Уур амьсгалын өөрчлөлт нь манай гаригийн олон бүс нутгийг улам халуун, хуурай болгож байгаа энэ үед цөл бол сүүлийн 30 сая жилийн хугацаанд нэлээд томорсон харьцангуй шинэ биомууд гэж бодоход сэтгэл сэртхийм. Баруун Хойд Америкийн ихэнх хэсгийг эзэлдэг цөлүүд шиг өргөн тархсан хуурай бүсүүд сүүлийн 5-7 сая жилийн дотор л үүсч эхэлсэн.
Эдгээр ширүүн цөлийн биомуудыг эзлэн авсан ургамлууд хэрхэн амьд үлдэж чадсаныг ойлгох нь илүү хуурай ирээдүйд экосистем хэрхэн амьдрахыг урьдчилан таамаглахад тусална.
Шинээр гарч ирж буй ургамлыг анх дайрсан бүлэг ургамлын эрчимтэй судалгаа цөл Олон сая жилийн тэртээ эдгээр анхдагчид буюу хадны цэцэгс халуун, төөнөсөн нар, усны хомсдолыг даван туулахын тулд тоног төхөөрөмжгүй ирээгүй гэж дүгнэжээ. Тэд хуучин, илүү чийглэг газар, тэр ч байтугай хуурай, ил хад чулуулаг дээр амьдрахдаа ийм стресст дасан зохицох чадвартай байсан. халуун орны ой, энэ бүхэн нь хуурайшилт ихтэй газар нутгийг довтлоход хялбар болгосон.
Калифорнийн Их Сургуулийн судлаач Исаак Лихтер-Марк, Брюс Болдуин, Берклигийн интегратив биологийн профессор, Жепсоны гербарийн куратор, "Жепсон цөлийн гарын авлага: Зүүн өмнөд Калифорнийн судасны ургамал" (2002) сэтгүүлийн ерөнхий редактор нар өөрсдийн судалгаагаа нийтэлжээ. Хойд Америкийн цөл дэх хадны цэцэгсийн хувьсал энэ долоо хоногт сэтгүүлд Шинжлэх ухааны академийн процесс.
Энэхүү судалгаа нь олон жилийн турш үргэлжилсэн хувьслын маргааныг шийдвэрлэх нотлох баримтуудыг өгсөн анхны судалгаа юм цөлийн ургамалҮзэсгэлэнт сагуаро какти шиг галт окотилло болон Сеуссийн агавууд дасан зохицдог. хуурай нөхцөл Тэд цөлийг довтолсныхоо дараа эсвэл цөлийн амьдралын стресст дасан зохицож ирсэн үү?
Уур амьсгалын өөрчлөлтөөс шалтгаалсан хуурайшилтыг түргэсгэх нь ургамлыг урьд өмнөхөөсөө хамаагүй хурдан дасан зохицоход хүндрэл учруулж байгаа тул энэ асуулт өнөөдөр хамааралтай гэж Лихтер-Марк хэлэв. Дэлхийн хуурай газрын тавны нэг орчим нь цөл юм. Хэрэв хуурай нөхцөлд дасан зохицох нь зөвхөн ийм стрессийг даван туулахын тулд аль хэдийн хөгжсөн ургамлууд л боломжтой байсан бол өнөөдөр олон хүмүүс амьд үлдэх генетикийн багаж хэрэгслээр хангагдаагүй байж магадгүй юм.
"Хэрэв та хуурайшилтыг зөвхөн ургамлын хувьслын хөшүүрэг гэж бодож байгаа бол ихэнх тохиолдолд хүмүүс эдгээр ургамлыг амьд үлддэг, дасан зохицох чадвартай, сайн байх болно гэж хэлж болно. Тэд эдгээр шинэ нөхцлийн давуу талыг ашиглаж, цэцэглэн хөгжих болно" гэж UCLA-д Үндэсний Шинжлэх Ухааны Сангийн докторын дараах судалгааны ажилтан Лихтер-Марк хэлэв.
Гэвч хадны цэцэгсийн түүхээс харахад "цөлүүд гарч ирэхэд шинэ нөхцөлд дасан зохицох шаардлагатай ургамлууд цэцэглэн хөгжиж байсан" гэж тэр хэлэв. “Системд хуурайшилтыг нэмж хийснээр дасан зохицох хувьсал илүү хурдан явагдана гэсэн үг биш юм. Хуурайшлын шинэ түвшний давуу талыг ашиглах удам угсааны хязгаарлагдмал эх сурвалж байдаг бөгөөд энэ нь уур амьсгалын өөрчлөлтийн биологийн төрөл зүйлд үзүүлэх нөлөөг ойлгоход чухал ач холбогдолтой юм."
Долоон жил элсэн цөлөөр тэнүүчилж байна
Ургамал элсэн цөлийг довтлохдоо энэ шинэ төрлийн амьдрах орчныг бий болгохын тулд маш хурдан төрөлжсөн гэдгийг ургамал судлаачид эртнээс ойлгосон.
"Одоогоос 1 саяас 1.5 сая жилийн өмнө ч гэсэн Хойд Америкт бидний харж байгаа шиг өргөн тархсан цөлийн амьдрах орчныг олоход хэцүү байсан. Энэ нь үнэхээр гайхмаар зүйл юм, учир нь одоо цөл, хуурай газар дэлхий дээрх хамгийн өргөн тархсан биом юм. "гэж Лихтер-Марк хэлэв. “Гэхдээ Миоцений сүүлчийн эрин үед хуурай амьдрах орчин тархаж, дэлхийн цөлийн ургамлын удам угсаа, ялангуяа какти, агав, мөсөн ургамал зэрэг шүүслэг удам угсаа, мөн ганд тэсвэртэй бусад олон удам угсаа нэгэн зэрэг хурдацтай төрөлжиж байв. ”
Палеонтологичид цөл тархахаас хэдэн арван сая жилийн өмнө цэцэглэж байсан чулуужсан ургамлууд нь өнөөгийн цөлийн ургамалтай төстэй шинж чанартай байсныг онцолсон. UCLA, UC Davis-ийн талийгаач палеоэкологич Дэниел Акселрод зэрэг зарим эрдэмтэд энэ нь цөлд ургаж байсан ургамлууд эрт хувьсан өөрчлөгдөж, хуурай микроситод ургаж цөлийн нөхцөлд амьдрахын тулд урьдчилан дасан зохицсон буюу дасан зохицсон гэсэн үг гэж үздэг. хад чулуу, борооны сүүдэр эсвэл уулын орой. Дэвисийн Генетикийн тэнхимийг үүсгэн байгуулахад тусалсан хувьслын биологич Ледярд Стеббинс зэрэг бусад хүмүүс хуурайшил нь ургамлыг хуурайшилт, халуун, нарны хурц гэрэл, хүчтэй салхи зэргийг тэсвэрлэх чадвартай, төрөлжүүлж, хөгжүүлэхэд түлхэц өгдөг гэж үздэг.
Цөлийн чулуурхаг болон элсэн цөлийн хоорондох ижил төстэй талуудтай ч цөлийн ургамал нь хуурайшилтын стресст аль хэдийн дасан зохицсон ургамлуудаас гаралтай гэдгийг батлахад хэцүү байсан бөгөөд зарим талаараа хуурай газар нутагт чулуужсан олдворууд ховор үүсдэг бөгөөд эдгээр эртний амьдрах орчны талаар сайн хэлж чадахгүй байгаатай холбоотой юм. ургамал ургаж байв.
Лихтер-Марк, Болдуин нарын хувьд наранцэцгийн овгийн Перитилеа овгийн ангилалд багтдаг хадны цэцэгс нь холбоо тогтооход тохиромжтой бүлэг мэт санагдсан. Зарим зүйл нь Мексикийн халуун бүсийн хуурай, ил хадан дээр амьдардаг бөгөөд үүнийг "бичил цөл" гэж үзэж болох бөгөөд зарим нь Калифорнийн Можаве, Их сав газар, Чихуахуа, Сонораны цөл зэрэг цөлд бүрэн дасан зохицсон байдаг. баруун хойд Америкийн ихэнх хэсэг.
Лихтер-Марк хэлэхдээ: "Хадан дээр амьдардаг ургамлууд хуурай цөлд амьдардаг ургамалтай адил олон бэрхшээлтэй тулгардаг." “Чул чулуулаг нь хэт ягаан туяа, салхи, хуурай, хуурайшилт, дулаан, хяруу зэрэгт өртөх хандлагатай байдаг. Тэд мөн өвсөн тэжээлт амьтдад илүү өртөх хандлагатай байдаг.
“Ургамлын тэдэнтэй харьцах арга замууд нь олон янз боловч тэдгээр нь ихэвчлэн хадны цулбууралд бэхлэх, мөн хуурайшилт ихтэй нөхцөлд ажиллахад тусалдаг тусгай үндэсийн морфологийг агуулдаг. Тэд жижиг навчтай, эсвэл ган гачигнаас хамгаалж, нарны гэрэл, тэр дундаа хэт ягаан туяанаас хамгаалдаг өтгөн үстэй навчтай байдаг. Тэд мөн өвсөн тэжээлт амьтдын эсрэг химийн хамгаалалтыг ихэсгэдэг, учир нь идсэний дараа нөхөн төлжихөд маш их энерги шаардагддаг."
Ph.D-ын төлөө. Интегратив биологийн тэнхим болон Жепсоны гербариумд диссертацын зэрэг хамгаалсан Өмнөд Калифорнийн иргэн Лихтер-Марк өөрийн хөх өсгийт Рио-гийн хамт пикап ачааны машинаар Аризона, Калифорниа, Техас, Мексикийн элсэн цөлөөр хэдэн сарын турш тэнүүчилж байв. , хадны цэцэгсийн олон зуун сорьц цуглуулах. Зарим хадны цэцэг нь хаврын хамгийн гайхалтай цэцэглэдэг цэцэгсийн нэг бөгөөд цөлийг өнгөлөг цэцэгсээр бүрхдэг. Гэсэн хэдий ч ихэнх нь газарзүйн жижиг бүс нутгаар хязгаарлагддаг бөгөөд зөвхөн босоо хадны гадаргуу эсвэл тэнгэрийн арлын нуруунд ургадаг тул тэдгээрийг цуглуулахад аюултай. Лихтер-Марк бол туршлагатай уулчин бөгөөд хүний хувьд чухал ур чадвар юм хээрийн ажил бартаатай газар.
Дараа нь тэрээр эдгээр сорьцын ДНХ-ийн дарааллаар буюу хүлээн зөвшөөрөгдсөн 73 төрлийн хад цэцгийн 84 зүйлийн XNUMX-ыг нь дараалуулж, хаана ургадаг, ямар үндэс системтэй, нэг наст эсвэл олон наст, өвслөг ургамал эсвэл өвслөг ургамал уу гэх мэт амьдралын түүхийг нь каталогжуулжээ. бут сөөг. Дараа нь тэрээр эдгээр шинж чанаруудын хувьсал хувьсал болон удам угсаа нь цөлд шилжсэн тухай бүдүүлэг цаг хугацааны хуваарийг боловсруулахын тулд чулуужсан бумба цэцэгтэй харьцуулсан.
Энэ нь түүнд ихэнх хадны цэцэг, ялангуяа элсэн цөлд анх нүүж ирсэн, хамгийн том хад цэцгийн төрөл болох Лафамиа төрөл зүйл нь халуун, хуурайшилт, салхи, нарны стресст дасан зохицсон гэсэн дүгнэлтийг түүнд олгосон юм. элсэн цөлийг эзлэн түрэмгийлэхээс өмнө хадан цохион дээрх өсөлт.
Лихтер-Марк хэлэхдээ: "Энэ бол Аксельродын таамаглаж байсан зүйл бол цөлийн бичил уур амьсгалд өргөн тархсан цөлийн ургамлын бүлгийн тухай тодорхой эмпирик нотолгоо юм" гэж Лихтер-Марк хэлэв. “Энэ нь юу гэсэн үг вэ гэхээр цөлийн ургамлын онцлог шинж чанартай ганд тэсвэртэй стратеги нь элсэн цөл дэх хуурай нөхцөлд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй байж магадгүй юм. Үүний оронд тэдгээр нь илүү эртний, илүү тогтвортой хуурай бичил уур амьсгалтай, тухайлбал халуун орны хад чулуулагтай холбоотой үүссэн шинж чанарууд байж болох юм."
Урьдчилан дасан зохицох нь цөлийн олон ургамлууд, тэр дундаа хад чулуулагт амьдардаг, эсвэл халуун орны модны халхавчинд эпифит хэлбэрээр ургадаг какти зэрэг олон ургамлын амжилтын түлхүүр байж болох ч эдгээр том удам угсаа нь илүү өргөн хүрээтэй дүн шинжилгээ хийх шаардлагатай гэж тэр хэлэв. .
Ихэнх нь устах аюулд өртөмтгий болгодог төрөлжсөн амьдрах орчинд амьдардаг хадны мандарваа цэцгүүд нь нэн чухал зүйл мэт санагдах зүйлийг хадгалахын чухлыг онцолж байна.
"Ихэнх хадны цэцэг нь маш нарийн мэргэшсэн бөгөөд тархалтаараа маш нарийн байдаг тул экосистемийг бүхэлд нь оршин тогтноход тийм ч чухал биш гэж үзэж болно. Хувьслын биологи болон байгаль хамгаалах биологийн хувьд газарзүйн нарийн мужтай тусгай организмуудыг ихэвчлэн эмзэг удам угсаа гэж үздэг бөгөөд заримдаа бүр хувьслын мухардмал цэг гэж нэрлэдэг" гэж тэр хэлэв. "Энд чухал ач холбогдолтой зүйл бол халуун орны амьдрах орчны тархай бутархай хадан цохион дээр ургадаг экологийн мэргэжилтнүүдийн бүлэг энэхүү томоохон цацрагийг цөлд эхлүүлсэн явдал юм. Тэгэхээр энэ нь мэргэжилтнүүд зөвхөн мөхлийн ирмэг дээр байгаа эдгээр эмзэг удам угсаа биш гэдгийг харуулж байна. Тэд хувьслын инновацийн хувьд үнэхээр чухал эх сурвалж байж болох юм."
Лихтер-Марк одоогоор судалгаагаа өргөжүүлж байна ургамал Хавайн хад чулуун дээр ургадаг бөгөөд эндемик олон ховор зүйлүүд зөвхөн эгц уулсын хажууд амьдардаг. Гэсэн хэдий ч тэрээр ховор сорьцуудад хүрэхийн тулд найдваргүй хадан хясаа өргөжүүлэхийн оронд нисгэгчгүй онгоц ашиглах болно гэж найдаж байна.