گیاهان کوچک در یک جهان بزرگ در حال تغییر

دنیای خزه ها ، کرم های کبدی و شاخ ها ، که معمولاً به عنوان بریوفیت شناخته می شوند ، یک جنگل مینیاتوری زیبا را تشکیل می دهند. با این حال ، آنها اغلب به دلیل کوچک بودن و کمبود گل های رنگارنگ نادیده گرفته می شوند. اما دقیقاً همین خصوصیات است که از نظر تکاملی بریوفیت ها را فوق العاده جالب می کند.

خوان کارلوس ویارئال ، محقق STRI و دانشجوی دکترای سابق دکترا ، گفت: “بریوفیت ها یک زیست شناسی جذاب و پیچیده دارند.” “سازگاری تکاملی این گیاهان برای موفقیت ، علی رغم اندازه آنها ، واقعاً جالب است.”

بریوفیت ها نیز در محیط نقش بسیار مهمی دارند: آنها خاک های استریل را استعمار می کنند ، مواد مغذی و آب را جذب می کنند و به آرامی آنها را به داخل اکوسیستم رها می کنند و به تشکیل خاکی که در آن گیاهان جدید رشد می کنند کمک می کنند.

هنوز هم چیزهای زیادی در مورد بریوفیت ها باید آموخت ، به ویژه در مناطق گرمسیری ، که در آنجا فراوانی کمتری وجود دارد و بنابراین مطالعه کمتری انجام می شود. علاقه روزافزونی به افزایش تحقیقات در مورد گیاهان بریوفیت در مناطق استوایی ، برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد توسعه و نقش آنها در تنوع زیستی منطقه وجود دارد.

ویارئال می افزاید: “هر گونه در طبیعت نقشی دارد ، و هر گونه جدید نشان می دهد که تنوع زیستی نیاز به توجه دارد ، ما باید بدانیم که چند گونه برای شناخت عملکرد اکولوژیکی خود نیاز دارند.”

بریوفیت چیست؟

Bryophytes نام غیر رسمی گروه خزه ها ، کرم های کبدی و کرم های شاخ است. آنها گیاهان غیر عروقی هستند ، به این معنی که هیچ ریشه و بافت عروقی ندارند ، اما درعوض از طریق سطح خود آب و مواد مغذی را از هوا جذب می کنند (به عنوان مثال، برگهای آنها). قد اکثر آنها فقط چند سانتی متر رشد می کنند و به دلیل اینکه نیازی به ریشه ندارند ، می توانند در مکانهایی رشد کنند که گیاهان دیگر نمی توانند مانند سطح سنگها ، دیواره ها ، کف و موارد دیگر رشد کنند. بریوفیت ها در محیط های مرطوب و سایه دار رشد می کنند ، اما در زیستگاه های متنوع و حتی شدید از بیابان ها تا مناطق قطب شمال نیز می توان آنها را یافت. در سراسر جهان حدود 11000 گونه خزه ، 7000 کبد و 220 شاخ وجود دارد.

از آنجا که گیاهان گلدار نیستند ، بریوفیت ها به جای بذر توسط اسپور تولید مثل می کنند.

ویارئال می گوید: “آنها می توانند هزاران یا میلیون ها هاگ تولید كنند و آنها را با استفاده از باد به عنوان بردار گسترش دهند.” “پتانسیل پراکندگی برخی از گونه ها باورنکردنی است: هاگ آنها حتی به سایر کشورها و قاره ها می رسند.”

مدت ها تصور می شد که آنها نزدیکترین اقوام زنده به اولین گیاهان خشکی هستند و اجداد آنها نیم میلیارد سال پیش قدمت دارند. با این حال ، مطالعات اخیر تمایل به ارائه فرضیه دیگری دارند ، اگرچه آنها توانایی تکاملی آنها را تضعیف نمی کنند.

نوریس سالازار آلن ، دانشمند STRI و طبقه بندی گیاهان ، گفت: بنابراین بریوفیت ها می توانند اطلاعاتی در مورد چگونگی سازگاری اولین گیاهان با تسخیر محیط زمین را نشان دهند.

ویارئال گفت: “با این حال ، همه گونه های موجود بریوفیت بسیار جدید هستند ، به این معنی که بسیاری از آنها از بین رفته و فرزندان آنها تکامل یافته اند ، که منجر به تنوع موجود در حال حاضر می شود.” “گونه های فعلی دارای تنوع ژنتیکی و پتانسیل تکاملی بسیار زیادی هستند ، اما هنوز بخصوص در گونه های گرمسیری ناشناخته اند.”

مدت هاست که نوریس سالازار آلن یکی از معدود محققانی است که به درک تنوع بریوفیت ها در پاناما اختصاص داده است. هنگامی که با یکی از اساتید خود ، متخصص بریوفیت ها ، به عنوان دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دانشگاه ایالتی نیویورک صحبت کرد ، او برای رفتن به Briology الهام گرفت.

وی گفت: “از آنجا که من این گیاهان را نمی شناختم ، فکر کردم یادگیری در مورد آنها جالب باشد.”

به همین ترتیب ، دکتر ویارئال با الهام از یک مرد وارد حوزه جراحی بریولوژی شد: پروفسور سالازار آلن.

وی گفت: “او در دوره لیسانس من شاخ ها را به من نشان داد.” “و سپس استادان ، دانشجویان دکترا و دانشجویان دکترا را به مطالعه این گروه اختصاص دادم. زیست شناسی شاخ ها چشمگیر است! “

ویارئال علاوه بر کار به عنوان کارآموز در STRI تحت نظر سالازار آلن ، با دریافت یک بورس تحصیلی Smithsonian Earl S. Tupper در سال 2015 برای کشف رابطه همزیستی بین گیاهان و سیانوباکتریوم (که توسط بریوفیت ها برای تولید نیتروژن استفاده می شود) با وی همکاری کرد. سطح ژنومی ، امیدوار است که بتواند به ایجاد ابزارهای ژنتیکی کمک کند که تقاضای کود برای محصولات غذایی را کاهش دهد.

سالازار آلن اخیراً نوع جدیدی از خزه را از نمونه های جمع آوری شده در پاناما و برزیل کشف کرده است. او و دستیار آزمایشگاه خوزه گودینیو گزارشی را در توصیف این کشف در مجله علمی منتشر کردند. کیک های گیاهی اکتبر 2020 ، تحت عنوان …Octoblepharum peristomiruptum (Octoblepharaceae) گونه جدیدی از نئوتروپ. این خزه جدید پس از بررسی بیش از 400 نمونه از گونه های دیگر فرض شده شناسایی شده است ، O. albidum، و تعمید یافت O. peristomiruptum به دلیل پارگی بین دندانهای پریستوم (از یونانی) پیر “در مورد” و استوما “دهان” ؛ در خزه ها ، پریستوم دهانه ای است که از طریق آن هاگ ها آزاد می شوند). این یکی از چهار گونه ای است که در طول زندگی حرفه ای خود نامگذاری کرده است ، همچنین سه زیرگونه است و در انتشار سایر گونه های جدید یکی از نویسندگان است.

سالازار آلن می گوید: “هر وقت گونه جدیدی پیدا می کنیم ، در مورد چگونگی تکامل و تکامل این گیاهان اطلاعات بیشتری در اختیار ما قرار می دهد.”

ویارئال می افزاید: “به طور کلی ، ما در مرحله موجودی از تنوع زیستی بریوفیت هستیم”.

خیرخواهی بریوفیت ها

هرچند کوچک ، این گیاهان نقش بسیار بزرگ و مهمی در اکوسیستم بازی می کنند: جذب.

سالازار آلن توضیح می دهد: “آنها می توانند رطوبت حاصل از باران یا حتی مه را گرفته ، باران اضافی را به دام بیندازند و از جاری شدن سیل و فرسایش خاک جلوگیری کنند.” “در جنگل های ابری ، آنها مانند اسفنج عمل می کنند و ذخیره آب جنگل ها و آب های زیرزمینی را فراهم می کنند. آنها همچنین آب و مواد مغذی جنگل ها را ضبط و ذخیره و بازیافت می کنند و برای بسیاری از بی مهرگان سرپناه و غذا فراهم می کنند. “

علاوه بر این ، بریوفیت ها به ایجاد زمینه ای برای رشد گیاهان جدید در مراحل اولیه جانشینی اکولوژیکی کمک می کنند ، هنگامی که یک اکوسیستم از بین می رود و شروع به بازسازی می کند ، به عنوان مثال پس از فوران آتشفشان ، آتش سوزی جنگل ، جنگل زدایی ، جنگل زدایی و غیره. بریوفیت ها به دلیل وجود اسپورها به سرعت گسترش می یابند و سطح خاک را تثبیت می کنند ، فرسایش و تبخیر آب را کاهش می دهند.

به خصوص در کانادا و انگلستان ، تحقیقات بیشتری در مورد بریوفیت ها و اهمیت آنها به دلیل فراوانی وجود دارد. ویارئال توضیح می دهد: “گروه های متنوع تری در مناطق اسکاندیناوی وجود دارد ، آنها سطوح بیشتری را پوشش می دهند و نقش اکولوژیکی آنها بارزتر است.” “به عنوان مثال پیت ماس ​​و به ویژه گونه های آن Sphagnum، 8٪ از سرزمین استان کبک ، تقریباً 11.6 میلیون هکتار را پوشش می دهد “. پیت ماس ​​یک مخزن موثر کربن است ، یک مخزن طبیعی که کربن را به صورت نامحدود جمع و ذخیره می کند ، که در مبارزه با تغییرات آب و هوایی توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

اما در حالی که بریوفیت ها بسیار گسترده تر مورد مطالعه قرار می گیرند و مزایای زیست محیطی آنها در نیمکره شمالی بیشتر شناخته می شود ، در مناطق استوایی به اندازه گیاهان گلدار مورد توجه محققان نیستند.

ویارئال گفت: “آنها از نظر زیست توده بسیار غنی نیستند ، مگر در مناطق کوهستانی ، که باعث می شود نقش اکولوژیکی آنها کوچکتر باشد.” “افراد کمتری بریوفیت می خوانند و بودجه کمی است. اخیراً ، برخی از همکاران دانشگاه Universidad Autónoma de Chiriquí (UNACHI) اصرار داشتند که بریوفیت ها را در منطقه Chiriquí ، جایی که ثروتمندتر و متنوع ترند ، مطالعه کنند. “

زیست شناس Iris Fosati ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در UNACHI ، مقاله ای را در مجله علمی منتشر کرد فیتوتاکسی در سال 2020 ، توصیف یک کبد جدید از جنس Lejeuneaceae ، که وی در استان Chiriquí ، پاناما شناسایی کرد. او گونه های جدید را نامگذاری کرد Ceratolejeunea panamensis، به احترام کشوری که در آن پیدا شده است.

تا کنون ، بریوفیت در مناطق استوایی به دلیل کمبود اطلاعات و تحقیقات قطعاً در معرض خطر است.

سالازار آلن گفت: “آنها مدل جالبی از بدن هستند که ما باید آنها را مطالعه کنیم زیرا آنها با محیط فعلی سازگار هستند و تغییرات ناشی از گرم شدن کره زمین است.” “ما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد تنوع آنها در مناطق گرمسیری ، توسعه ، توسعه ، زیست محیطی و گیاه شناسی داریم.”

در ضمن چگونه می توانیم از آنها محافظت کنیم؟ پاسخ ساده حفظ تنوع زیستی است. ویارئال می گوید: “حفظ اكوسیستم های كامل ، به ویژه در كوه ها ، با نگه داشتن هوا و آب رودخانه ها و جویبارها در یك حالت بكر مهم است.”

استخراج همچنین تهدید بزرگی برای بریوفیت است. حتی چیزی به اندازه خزه تزئینی برای تولد کریسمس بی ضرر است و هر ساله تقاضای بیشتری برای خزه ایجاد می کند. استخراج گسترده خزه برای صحنه های کریسمس می تواند کل گونه های بریوفیت را از بین ببرد.

سالازار آلن ذکر می کند که کنترل خوب بوم گردی در مناطق حفاظت شده هم برای حفظ تنوع زیستی و هم برای آموزش ضروری است.

وی گفت: “اگر كودكان اطلاعات بیشتری در مورد بریوفیت ها و اهمیت آنها برای جنگل ها و حیواناتی كه در آنجا زندگی می كنند بدانند ، به حفاظت از آنها كمك خواهند كرد.”

وی خاطرنشان کرد که بیماری همه گیر به حفظ محیط جنگل و تنوع حیوانات و گیاهان کمک کرده است ، زیرا افراد کمتری به دلیل محدودیت های تحرک و خطر بالای عفونت وارد جنگل می شوند. “از طرف دیگر ، این توانایی ما را برای بیرون رفتن و مطالعه و مشاهده بریوفیت ها در محیط طبیعی آنها تحت تأثیر قرار داد. ما امیدواریم که بتوانیم به زودی به میادین برگردیم. “

موسسه تحقیقات گرمسیری اسمیتسونیان هر ساله دکترای 3 ساله ارل اس توپر را برای یک فرصت تحقیقاتی معتبر در پاناما دعوت می کند. آخرین مهلت درخواست امسال 15 آگوست 2021 است. برنامه ها از طریق سیستم جلسات علمی اسمیتسونیان (SOLAA) دریافت می شوند: https://solaa.si.edu/. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فرصت های فعلی بورس تحصیلی STRI ، به این آدرس مراجعه کنید: https://stri.si.edu/academic-programs

سالازار آلن ، نوریس و گودینیو ، خوزه آ. 2020 Octoblepharum peristomiruptum (Octoblepharaceae) گونه جدیدی از نئوتروپ. PhytoKeys ، https://phytokeys.pensoft.net/article/51783