در زمانبندی اسپور خزه
نتایج اولیه از فیلترهای هوای سوئد نشان داد اسپورهای خزه چندین هفته زودتر از گذشته اوج میگیرند. پژوهش جدید این تصویر را گستردهتر میکند.
طبق این مطالعه، بیشتر گروههای خزهها و جگرواشان فصل رشد خود را حدود سه تا شش هفته جلو بردهاند. برخی گروهها تغییراتی در اوج انتشار اسپور خود نشان میدهند. تعداد کمی نیز اسپورها را دیرتر در سال پراکنده میکنند.
این یافتهها با روندی روشن هماهنگ است. دما در عرضهای شمالی طی دهههای اخیر بهطور پیوسته افزایش یافته است. بسیاری از خزهها سریعتر از گیاهان گلدار واکنش نشان میدهند. ساختار ساده آنها و وابستگی قوی به شرایط اقلیمی این واکنش سریع را ممکن میسازد.
«نمونهها آرشیوی غیرمنتظره، منحصربهفرد و بسیار هیجانانگیز از DNA ذرات زیستی بادپراکنده بودهاند»
— نیلس کرونبرگ، پژوهشگر دانشگاه لوند
زیستشناسی خزهها و دلیل واکنش سریع آنها
بریوفیتها، یعنی خزهها و جگرواشان، فاقد سیستمهای انتقال آب در گیاهان آوندی هستند. آنها فقط زمانی رشد میکنند که رطوبت فراهم باشد، همچنین برای باروری نیازمند آب هستند.
سلولهای نر برای رسیدن به سلولهای ماده به لایهای نازک از آب نیاز دارند. دما، رطوبت و نور کل چرخه تولیدمثلی آنها را شکل میدهد.
این ویژگیها توضیح میدهد که چرا اسپورهای خزه نسبت به گرمتر شدن فصول تا این حد حساساند. پاییزهای گرمتر سبب میشود کپسولهای اسپور پیش از زمستان بیشتر رشد کنند. بسیاری از گونهها در زمستان رشد را متوقف میکنند، اما این توقف در میان گونهها متفاوت است.
- برخی گونهها کپسولهای رسیده را زیر برف نگه میدارند.
- برخی دیگر به نشانههای آغازین بهار وابستهاند.
- گرمایش سالانه این چرخه استراحت را تغییر میدهد، در نتیجه آزادسازی زودهنگام اسپور در بهار را ممکن میسازد.
تغییر محرکهای اقلیمی و دگرگونی چرخهها
پژوهشگران انتظار داشتند آبوهوای بهار همان سال، زمانبندی انتشار اسپور را تعیین کند. اما عامل اصلی آبوهوای سال قبل بود.
گرمای اواخر فصل پیشین سبب میشود اسپورفیتها پیش از زمستان بیشتر بالغ شوند. با بازگشت نور و دمای مطلوب در بهار، آزادسازی اسپور زودتر رخ میدهد.
واکنش گونهها متفاوت است. برخی تغییرات شدیدی نشان میدهند، برخی دیگر تقریبا بدون تغییر باقی میمانند. یک گروه از جگرواشان تقریبا هیچ تغییری در زمانبندی نشان نمیدهد. این مسئله نشان میدهد که برخی گونهها به طول روز وابستهاند، نه دما. این تنوع رفتاری نشان میدهد بریوفیتها چقدر در واکنش اقلیمی خود متنوعاند.
«این تفاوت قابل توجه است، بهویژه با توجه به اینکه تابستان در شمال بسیار کوتاه است»
— کرونبرگ
بقای اسپورهای خزه و گسترش فصل انتشار
اکنون بیشتر گروههای خزه دوره طولانیتری برای انتشار اسپور تجربه میکنند. مدت انتشار آنها چندین هفته افزایش یافته است.
- برخی گروهها دو اوج فعالیت دارند که احتمالا ناشی از وجود گونههای متفاوت در یک سرده یا تغییرات اقلیمی محرک است.
- برخی گونهها در اوایل تابستان متمرکز میشوند.
- گروهی دیگر منتظر دورههای خشک میمانند تا دندانههای کپسولها باز شوند.
پراکنش اسپور نیز بر پیچیدگی میافزاید. بیشتر اسپورها نزدیک گیاه والد میافتند، اما برخی میتوانند کیلومترها جابهجا شوند. بقای آنها به رطوبت و میزان تابش فرابنفش بستگی دارد. بسیاری از اسپورها به اندازه کافی زنده میمانند تا به زیستگاههای جدید برسند.
«انتظار داشتیم ذوب برف یا دمای همان سال عامل اصلی باشد، اما شرایط اقلیمی سال قبل مهمترین عامل بود»
— فیا بنگتسون، اکولوژیست دانشگاه لوند
سرنخهای هوابرد؛ شاهدی بر گرمایش زمین
DNA محیطی هوابرد روشی نوین برای مطالعه چرخههای گیاهی بدون نیاز به پایش میدانی طولانی است. این روش اسپور خزهها، گردهها و حتی ذراتی را که ابزارهای سنتی از دست میدهند، ثبت میکند.
نتایج نشان میدهد تغییر زمانبندی در گونهها متفاوت است. برخی ممکن است فرصت یافتن زیستگاههای جدید پیدا کنند، زیرا اقلیم در حال گرمشدن، ریزاقلیمها را بازآرایی میکند.
این تغییرات سریع برای اکوسیستمها اهمیت دارد. خزهها در عایقبندی خاک، حفظ رطوبت، ذخیره کربن و چرخه مواد مغذی نقش کلیدی دارند. زمانبندی تولیدمثل آنها بر چرندگان، رقابت گیاهی و ساختار چشماندازهای شمالی اثر میگذارد. این تغییرات نشانهای روشن از تغییر اقلیم است.
در نهایت این پژوهش نشان میدهد کوچکترین گیاهان نیز با سرعتی چشمگیر به گرمایش واکنش نشان میدهند. اسپورهای آنها مانند زمانسنجهای ریز در هوا شناورند، نشانههایی از سرعت گرمشدن جهان به همراه دارند.
این مطالعه در Journal of Ecology منتشر شده است.
اگر این موضوع برای شما جذاب است، مقالههای بیشتر درباره تغییرات اقلیمی و تأثیر آن بر تنوع زیستی را در سایت ما مطالعه کنید یا دیدگاه خود را در کامنتها مطرح کنید.
