एक समयमा जब जलवायु परिवर्तनले ग्रहका धेरै क्षेत्रहरूलाई तातो र सुख्खा बनाउँदैछ, यो सोच्नको लागि गम्भीर छ कि मरुभूमिहरू अपेक्षाकृत नयाँ बायोमहरू हुन् जुन विगत 30 मिलियन वर्षहरूमा उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ। व्यापक सुक्खा क्षेत्रहरू, मरुभूमिहरू जस्तै जुन आज पश्चिमी उत्तर अमेरिकाको धेरै भाग ओगटेको छ, विगत 5 देखि 7 मिलियन वर्ष भित्र मात्र देखा पर्न थाल्यो।
यी कठोर मरुभूमि बायोमहरू आक्रमण गर्ने बोटबिरुवाहरू कसरी बाँच्न सक्षम थिए भन्ने कुरा बुझ्दा इकोसिस्टमले सुक्खा भविष्यमा कसरी काम गर्छ भनेर भविष्यवाणी गर्न मद्दत गर्न सक्छ।
बिरुवाहरूको समूहको गहन अध्ययन जुन पहिलो पटक उदाउँदो आक्रमण भयो मरुभूमि लाखौं वर्षअघि यी अग्रगामीहरू—चट्टानका डेजीहरू—ताप, चर्को घाम र पानीको अभावसँग जुध्न तयार नभएको निष्कर्षमा पुगेका थिए। तिनीहरूले पुरानो, अधिक चिसो क्षेत्रहरू र यहाँ सम्म कि सुख्खा, खुला चट्टान बाहिर फसलहरूमा जीवन बिताउँदा त्यस्ता तनावहरूमा अनुकूलन विकास गरेका थिए। उष्णकटिबंधीय वन, ती सबैले तिनीहरूलाई विस्तारित सुक्खा क्षेत्रहरूमा आक्रमण गर्न सजिलो बनायो।
क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कलेका अनुसन्धानकर्ता आइज्याक लिचर-मार्क र ब्रुस बाल्डविन, यूसी बर्कले एकीकृत जीवविज्ञानका प्रोफेसर, जेप्सन हर्बेरियमका क्यूरेटर र "द जेप्सन डेजर्ट म्यानुअल: भास्कुलर प्लान्ट्स अफ साउथइस्टर्न क्यालिफोर्निया" (२००२) का मुख्य सम्पादकले आफ्नो अध्ययन प्रकाशित गरे। यस हप्ता जर्नलमा उत्तर अमेरिकी मरुभूमिहरूमा रक डेजीहरूको विकास नेशनल अकादमी अफ साइंसको कार्यवाही.
लामो समयदेखि चलिरहेको विकासवादी बहसलाई समाधान गर्न प्रमाण उपलब्ध गराउने यो अध्ययन पहिलो हो: के प्रतिष्ठित मरुभूमि बिरुवाहरु, भव्य सागुआरो क्याक्टिस जस्तै, ज्वालामुखी ओकोटिलोस र सेसियन एगेभहरू अनुकूल हुन्छन्। सुक्खा अवस्था तिनीहरूले मरुभूमिमा आक्रमण गरेपछि मात्र, वा तिनीहरू मरुभूमिको जीवनको तनावमा पूर्व-अनुकूलित भए?
यो प्रश्न आज सान्दर्भिक छ, लिचर-मार्कले भने, किनभने जलवायु परिवर्तनका कारण सुक्खापन बढ्दै जाँदा बिरुवाहरूलाई विगतको तुलनामा धेरै छिटो अनुकूलन गर्न चुनौतीपूर्ण छ। पहिले नै, पृथ्वीको जमिनको सतहको लगभग एक-पाचौं भाग मरुभूमि हो। यदि सुक्खा अवस्थाहरूमा अनुकूलन केवल बिरुवाहरूका लागि मात्र सम्भव थियो जुन त्यस्ता तनावहरू सामना गर्न पहिले नै विकसित भइसकेका थिए भने, आज धेरैलाई बाँच्नको लागि पर्याप्त आनुवंशिक उपकरण किटले सुसज्जित नहुन सक्छ।
"यदि तपाईले सुक्खापनको बारेमा बिरुवाको विकासको उत्प्रेरकको रूपमा मात्र सोच्नुहुन्छ, तब धेरै अवस्थामा मानिसहरूले भन्न सक्छन् कि यी बिरुवाहरू बाँचेका छन्, तिनीहरू अनुकूलन योग्य छन्, र तिनीहरू ठीक हुनेछन्। तिनीहरूले यी नयाँ अवस्थाहरूको फाइदा उठाउनेछन्, र तिनीहरू फस्टाउनेछन्, "लिचर-मार्कले भने, जो UCLA मा राष्ट्रिय विज्ञान फाउन्डेशन पोस्टडक्टोरल रिसर्च फेलो पनि हुन्।
तर चट्टान डेजीको इतिहासले सुझाव दिन्छ कि "जब मरुभूमिहरू देखा पर्यो, ती बिरुवाहरू जसमा नयाँ परिस्थितिहरूको फाइदा लिन आवश्यक पूर्व-अनुकूलनहरू थिए तिनीहरू फलिफाप भएका थिए," उनले भने। "प्रणालीमा थप एरिडिफिकेशन थप्नुको मतलब यो होइन कि अधिक द्रुत अनुकूली विकास हुनेछ। त्यहाँ वंशहरूको सीमित स्रोत छ जसले नयाँ स्तरको सुक्खापनको फाइदा लिन सक्छ, र यो जैविक विविधतामा जलवायु परिवर्तनको प्रभाव बुझ्नको लागि महत्त्वपूर्ण छ। ”
सात वर्ष मरुभूमि घुमे
वनस्पतिविद्हरूले धेरै पहिले नै बुझेका थिए कि जब बिरुवाहरूले मरुभूमि क्षेत्रहरूमा आक्रमण गरे, तिनीहरूले यस नयाँ प्रकारको बासस्थानबाट सिर्जना गरिएका धेरै ठाउँहरू भर्नको लागि द्रुत रूपमा विविधीकरण गरे।
"हालसालै 1 मिलियन देखि 1.5 मिलियन वर्ष पहिले पनि, यो व्यापक मरुभूमि बासस्थान भेट्टाउन गाह्रो हुने थियो जुन हामी आज उत्तर अमेरिकामा देख्छौं, जुन एक प्रकारको अचम्मको कुरा हो किनभने अहिले मरुभूमि र सुक्खा बासस्थानहरू पृथ्वीमा सबैभन्दा व्यापक बायोम हो, "लिचर-मार्कले भने। "तर मायोसिन युगको अन्त्यमा, सुख्खा बासस्थानहरू फैलियो, र मरुभूमिका बोटबिरुवाहरूको संसारको वंशहरू, विशेष गरी क्याक्टी, एगाभ्स र आइस प्लान्टहरू जस्तै रसीला वंशहरू - साथै अन्य धेरै खडेरी सहनशील वंशहरू - एक समकालिक द्रुत विविधीकरणबाट गुज्रियो। "
तथापि, मरुभूमिको फैलावट हुनुभन्दा करोडौं वर्ष पहिले फस्टाएको जीवाश्म वनस्पतिहरू आज मरुभूमिका बोटबिरुवाहरू जस्तै विशेषताहरू थिए भनी जीवाश्मविद्हरूले औंल्याए। यूसीएलए र यूसी डेभिसका लेट पेलियोकोलोजिस्ट ड्यानियल एक्सेलरोड जस्ता केही वैज्ञानिकहरूले तर्क गरे कि यसको मतलब आज मरुभूमिमा फस्टाउने बिरुवाहरू पहिले विकसित भएका थिए र सुक्खा माइक्रोसाइटहरूमा बढ्दै मरुभूमिको अवस्थाहरू बाँच्नका लागि पूर्व-अनुकूलित वा विस्तारित थिए। चट्टान आउटक्रप, वर्षा छायाँ वा पहाडको टुप्पो। UC Berkeley को Ledyard Stebbins, UC Davis डिपार्टमेन्ट अफ जेनेटिक्समा फेला पार्न मद्दत गर्ने एक विकासवादी जीवविज्ञानी जस्तै अरूले तर्क गरे कि सुक्खापनले बोटबिरुवालाई विविधीकरण गर्न र सुक्खापन, गर्मी, तीव्र सूर्यको प्रकाश र तेज हावाको सामना गर्नका लागि गुणहरू विकास गर्न प्रेरित गर्छ।
चट्टानी बाहिरी फसलहरू र मरुभूमिहरू बीचको समानताको बाबजुद, यो प्रमाणित गर्न गाह्रो भएको छ कि मरुभूमिका बोटहरू पहिले नै सुक्खापनको तनावमा अनुकूल बनाइएका बोटहरूबाट आएका हुन्, किनभने जीवाश्महरू दुर्लभ रूपमा सुख्खा बासस्थानमा बन्छन् र हामीलाई यी पुरातन बासस्थानहरू बारे धेरै बताउन सक्दैनन्। बिरुवाहरू बढ्दै थिए।
Lichter-Marck र Baldwin को लागि, सूर्यमुखी परिवारमा पेरिटिली जनजातिमा वर्गीकृत गरिएका चट्टान डेजीहरू, जडान खोज्नको लागि राम्रो समूह जस्तो देखिन्थ्यो। केही प्रजातिहरू मेक्सिकोको उष्णकटिबंधीय क्षेत्रहरूमा सुक्खा, खुला चट्टानमा बस्छन् - जसलाई "माइक्रो-मरुभूमि" मान्न सकिन्छ - जबकि अरूले क्यालिफोर्नियाको मोजाभ र ग्रेट बेसिन, चिहुआहुआन र सोनोरन मरुभूमिजस्ता मरुभूमि क्षेत्रहरूमा पूर्ण रूपमा अनुकूलन गरेका छन्। पश्चिमी उत्तर अमेरिका को अधिकांश।
"चट्टान बाहिर बस्ने बिरुवाहरूले सुख्खा, मरुभूमिमा बस्ने बासस्थानमा जस्तै धेरै चुनौतीहरूको सामना गर्छन्," लिचर-मार्कले भने। “चट्टानको बाहिरी भागहरू पराबैंगनी प्रकाश, हावा र सुख्खा, सुगन्धित अवस्थाहरू, साथै गर्मी र चिसोको सम्पर्कमा आउने गर्दछ। तिनीहरू पनि शाकाहारीहरूसँग बढी सम्पर्कमा आउने गर्छन्।
"बिरुवाहरूले तिनीहरूसँग व्यवहार गर्ने तरिकाहरू विविध छन्, तर तिनीहरू सामान्यतया केही प्रकारको विशेष जरा आकारविज्ञान समावेश गर्दछ जसले तिनीहरूलाई चट्टानको बाहिरी भागहरूमा लङ्गर गर्न मद्दत गर्दछ, साथै उच्च शुष्क अवस्थाहरूसँग व्यवहार गर्दछ। र तिनीहरूमा साना पातहरू हुन्छन्, वा कपालको बाक्लो आवरण भएका पातहरू हुन्छन् जसले तिनीहरूलाई खडेरी र सूर्यको प्रकाशलाई रोक्न मद्दत गर्दछ, UV प्रकाश सहित। तिनीहरूले शाकाहारीहरू विरुद्ध उच्च रासायनिक प्रतिरक्षा गर्ने प्रवृत्ति पनि राख्छन्, किनभने यसलाई चस्मा खाएपछि पुन: उत्पन्न गर्न धेरै ऊर्जा चाहिन्छ।
उनको पीएच.डी. एकीकृत जीवविज्ञान विभाग र जेप्सन हर्बेरियममा थेसिस, दक्षिणी क्यालिफोर्निया निवासी Lichter-मार्क, एक पिकअप ट्रकमा महिनौंसम्म एरिजोना, क्यालिफोर्निया, टेक्सास र मेक्सिकोको मरुभूमिमा घुमे, आफ्नो नीलो हिलर, रियोको साथमा। , रक डेजका सयौं नमूनाहरू सङ्कलन गर्न। केही चट्टान डेजीहरू वसन्तमा सबैभन्दा नाटकीय फूलहरू हुन्, रंगीन फूलहरूले मरुभूमिलाई कार्पेट गर्ने। तथापि, धेरै साना भौगोलिक क्षेत्रहरूमा सीमित छन् जहाँ तिनीहरू ठाडो चट्टान अनुहार वा आकाश टापु पर्वत श्रृंखलाहरूमा मात्र बढ्छन्, तिनीहरूलाई सङ्कलन गर्न खतरनाक बनाउँछ। Lichter-Marck एक अनुभवी पर्वतारोही, को लागी एक महत्वपूर्ण कौशलसेट हो क्षेत्र काम असभ्य इलाकामा।
उनले पछि यी नमूनाहरूको डीएनए क्रमबद्ध गरे - चट्टान डेजीका 73 मान्यता प्राप्त प्रजातिहरू मध्ये 84 - र तिनीहरूको जीवन इतिहासहरू सूचीबद्ध गरे, जस्तै तिनीहरू कहाँ हुर्केका थिए, तिनीहरूको कस्तो प्रकारको जरा प्रणाली थियो, र तिनीहरू वार्षिक वा बारहमासी थिए, जडीबुटी वा। एउटा झाडी। त्यसपछि तिनले यी विशेषताहरूको विकास र मरुभूमिमा वंश परिवर्तनको कुनै नराम्रो समयरेखा विकास गर्न जीवाश्मीकृत डेजीहरूसँग तुलना गरे।
यसले उहाँलाई यो निष्कर्षमा पुग्न अनुमति दियो कि अधिकांश चट्टान डेजहरू - विशेष गरी, जीनस लाफामिया, जुन मरुभूमिमा सर्ने पहिलो थियो र सबैभन्दा ठूलो रक डेजी जीनस हो - तिनीहरूको सद्गुणद्वारा गर्मी, सुक्खापन, हावा र सूर्यको तनावमा अनुकूलन भएको थियो। मरुभूमिमा आक्रमण गर्नु अघि चट्टानहरूमा वृद्धि।
"यो मूलतः एक्सेलरोडको परिकल्पनाको स्पष्ट अनुभवजन्य प्रदर्शन हो - मरुभूमिको बासस्थानको व्यापक उदय हुनु अघि सुक्खा सूक्ष्म जलवायुमा उत्पन्न हुने मरुभूमि बोट समूहको," लिचर-मार्कले भने। "यसको अर्थ के हो भने मरुभूमि वनस्पतिको विशेषता भएका सूखे सहिष्णुताका लागि रणनीतिहरूले वास्तवमा मरुभूमिमा पाइने सुख्खा अवस्थाहरूको प्रतिक्रियालाई प्रतिनिधित्व गर्दैन। यसको सट्टा, तिनीहरू लक्षणहरू हुन सक्छन् जुन पहिले धेरै पुरानो र अधिक स्थिर सुख्खा माइक्रोक्लिमेट्स, जस्तै उष्णकटिबंधीय सेटिङहरूमा चट्टान आउटक्रपहरूसँग मिलेर विकसित भएको थियो।
क्याक्टी सहित धेरै मरुभूमि बोटबिरुवाहरूको सफलताको लागि पूर्व-अनुकूलन कुञ्जी हुन सक्छ, जुन चट्टान बाहिर बसोबास गर्न वा उष्णकटिबंधीय क्षेत्रहरूमा रूखहरूको क्यानोपीहरूमा एपिफाइटको रूपमा बढ्छ, यद्यपि यी ठूला वंशहरूलाई धेरै विस्तारित विश्लेषणको आवश्यकता पर्दछ, उनले भने। ।
रक डेजीहरू, जसमध्ये धेरै जसो विशेष बासस्थानहरूमा बस्छन् जसले तिनीहरूलाई विलुप्त हुने जोखिममा पार्छ, देखिन्छ कि विशिष्ट प्रजातिहरूको संरक्षणको महत्त्वलाई हाइलाइट गर्दछ।
"धेरै रक डेजीहरू धेरै विशिष्ट छन् र तिनीहरूको वितरणमा धेरै साँघुरो हुन्छन् र समग्र रूपमा इकोसिस्टमको अस्तित्वको लागि कम महत्त्वपूर्ण देख्न सकिन्छ। विकासवादी जीवविज्ञान र संरक्षण जीवविज्ञानमा, साँघुरो भौगोलिक दायरा भएका विशेष जीवहरूलाई प्रायः कमजोर वंशहरू मानिन्छ र कहिलेकाहीँ उनीहरूलाई इभोलुसनरी डेड एन्डहरू पनि भनिन्छ," उनले भने। "यहाँ एउटा महत्त्वपूर्ण निहितार्थ यो हो कि उष्णकटिबंधीय बासस्थानहरूमा छरिएका चट्टानहरूमा बढ्दै पारिस्थितिक विशेषज्ञहरूको समूहले मरुभूमिमा यो प्रमुख विकिरण सुरु गर्यो। त्यसोभए, यसले वास्तवमा देखाउँछ कि विशेषज्ञहरू विलुप्त हुने किनारमा यी कमजोर वंशहरू मात्र होइनन्। तिनीहरू वास्तवमा विकासमा नवीनताको लागि महत्त्वपूर्ण स्रोत हुन सक्छन्।
Lichter-Mark हाल आफ्नो अध्ययन विस्तार गर्दैछ बोट जुन चट्टानमा हुर्किन्छ हवाईसम्म, जहाँ धेरै दुर्लभ स्थानीय प्रजातिहरू ठाडो पहाडहरूको छेउमा मात्र बस्छन्। दुर्लभ नमूनाहरू पुग्नको लागि अनिश्चित चट्टानहरू मापन गर्नुको सट्टा, उहाँ ड्रोन प्रयोग गर्ने आशा गर्नुहुन्छ।