שיטות ניתוח חדשניות על DNA עתיק חושפות כיצד השפיעה ההתחממות על מיני צמחים במעבר מתקופת הקרח – רמז למה שעשוי לקרות בעתיד
ההתחממות הגלובלית, המרכיב המרכזי של משבר האקלים, מובילה לאובדן מהיר של מיני צמחים – על פי הערכות, נעלמו כ-600 מיני צמחים מאז שנת 1750, פי שניים ממספר מיני בעלי החיים שאבדו. אך אילו מינים נפגעים הכי חזק? ואיך משפיע השינוי במגוון הביולוגי על האינטראקציות בין הצמחים?
מומחים ממכון אלפרד וגנר התמודדו עם שאלות אלו ובשני מחקרים עדכניים הציגו את התשובות שמצאו הקבורות בעבר: באמצעות שברים של חומר גנטי (DNA) מצמחי, שהופקדו במשקעי אגמים, הם הצליחו לקבל תובנות חדשות לגבי אופן השינוי בהרכב הצמחייה בין 15,000 ל-11,000 שנה לפני זמננו, בתקופת ההתחממות בסיום תקופת הקרח האחרונה – האירוע המוני הגדול האחרון של הכחדה לפני ימינו. השוואה זו עשויה לתת רמז למה שעשוי לקרות בעתיד. החוקרים פרסמו זה עתה את ממצאיך בכתב העת Nature Communications.
“כולם יודעים שממותה הגדולה נעלמה, אך כמעט אף אחד לא מזכיר את הצמחים שאבדו בסיום תקופת הקרח האחרונה,” אומרת פרופ' הרצשו ממכון אלפרד וגנר, מרכז הלמנצוֹלץ למחקר קוטב וימי (AWI).
“עד לאחרונה, חסרו לנו שיטות מתאימות לחקירת הכחדת מיני הצמחים בפירוט. במונחים של שרידי צמחים מאובנים, נעשה שימוש בעיקר באבקנים – שלא מאפשר זיהוי מינים בודדים ולכן לא מספק ראיות לגבי אילו מינים נעלמו.
באמצעות שיטות מתקדמות, ניתחנו DNA עתיק מליבות משקעי אגמים מאלסקה וסיביר, מה שאפשר לנו לשחזר את השינויים בצמחייה באזורים אלו. הליבות מכילות DNA מפורק מביומסה צמחית שהופקדה במשך 30,000 השנים האחרונות, אותו העשירו, רצפו והשוו למאגרי מידע לזיהוי במעבדות ייעודיות ל-DNA עתיק.”
טמפרטורה יכולה לשנות את האינטראקציות בין הצמחים
“עכשיו הצלחנו לקבוע בפירוט מתי והיכן הופיעו ונעלמו מינים באלסקה וסיביר,” אומרת הרצשוח. “המחקר שלנו מראה כי הרכב מיני הצמחים השתנה באופן ניכר בסיום תקופת הקרח האחרונה, ולצדו ליווה שינוי יסודי בתנאים האקולוגיים.”
החוקרים זיהו קשר בין הטמפרטורה לאינטראקציות בין הצמחים: בתקופות קרות, מיני הצמחים תומכים זה בזה, בעוד שבתקופות חמות הם בעיקר מתחרים. “בדוגמה, ב-DNA שנמצא במשקעי האגמים מצאנו מקרים רבים של צמחים כריתיים, שסביר להניח שסיפקו בית גידול מוגן וסייעו להתרחבות מינים נוספים,” מוסיפה הרצשו.
לכך יש השפעות על מגוון המינים וטווח העושר הביולוגי.
"כיום אנו רואים כי מגוון הצמחים מצטמצם עקב הגירת עצים ושיחים לאזורים של טונדרה, בעוד שבתקופות קרות היה מגוון גבוה יותר."
מה מספרים השינויים הללו על השינוי בצמחייה באזורי הקוטב?
מה מסמן הדבר לגבי השינויים בצמחייה באזורי הקוטב, בהם צמחים כריתיים עדיין ממלאים תפקיד מכריע?
בארקטיקה של היום, תכונה תומכת זו עלולה למעשה לסכן את השרידות שלהן. “מכיוון שההתחממות של הארקטיקה כבר התקדמה למדי, מיני הצמחים העץ יכולים לשרוד גם באזורים גבוהים. לעומת זאת, הצמחים הכריתיים עשויים להאיץ את התפשטותם, ובכך להאיץ את הכחדתם בעצמם.”
אילו מיני צמחים בסיכון גבוה במיוחד?
סיום תקופת הקרח האחרונה גרם לכך שסוגי צמחייה מסוימים נעלמו לחלוטין – כפי שהחוקרים הצליחו לאשר באמצעות שיטותיהם החדשות. קחו לדוגמה את השטף הממתי הפלייסטוצני: בתקופת הקרח האחרונה, סוג צמחייה זה התפשט ברחבי כיסת כדור הארץ הצפונית, רק כדי להיכחד במעבר לעידן הנוכחי.
בהקשר זה, זיהוי המינים שנעלמו היה אתגרי במיוחד. “כדי לזהות את המינים שאינם קיימים עוד, נאלצנו להשתמש בפתרון יצירתי,” מסבירה הרצשו. בדרך כלל, מינים מזוהים על בסיס שברי DNA שמשווים לרישומים במאגרי מידע גנטיים, אך מאגרי המידע הללו מכילים מידע על הצמחים של היום, לא על מינים שנעלמו. “בדקנו את כל שברי ה-DNA מהליבות שלנו והשתמשנו במודלים סטטיסטיים לסינון שיטתי של אלה שהיו בעלי דמיון ברור לצמחים מודרניים.”
זה אפשר גם לחוקרים לקבוע אילו מינים נמצאים בסיכון הגבוה ביותר להכחדה בעולם המחומם: דשנים ושיחים נמצאים בסיכון גבוה יותר להיעלם לעומת מיני הצמחים העץ, שיכולים להתפשט יותר כאשר הטמפרטורה עולה. בנוסף, מינים באזורים בעלי מגוון ביולוגי גבוה נמצאים לעיתים קרובות בסיכון גבוה יותר מאשר מינים פחות “מיוחדים”. ממצא מפתיע אחד: שיעור ההכחדה היה הגבוה ביותר בתחילת השלב החם הנוכחי – לעיתים עם עיכוב של כמה אלפי שנים לאחר השינויים הסביבתיים בפועל. “משמעות הדבר היא שההשפעות המלאות של פעולות האנושיות של היום עשויות להתבטא רק בעתיד הרחוק.”
רלוונטיות לאיזור הארקטי של היום
תוצאות שני המחקרים מציעות תובנות יסודיות לגבי איך שינויים סביבתיים בהקשר של התחממות משפיעים על מגוון המינים, ואילו מנגנונים מרכזיים מעורבים בכך. לפיכך, לראשונה, הצליחו החוקרים לקבוע שיעורי הכחדה לצמחים, אותם ניתן כעת להשתמש כנתונים ייחוסיים להערכת השינויים המתמשכים במערכות האקולוגיות הארקטיות.
“המחקרים שלנו מראים עד כמה חשוב להבין את מגוון המינים והאינטראקציות האקולוגיות, גם בטווח הארוך, כדי לחזות טוב יותר את השפעות שינוי האקלים,” מסכמת הרצשו. “באמצעות המידע השמור ב-DNA עתיק מהמשקעים, נוכל לקבל את הידע הבסיסי הדרוש לכך.”
עוד בנושא באתר הידען:
