تكشف سجلات حبوب اللقاح عن دور الشتاء في التنوع البيولوجي للنباتات.. حل لغز مهم عن الحياة النباتية

يُدقّ العلم الحديث ناقوس الخطر بشأن الانقراض الجماعي السادس، الناجم عن التغيرات المناخية والأنشطة البشرية. ويشير الخبراء إلى أن أكثر من 10% من أنواع النباتات الوعائية في الصين تواجه بالفعل تهديدات خطيرة لبقائها.

قرر فريق بحثي التعمق في الماضي القديم بحثًا عن إرشادات. وتساءلوا عما إذا كان علم حبوب اللقاح – دراسة الأحافير والجراثيم وحبوب اللقاح الحديثة – قد يقدم رؤى أساسية قد تغفلها أحيانًا السجلات الأحفورية التقليدية.

ويعد البروفيسور شياومين فانج من معهد أبحاث هضبة التبت والأكاديمية الصينية للعلوم أحد العلماء الرائدين وراء هذا الجهد.

وتعاون البروفيسور فانغ مع العديد من الخبراء لمقارنة أنماط حبوب اللقاح القديمة مع اتجاهات التنوع البيولوجي الحديثة، على أمل فهم أفضل السبل لحماية النباتات في ظل المناخ المتغير.

وأوضح البروفيسور فولي وو، المتخصص في حبوب اللقاح في حقبة الحياة الحديثة، أن “جراثيم النباتات وحبوب اللقاح تقدم حلاً – فهي وفيرة، ومحفوظة جيدًا، ويمكنها ملء الفجوات التي تتركها الحفريات الكبيرة”.

نُشرت الدراسة في مجلة Plant Diversity .

لماذا يكشف حبوب اللقاح عن تاريخ النبات

يُصاب العلماء بالإحباط عندما تفشل الاكتشافات الأحفورية الجزئية في الكشف عن الصورة الأشمل لتطور النبات . في المقابل، تميل حبوب اللقاح إلى البقاء سليمة في طبقات التربة.

تحمل حبوب اللقاح مؤشراتٍ على توزع الأنواع القديمة التي لولاها لكانت قد اختفت دون أثر، يُسهم هذا البحث الأوسع في حلّ لغز كيفية توسّع توزيع النباتات أو انكماشه أو انتقاله عبر بيئات طبيعية مختلفة عبر الزمن.

تعكس حبوب اللقاح أيضًا الظروف البيئية. فوجودها يُبرز مستويات الرطوبة المحددة، ودرجة تحمل الحرارة، وتغيرات الغطاء النباتي . وهذا يُتيح لمحة عن استجابات النباتات على المدى الطويل، ويُرشد الجهود المبذولة للتنبؤ بالتحولات المستقبلية.

التنوع البيولوجي النباتي ودرجات الحرارة في الشتاء

اختبر الفريق خمسة مقاييس مصممة لتحديد عدد أنواع حبوب اللقاح الموجودة في منطقة معينة. وقارنوا هذه المقاييس ببيانات حديثة عن كاسيات البذور (النباتات المزهرة) لتحديد القيم الأكثر توافقًا.

“أظهرت نتائجنا أن مؤشري شانون-وينر وبرجر-باركر يتطابقان بشكل وثيق مع أنماط التنوع البيولوجي الحديثة، مما يجعلهما أدوات مثالية لإعادة بناء التنوع البيولوجي في الماضي”، أوضح الدكتور يوكسوان جيانج، المؤلف الرئيسي للدراسة.

“وعلاوة على ذلك، وجدنا أن المناخ أثر بقوة على التنوع، حيث كانت درجات حرارة الأشهر الأكثر برودة هي العامل السائد، تليها هطول الأمطار السنوي.”

اكتشف الباحثون أن هذه المؤشرات كانت أكثر حساسيةً للتغيرات في المجتمعات النباتية مقارنةً بالمقاييس الأخرى. وقارنوا خرائط الغطاء النباتي الحالية ببيانات حبوب اللقاح لتأكيد نتائجهم.

وكانت النتائج متقاربة بشكل مدهش، مما يشير إلى أن حبوب اللقاح الأحفورية قد تفعل أكثر من مجرد ملء الفجوات التاريخية – فقد تتمكن من التنبؤ بما قد يحدث عندما تصبح فصول الشتاء أكثر قسوة أو تتغير أنماط الأمطار.

الشتاء البارد يؤثر على التنوع البيولوجي للنباتات

يُسلّط عملنا الضوء على أهمية درجات الحرارة الشتوية في تشكيل التنوع البيولوجي النباتي. ويُفترض أن تُوجّه هذه الرؤية استراتيجيات الحفاظ على البيئة، لا سيما في ظلّ تغيّر المناخ، كما أشار الدكتور وو.

يبدو أن ظروف التجمد تحد من قدرة النباتات على النمو، خاصةً في الأماكن التي تفتقر إلى هطول الأمطار والحرارة الكافية. إذا تفاقمت قسوة الشتاء، فقد تكافح مجموعات نباتية أخرى للبقاء على قيد الحياة.

إن هذا الاحتمال يحمل معنى عملياً بالنسبة للمزارعين والمدافعين عن البيئة وفرق السياسات الذين يتعين عليهم أن يقرروا كيفية الحماية من التهديدات المتصاعدة .

هطول الأمطار يؤثر على قوة المجتمع

هطول الأمطار السنوي عاملٌ رئيسيٌّ آخر. فالمناطق الأكثر جفافًا تميل إلى دعم أنواعٍ نباتيةٍ أقل، ويمكن للتحولات الطفيفة أن تُحوّل النظم البيئية من الغابات إلى المراعي أو حتى الصحراء. تُعاني بعض أجزاء الصين بالفعل من جفافٍ شديد، وأي انخفاضٍ في الأمطار الموسمية قد يُسرّع من فقدان التنوع البيولوجي .

من ناحية أخرى، غالبًا ما تُشجّع الأمطار الغزيرة نمو النباتات والمُلَقِّحات. ويمكن أن يمتد هذا الدعم إلى أنظمة بيئية بأكملها، مما يُساعد على الحفاظ على صحة التربة وخصوبة الغابات.

وبناءً على بيانات حبوب اللقاح، فإن عتبة هطول الأمطار السنوية البالغة 400 ملم (16 بوصة) تشكل خطًا قويًا يفصل بين مجتمعات النباتات الأكثر حيوية وتلك الأقل تنوعًا.

حبوب اللقاح تتنبأ بالتغيرات المستقبلية

تلتقط حبوب اللقاح في طبقات الرواسب التغيرات التي حدثت على مدى آلاف أو حتى ملايين السنين، ومن خلال تحليل حبوب اللقاح من هذه الطبقات، يمكن للباحثين استخلاص أوجه تشابه بين مراحل الاحتباس الحراري الماضية وما قد يحدث قريبًا هنا على الأرض.

وهذا يسمح لهم باختبار النظريات حول مدى سرعة تكيف النباتات أو هجرتها عندما تصبح درجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار غير مواتية.

اعتمدت العديد من الدراسات السابقة على أحافير أوراق أو سيقان متناثرة، لكنها لم تُغطِّ دائمًا أطرًا زمنية واسعة أو مناطق جغرافية شاسعة.

يفتح حبوب اللقاح نافذةً على فترات وأماكن مُغفَلة، كاشفًا عن نقاط تحول حاسمة في مسيرة تطور النبات.

بقاء النبات في ظل تغير المناخ

وباستخدام مؤشرات شانون-وينر وبرجر-باركر ، يستطيع الباحثون غربلة العينات القديمة بثقة أكبر.

يمكن لجهود الحفظ حينها استهداف المناطق الساخنة التي ازدهرت فيها أنواع نباتية فريدة، لكنها الآن معرضة للخطر، من خلال رسم خرائط لأنماط حبوب اللقاح ومقارنتها بتساقط الأمطار وموجات البرد، يمكن اتخاذ القرارات بناءً على بيانات تعكس اتجاهات حقيقية وطويلة الأمد.

قد تُفيد هذه الرؤية أيضًا برامج إعادة التشجير أو بنوك البذور المستقبلية. ويمكن للمسؤولين اختيار أنواع تتحمل انخفاض درجات الحرارة وعدم استقرار هطول الأمطار بطرق أثبتت فعاليتها في مناخات قديمة مماثلة، قد تُوفر هذه الطريقة، التي تمزج بين أنماط الماضي والظروف الحديثة، خارطة طريق للبقاء.