التطور السريع للنباتات قد يجعل المناطق الساحلية أكثر عرضة للفيضانات وارتفاع مستوى سطح البحر
لقد حدث التطور بسرعة أكبر مما كان يُعتقد سابقًا في الأراضي الرطبة في خليج تشيسابيك ، مما قد يقلل من فرصة أن تتحمل المستنقعات الساحلية ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل، كما أوضح الباحثون في جامعة نوتردام والمتعاونون في منشور حديث في العلوم .
قام جيسون ماكلاشلان ، الأستاذ المشارك في قسم العلوم البيولوجية ، بتقييم الدور الذي يلعبه التطور في النظم البيئية في خليج تشيسابيك من خلال دراسة نوع من النباتات الشبيهة بالعشب ، Schoenoplectus americanus ، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم نبات رئيس النبات.
استخدم فريق البحث مزيجًا من البذور التاريخية الموجودة في عينات الرواسب الأساسية ، والنباتات الحديثة ، والنماذج الحسابية لإثبات أن النباتات “المنبعثة” كانت تخصص المزيد من الموارد في جذورها تحت الأرض، مما يسمح لها بتخزين الكربون بسرعة أكبر من النباتات الحديثة.
وقال مكلاتشلان: “نعتقد أن هذا الانخفاض المفاجئ في النمو تحت الأرض قد يكون استجابة لزيادة التلوث في خليج تشيسابيك”، “أدت عقود من التلوث إلى مستويات أعلى من النيتروجين والفوسفور في المياه ، وبما أن هذه هي مغذيات نباتية، فقد يفضل التطور الآن النباتات التي ‘تستثمر’ أقل في الجذور باهظة الثمن.”
ظلت بذور النباتات التاريخية تحت الأرض في ملكية مركز سميثسونيان للبحوث البيئية على الخليج، وهي نائمة منذ منتصف القرن العشرين.
جمعها McLachlan وباحثون آخرون وسمحوا لهم بالإنبات والنمو. يقدم هذا النوع من الأبحاث ، المعروف باسم بيئة القيامة ، دليلًا مباشرًا يمكن أن يدعم الافتراضات حول التغيير التطوري.
كانت النماذج الحسابية قد أثبتت سابقًا خطر ارتفاع مستوى سطح البحر على الأراضي الرطبة الساحلية ، وأدرجت فهم العلماء لكيفية تأثير الفيضانات على نمو النبات وكيف يؤثر نمو النبات على الاستقرار.
بينما نمت النباتات والعينات الحديثة من منتصف القرن العشرين بالمثل فوق الأرض، استثمرت النباتات الحديثة موارد أقل في التجذير في عمق الأرض. أدى ذلك إلى إنشاء كتلة حيوية أقل تحت الأرض ويمكن أن يقلل من قدرة الأراضي الرطبة على مقاومة الفيضانات.
أظهر McLachlan والمتعاونون ، من خلال النماذج الحسابية ، أن النباتات الحديثة تخزن الكربون في التربة أبطأ بنسبة 15 في المائة مما كانت تفعله النباتات في منتصف القرن العشرين.
اندهش ماكلاكلان من السرعة التي حدث بها التغيير التطوري في Schoenoplectus americanus، وقال إن “البحث يظهر الدور الذي يلعبه التطور حيث تتعرض النظم البيئية للتوتر بشكل متزايد من خلال تأثيرات المجتمع البشري”.
اكتشفت الكاتبة الأولى ميغان فاهسن ، طالبة الدكتوراه في نوتردام ، أهمية سمات النباتات تحت الأرض في وقت مبكر من عام 2017 كطالب دراسات عليا في السنة الأولى في نوتردام.
على الرغم من أن الباحثين لا يستطيعون تحديد أن النباتات تستثمر أكثر نسبيًا من طاقتها فوق الأرض وأقل تحت الأرض بسبب التلوث ، إلا أنها تعتقد أن مجموعة التقنيات المستخدمة في البحث الحالي توفر تنبؤات جديدة حول تأثير التطور على النظم البيئية.
وتتوقع أن تحفز الدراسة الباحثين على دراسة الأسباب التي تدفع التغيير التطوري، وقالت: “لأسباب تتعلق بالإزعاج ، تجاهل العلم في كثير من الأحيان ما يحدث تحت الأرض” ، مشيرة إلى أنها والطلاب الجامعيين في نوتردام أمضوا حوالي 500 ساعة في غسل وفرز جذور النباتات، “لكننا تعلمنا الكثير في هذه الدراسة ؛ هناك الكثير من الأسرار التي تحدث تحت الأرض.”
وقال ماكلاكلان إن البحث يوضح كذلك الدور الذي يلعبه التطور، حيث يتم التأكيد بشكل متزايد على النظم البيئية من خلال تأثيرات المجتمع البشري.
وقال: “لقد لعب التغيير التطوري على مدى قرن تقريبًا دورًا مزعزعًا للنظم البيئية الساحلية.
ربما استجابت الأنواع الأخرى في النظم البيئية الأخرى بشكل مختلف للتأثيرات البيئية البشرية ، وربما توفر مزيدًا من المرونة للأنظمة البيئية ، أو ربما لم يكن لها أي تأثير على الإطلاق”.
“الآن وقد أظهرنا أن التغيير التطوري يمكن أن يكون سريعًا وكبيرًا بما يكفي للتأثير على مرونة النظام البيئي ، نأمل أن ينظر باحثون آخرون في هذا المكون من الاستجابة البيولوجية للتغير البيئي العالمي.”
ومن بين المتعاونين الآخرين في هذا البحث مايكل بلوم وسكوت إمريش من جامعة تينيسي، وجيم هولمكويست وباتريك ميجونيغال من مركز سميثسونيان للأبحاث البيئية ، وبرادي ستيلر من جامعة نوتردام ، وكاث تود براون من جامعة فلوريدا .
تم تمويل الدراسة من قبل مؤسسة العلوم الوطنية وبرنامج الولايات المتحدة للبحوث الساحلية.
