چه عواملی فرگشت را پدید آوردند؟

MacTavish · 28/8/19

بیگ بنگ: درک عوامل فراوانی که در شکل‌گیری تنوع زیستی اکوسیستم‌های کره زمین نقش دارند، می تواند دلهره‌آور باشد. در راستای برداشتن گام بلندی در دستیابی به این هدف، تیمی متشکل از محققان بین‌المللی، یک شبیه‌سازی کامپیوتری طراحی کردند که بسیاری از عوامل بنیادین منجر به انقراض و سازگاری فرگشت را در بر می گیرد.

به گزارش بیگ بنگ، این مطالعه دید ما را در شناخت روابط پیچیدۀ میان توپوگرافی و تغییرات آب و هوایی و چگونگی تاثیرگذاری این عوامل بر تاریخچۀ فرگشت و تنوع زیستی گونه‌های موجود در اکوسیستم‌های طبیعی، وسیع‌تر می سازد. مدل فوق توسط محققانی از دانشگاه‌های کانکتیکات، دانشگاه مرکزی گایوس برزیل، دانشگاه آزاد بریتانیا، محل‌های زایش زیستی، موزه‌ها و گورستان‌ها طراحی شده است. مناطقی هستند که در آنها گونه‌های جدیدی پدید می آیند. موزه‌ها نیز به مناطقی گفته می شود که گونه‌ها در آنها بقاء یافته‌اند و محل انقراض مناطقی هستند که در آنها انقراض گونه‌ها رخ داده است.

رابرات کولول استاد دانشگاه اکولوژی و زیست‌شناسی فرگشتی دانشگاه کانکتیکات که به همراه تیاگو اف رنجل از برزیل و تیل ادواردز و فیلیپ هولدن از بریتانیا، در این تیم تحقیقی حضور دارد، می گوید:« ما امیدواریم بنیادی‌ترین فرایندهای شکل دهندۀ جغرافیای زیستی را در کره زمین مدل‌سازی نماییم.» برای یافتن پاسخ این سوالات، محققان قاره آمریکای جنوبی را که از نظر شرایط آب وهوایی و زیست شناختی بیشترین تنوع را دارا می باشد، مورد بررسی قرار دادند تا از این طریق مدل خود را طراحی نموده و آن را آزمایش کنند. از آن جاییکه رشته کوه آند ۲۵ میلیون سال قبل شکل گرفته است، مناظر طبیعی متنوعی را پدید آورده است که منجر به یک تنوع زیستی غنی و ساختاری منحصر به فرد شده است که از نظر اکولوژی و فرگشت تونع زیستی آن را به نمونه بسیار خوبی برای انجام مطالعات، تبدیل کرده است.

رنجل می گوید: « کوه‌های آند طویل ترین رشته کوه جهان بوده و تنها کوههای ترنس تروپیکال کره زمین محسوب می شوند. این کوه‌ها درست در مجاورت آمازون واقع شده که پرآب ترین رود و بزرگترین جنگل بارانی جهان است. به همین دلیل آمریکای جنوبی ازچنین تنوع زیستی منحصر به فردی برخورداراست.» همکاران گروه تحقیق در دانشگاه اپن مدلی از شرایط آب و هوایی آمریکای جنوبی باستان طراحی کردند. دانشمندان با ادغام روش‌های آماری و مرسوم برای مدل‌سازی شرایط آب و هوایی، برای نخستین‌بار موفق شدند تغییرات آب و هوایی این منطقه‌ها را در پس هزاره‌های مختلف، به طور مفصل مدل‌سازی کنند. این مدل محدودۀ زمانی ۸۰۰ هزار ساله‌ای را شامل می شود. در این مدل دما و میزان بارش در فاصله‌های زمانی ۵۰۰ ساله در چرخه‌های مکرر یخبندان و گرمایش در دوره ای تحت عنوان چرخه‌های آب و هوایی چهارگانه، تخمین زده می شود.

شکل‌گیری یا فرگشت گونه‌های جدید از گونه‌های اجدادی‌شان فرایندی است که تحت تاثیر عوامل مختلفی نظیر تغییرات آب و هوایی، ویژگی‌های جغرافیایی و توپوگرافی، تبدیل به فرایندی پیچیده شده است. این عوامل می توانند منجر به نیم شدن یا پراکندگی جمعیت‌‌ها و شکل‌گیری گونه‌های جدید شود. با گذشت زمان گونه‌های جدیدی پدید آمده، برای بقاء تلاش کرده‌اند، به مناطق جدیدی رفته و یا منقرض شده‌اند. هرچند دلیل بروز این وقایع روشن نیست.

تیم تحقیق با کمک شبیه‌سازی کامپیوتری توانستند خط سیر طول عمر گونه‌ها را با پیدایش وپایان آن در سه نقطه، تخمین زنند. این سه نقطه عبارتند از: زمانی که گونه‌ها به گونه‌های دختر تقسیم می شوند. زمانی که گونه‌ها به طور کامل منقرض می شوند یا زمانی که گونه‌ها برای بقاء خود تلاش کنند. در هر مرحله از شبیه‌سازی، محدودۀ جغرافیایی هر گونه ثبت شد. محققان دریافتند که خط سیرهای مشتق شده از چرخه‌های انجماد، منجر به بروز دوره‌های پیدایش و انقراض شده است که در نتیجۀ تغییر در محدودۀ گونه‌ها در توپوگرافی پیچیدۀ قاره مورد مطالعه رخ نموده است و به محققان امکان می دهد نقشه محل زایش و محل انقراض تنوع گونه‌ای را فراهم آورند.

بر طبق نظر کولول، علیرغم این که مدل فوق تنها فرایندهای بسیار بنیادین را شامل شده و الگوی تنوع زیستی مشخصی را در بر نمی گیرد اما امکان بازتولید مجدد نقشه‌های تنوع زیستی را فراهم می آورد که بسیار مشابه نقشه‌های گونه‌های امروزی پرندگان، پستانداران و گیاهان است. کولول می گوید: « اکثریت گونه‌های موجود در آمریکای جنوبی قدمتی بیش از ۸۰۰ هزار سال دارند اما نتیاج تحقیق ما نشان می دهد که حتی گونه‌های کهن مسیری مشابه گونه‌های جوان‌تر طی کرده‌اند که در نهایت همگی منجر به پدید آمدن الگویی غنی از گونه‌ها شده است.»

محققان بر این باورند که توضیحی که می توان در این مورد ارائه داد این است که تاثیر قوی تغییرات آب و هوایی در چرخه‌های انجماد در کنار توپوگرافی مناظر طبیعی منطقه، دلیل اصلی بروز این فرایند بوده است. تغییر در دما و میزان بارش، فارغ از سن گونه‌ها، تاثیر عمده‌ای بر محدودۀ گونه‌ها، قطعه قطعه کردن، ادغام و از میان رفتن محدوده‌ها دارد. نیل ادواردز از دانشگاه اپن می گوید: « نتایج تحقیق ما نشان می دهد چگونه فرگشت ِ حیات تا چه حد وابسته به تغییرات فیزیکی محیط است.»

این مدل در یک مقطع زمانی مهم، یکی از تغییرات آب و هوایی بی‌سابقه محسوب می شود. شبیه‌سازی بر پایه یک دورۀ زمانی متفاوت انجام شده است، اما نشان دهندۀ توان دینامیک تغییرات آب و هوایی و نحوه ی تاثیر آن بر حیات در کره زمین است. کوول می گوید: « روند کنونی تغییرات آب و هوایی که بشر مسبب بروز آنهاست، در مقایسه با دیگر موارد لحاظ شده در مدل بسیار سریع‌تر است اما فرایندهای یکسانی نیز در رابـ*ـطه با تغییرات محدودۀ گونه‌های امروزی در حال وقوع است.»