بیایید در مورد کاکتوس‌ها صحبت کنیم، گیاهان خارداری که به عنوان زینت‌های دکوراتیو در منزل یا شگفتی‌های بزرگ منظره‌های طبیعی مورد تحسین قرار می‌گیرند. از کاکتوس‌های بزرگ و قدبلند ساجوآرو که به ارتفاعات تا ۱۸ متر می‌رسند، تا کاکتوس‌های کوچک دکمه‌ای که به سختی از سطح خاک بیرون می‌آیند، خانواده کاکتوس‌ها تنوع قابل توجهی دارد. اما راز تکامل و تنوع شگفت‌انگیز کاکتوس‌ها چیست؟
محققان مرکز میلنر برای تکامل در دانشگاه بث به دنبال رمزگشایی این معما برآمدند و کشفیات آنها باورهای موجود را به چالش کشید.
کشف اشتباهات (آب و هوایی)
بر خلاف باور دیرینه که آب و هوای خشک مهد تنوع کاکتوس‌هاست، این دانشمندان به نتیجه دیگری دست یافته‌اند.
یافته‌های جالب از این مطالعه نشان می‌دهد که تنها خشکی آب و هوا نیست، بلکه عواملی مانند نوسانات دمای روزانه، بافت شن‌دار خاک و تغییرات فصلی، نقش‌های کلیدی در تکامل کاکتوس‌ها دارند.
تنوع وسیع کاکتوس‌ها
جالب است که با وجود اینکه کاکتوس‌ها به عنوان دکوراسیون داخلی در سطح جهانی محبوب شده‌اند، آنها اصالتاً از دنیای جدید و تنها از آمریکای شمالی، مرکزی و جنوبی آمده‌اند. مکزیک به نظر می‌رسد که کانون تنوع کاکتوس‌ها باشد و بیشترین غنای گونه‌ها را دارد.
محققان دانشگاه بث تلاش کردند تا تمام داده‌های منتشر شده درباره کاکتوس‌ها را جمع‌آوری کنند و هدفشان بررسی عمیق‌تر ریشه‌های تنوع وسیع آنها بود. این تیم بزرگ‌ترین درخت تکاملی کاکتوس‌ها را با استفاده از دنباله‌های DNA گسترده‌ای ساخته است.
دینامیک‌های تکامل کاکتوس‌ها
برای درک تعامل عوامل بیولوژیکی مختلف که به تنوع کاکتوس‌ها کمک می‌کنند، تیم از روش‌های یادگیری ماشینی استفاده کرد.
با تحلیل متغیرهایی مانند اندازه گیاه، دامنه جغرافیایی، محتوای شن خاک، خشکی و نوسانات دمای روزانه، محققان تصویر واضح‌تری از دینامیک‌های تکامل کاکتوس‌ها به تصویر کشیدند – پیروزی داده‌ها و فناوری.
در یک پیچش غیرمنتظره، تیم کشف کرد که در حالی که مکزیک بیشترین تعداد گونه‌های کاکتوس را به نمایش می‌گذارد، همزمان پایین‌ترین نرخ تکاملی را نیز نشان می‌دهد و ایده‌ای که آب و هوای خشک مکزیک به طور عمده گونه‌های جدید کاکتوس را به وجود می‌آورد، رد می‌کند.
حساسیت کاکتوس‌ها به آب و هوا
پس از انجام تحقیقات در مرکز میلنر برای تکامل در دانشگاه بث، نویسنده اصلی مطالعه، دکتر جیمی تامپسون، دیدگاه‌های مهمی ارائه داد. او اشاره کرد که با وجود ظاهر سخت‌گیرانه آنها، کاکتوس‌ها در واقع به اندازه سایر گیاهان مستعد انقراض هستند.
“با توجه به اینکه بیشترین تنوع زیستی در مکزیک وجود دارد، تصور می‌شد که این به دلیل شرایط مناسب برای تکامل گونه‌ها در آنجا باشد,” گفت دکتر تامپسون.
“با این حال، مطالعه ما نشان می‌دهد که این‌گونه نیست – بلکه مکزیک دارای پایین‌ترین نرخ گونه‌سازی است اما تنوع زیستی زیادی دارد زیرا نرخ‌های انقراض در آنجا کندتر است. به عبارت دیگر، آب و هوای مکزیک لزوماً بهتر از تولید گونه‌های جدید نیست، بلکه در حفظ گونه‌های موجود خوب است.”
نقش آب و هوا در بقا کاکتوس‌ها
شرایط آب و هوایی تنها به خشکی ساده محدود نمی‌شود؛ آنها استراتژی‌های بقا کاکتوس‌ها را شکل می‌دهند. سازگاری‌های آنها، مانند مکانیسم‌های ذخیره آب و ساختار منحصر به فرد تیغ‌هایشان، نه تنها به عنوان حفاظت در برابر گیاه‌خواران عمل می‌کند بلکه به کاهش از دست دادن آب نیز کمک می‌کند.
در تلاش برای بقا، کاکتوس‌ها به گونه‌ای تکامل یافته‌اند که در محیط‌هایی که نوسانات شدیدی دارند، به خوبی رشد کنند و مقاومت شگفت‌انگیز خود را نشان دهند.
درک چگونگی پاسخ این گیاهان به متغیرهای آب و هوایی متغیر، درک ما از نقش‌های اکولوژیکی آنها و تاب‌آوری آنها در برابر تغییرات آب و هوایی را افزایش می‌دهد.
تلاش‌های حفاظتی
همانطور که تحقیق در مورد تکامل نقاط ضعف کاکتوس‌ها را به روشنایی می‌آورد، تلاش‌های حفاظتی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
با توجه به تهدیدات فوری مانند از دست دادن زیستگاه‌ها، تغییرات آب و هوایی و تجارت غیرقانونی، فعالان محیط زیست برای تدابیر حفاظتی که تعادل ظریف اکوسیستم‌هایی که در آنها کاکتوس‌ها رشد می‌کنند، به رسمیت بشناسند، درخواست می‌کنند.
تحقیقات آینده باید بر توسعه استراتژی‌های حفاظتی قوی و بازسازی زیستگاه‌ها تمرکز کند تا از حفاظت از این گیاهان منحصر به فرد اطمینان حاصل شود.
آینده کاکتوس‌ها
دکتر نیک پریست، یکی از نویسندگان مشترک مطالعه و همچنین از مرکز میلنر برای تکامل، نگرانی‌هایی درباره آینده کاکتوس‌ها ابراز کرد.
“کار ما نشان می‌دهد که کاکتوس‌ها به اندازه‌ای که فکر می‌کردیم موفق نیستند و به تغییرات آب و هوایی آسیب‌پذیرتر هستند. این نگران‌کننده است – اگر کاکتوس‌ها نتوانند در آب و هوای در حال تغییر ما رشد کنند، سایر گیاهان چه شانسی دارند؟”
این مطالعه، که با حمایت مالی از سوی راجر و سو وورود و دانشگاه بث انجام شده است، درک ما از تکامل و تنوع کاکتوس‌ها را تغییر داده است.
این تحقیق به پیچیدگی‌های مکانیزم‌های طبیعی پرداخته است – دعوتی برای ما تا اقدامات خود را در هماهنگی با محیط زیست‌مان تطبیق دهیم.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
