מדוע הצמחים בעלי הפרחים השתלטו לפתע על כדור הארץ לפני זמן גיאולוגי קצר?

ד"ר אופיר כץ משלוחת ים המלח של מרכז מדע ים המלח והערבה פרסם לאחרונה מאמר בכתב העת Annals of Botany שמנסה לענות על החידה הזו. התשובה לדבריו תלויה בתכונה של האבולוציה ליצור מגוון מינים גדל והולך עם הזמן, ויש לו גם מה לומר על ההכחדה השישית – מעשה ידי אדם

"כיצד קרה שהצמחים בעלי הפרחים, שהתפתחו המאוחר ביותר מבחינה אבולוציונית מהווים 90% מכלל מיני הצמחים היבשתיים שאנו מכירים היום?" צילום: Bernard DUPONT.
"כיצד קרה שהצמחים בעלי הפרחים, שהתפתחו מאוחר ביותר מבחינה אבולוציונית מהווים 90% מכלל מיני הצמחים היבשתיים שאנו מכירים היום?" צילום: Bernard DUPONT.

"כיצד קרה שהצמחים בעלי הפרחים, שהתפתחו המאוחר ביותר מבחינה אבולוציונית מהווים 90% מכלל מיני הצמחים היבשתיים שאנו מכירים היום?" אומר בראיון לאתר הידען ד"ר אופיר כץ משלוחת ים המלח של מרכז מדע ים המלח והערבה. ד"ר כץ פרסם לאחרונה מאמר בכתב העת Annals of Botany, כתב עת בהוצאת אוניברסיטת אוקספורד שנחשב לאחד מכתבי העת הוותיקים ביותר בתחום מדעי הצמח והבוטניקה. במאמר כץ מנסה לענות על החידה הזו, תוך בחינת רצף האבולוציה הכולל, ולא רק זה של הצמחים עצמם.

"דארווין היה הראשון שהעלה על סדר היום את החידה, אך לא הצליח לפתור אותה. למעשה השאלה עדיין פתוחה. לאורך השנים נוצרו הרבה מאוד תאוריות, חלקן מבוססות יותר חלקן פחות. במאמר אני מראה שאנחנו יודעים את רוב מה שצריך לדעת כדי לענות על השאלה אלא שאנחנו מסתכלים על הדברים בצורה לא אופטימלית." אומר ד"ר כץ.

הצמחים בעלי הפרחים הופיעו לראשונה לפני כ-140 מיליון שנה, בעיצומה של תקופת הדינוזאורים, שניזונו בעיקר משרכים ומחטניים. זמן קצר לאחר הופעתם הם כבר מילאו כל נישה אקולוגית אפשרית. לדברי כץ, מאובנים שנמצאו בערבה מאותה התקופה הראו שהצמחייה שם נשלטה על ידי צמחים בעלי פרחים זמן קצר לאחר שאלו הופיעו לראשונה.

עד כה החוקרים שניסו לענות על שאלת המוצא והאבולוציה המוקדמת של הצמחים בעלי הפרחים בחנו את עולם הצומח מאז הופעתם לפני 150 מיליון שנה עד לפני 50 מיליון שנה. "אני מציע לבחון את התמונה הרחבה יותר, הכוללת את כל מה שקרה ב-450 מיליון השנים האחרונות, פחות או יותר מאז התחילו להופיע יצורים רב תאיים מפותחים ולא להגביל את עצמנו רק לצמחים."

במילים אחרות, כץ מציע לחפש את ההקשר הרחב יותר, לא רק בין אוכלי הצמחים והצמחים עצמם אלא כל מה שמסביבם. מסתבר שהתפיסה לפיה המגוון הביולוגי חוזר לעצמו אחרי הכחדה המונית אינה נכונה. המגוון הביולוגי גדל עם כל התפתחות תכונה חדשה בצמחים, בעלי חיים (וגם מן הסתם ביצורים 'ירודים' יותר). היום יש יותר מינים בכדור הארץ מאשר היו לפני 100 מיליון שנה, ולפני 100 מיליון שנה היו הרבה יותר מינים מאשר לפני 300 שנה. ככל שקבוצה צעירה יותר כך היא מגוונת יותר. דוגמה טובה לכך הם העופות והיונקים שהתבססו בכדור הארץ עם תום עידן הדינוזאורים. יש יותר מינים של עופות ויונקים משהיו מיני דינוזאורים בשיאם, והיו יותר מיני דינוזאורים מאשר דו חיים כאשר אלו שלטו בכדור הארץ. באותה מידה,

בנוסף לעליה במגוון הביולוגי עולה גם המורכבות האקולוגית, משום שיותר בעלי חיים וצמחים מתחילים להשפיע זה על זה.

"העולם שבו התפתחו הצמחים בעלי הפרחים לפני 150 מיליון שנה היה שונה מהבחינה האקולוגית מהעולם שבו התבססו השרכים והצמחים המחטניים, שהשתלטו על העולם אבל לא התגוונו כמו הצמחים בעלי הפרחים. ראשית המאביקים לא היו קיימים עדיין, ובוודאי לא היה מצב שבו צמח תלוי במאביק יחיד כמו סחלב דארווין שיש רק עש אחד שמסוגל להפרות אותו." אומר כץ.

מסתבר שהתפיסה לפיה המגוון הביולוגי חוזר לעצמו אחרי הכחדה המונית אינה נכונה. המגוון הביולוגי גדל עם כל התפתחות תכונה חדשה בצמחים, בעלי חיים (וגם מן הסתם ביצורים 'ירודים' יותר). היום יש יותר מינים בכדור הארץ מאשר היו לפני 100 מיליון שנה, ולפני 100 מיליון שנה היו הרבה יותר מינים מאשר לפני 300 שנה. ככל שקבוצה צעירה יותר כך היא מגוונת יותר. אפשר לראות שיש הרבה יותר מינים של פרפרים, שהתפתחו יחד עם הצמחים מכוסי הזרע, לעומת עקרבים – קבוצה ותיקה בהרבה. צילום: Böhringer Friedrich, Wikimedia.
מסתבר שהתפיסה לפיה המגוון הביולוגי חוזר לעצמו אחרי הכחדה המונית אינה נכונה. המגוון הביולוגי גדל עם כל התפתחות תכונה חדשה בצמחים, בעלי חיים (וגם מן הסתם ביצורים 'ירודים' יותר). היום יש יותר מינים בכדור הארץ מאשר היו לפני 100 מיליון שנה, ולפני 100 מיליון שנה היו הרבה יותר מינים מאשר לפני 300 שנה. ככל שקבוצה צעירה יותר כך היא מגוונת יותר. אפשר לראות שיש הרבה יותר מינים של פרפרים, שהתפתחו יחד עם הצמחים מכוסי הזרע, לעומת עקרבים – קבוצה ותיקה בהרבה. צילום: Böhringer Friedrich, Wikimedia.

קשר הפחם

כהוכחה לכך מביא כץ את הפחם – שרידים של עצים מתקופה של לפני כ-350 מיליון שנה שבה היו מעט מאוד אוכלי צמחים על פני היבשה וגם לא היו פטריות שמסוגלות לפרק תאית. כתוצאה מכך, כאשר העצים הללו מתו, הם לא התפרקו ושרידיהם הפכו לפחם אותו אנו שורפים בתחנות הכוח.

לעומת זאת, לפני 150 מיליון שנה התמונה היתה שונה לגמרי, כץ מסביר כי נוצר מירוץ אבולוציוני בין בעלי החיים אוכלי הצמחים ובין ה'טרף' שלהם, משום שגם הצמחים היו צריכים להתגונן מפני אוכליהם. אבל גם בעלי החיים מחזירים את החומר האורגני שלהם לאדמה עם מותם ומשמשים דשן לדור הבא של צמחים. גם הצמחים מכוסי הזרע מיחזרו את עצמם היטב בשל תוחלת חייהם הקצרה.

"אנו רואים פעם אחר פעם באבולוציה שכאשר מופיעה תכונה חדשה ומועילה היא הופכת נפוצה, ואחר כך מתפתחים עוד ועוד מינים בעלי תכונה זו, עד שאחרי תקופה מגיעים לקצב אחיד, איטי עד שמתרחשת המהפכה הבאה באותו ענף אבולוציוני. לפני 150 מיליון שנה, כשהופיעו התכונות הראשונות של הצמחים בעלי הפרחים, הם כבר מצאו את עצמם בסביבה עשירה ומורכבת עם הרבה גורמים שהאיצו את האבולוציה. התוצאה היא מגוון מינים מאוד גדול גם היום."

"לדעתי זו הנקודה בסיפור שעוד לא נתנו עליה את הדעת עד הסוף. התרומה העיקרית של המאמר שפרסמתי היא בזה שהוא שם משנה את סקלת הזמן והסקלה הביולוגית. במקום להסתכל על צמחים לפני 150 מיליון שנה אנו צריכים להסתכל על כל יצורי היבשה מאז התחילו לעלות על היבשה. זה נותן פרופורציה איך המגוון הביולוגי בכלל התפתח."

כמו כל החיים על כדור הארץ, גם הצמחים ידעו תקופות של הכחדות כגון זו שבה הושמדו הדינוזאורים, ואולם לדברי ד"ר כץ, צמחים בעלי פרחים נפגעו פחת משום שהזרעים שלהם יכולים לשרוד באדמה תקופות זמן ארוכות.

עכשיו אנו בשיא ההכחדה ההמונית השישית, זו שנגרמת על ידי האדם, מה ההשפעה של הכחדה זו?

"אנחנו משמידים מגוון ביולוגי שהתפתח בעמל רב צעד אחר צעד במשך למעלה מ-400 מיליון שנה, לפחות על היבשה. יותר מזה, ככל הנראה יש נקודות קריטיות באבולוציה של קבוצות מסוימות – השלבים המוקדמים שלהם. יש לנו היום קבוצות שאנחנו נמצאים בראשית האבולוציה שלהם, למשל צמחי C4 שיכולים לבצע את הפוטוסינטזה באופן יעיל יותר כשהמוכר שבהם הוא ה דוחן. הסיבה שהוא משגשג היא שהוא מסוגל לעשות פוטוסינטזה יעילה יותר מחיטה או אורז. הצמחים הללו הופיעו לפני עשרות מיליוני שנים אבל הפריצה הגדולה שלהם היתה ב-10-20 מיליון השנים האחרונות. דווקא בשלב הקריטי באבולוציה של מה שאולי יהיו קבוצות חדשות של אורגניזמים שאנחנו לא מסוגלים לתאר לעצמנו איך הם ייראו, שאולי ישלטו בעולם בעוד 20-50-100 מיליון שנה אנחנו באים ופוגעים במגוון הביולוגי, ומפחיתים את הסיכוי שלהם. אפשר לומר שאנחנו מבצעים גם את ההכחדה השביעית – אנו מכחידים מינים שהיו עשויים להיווצר ולמעשה מאטים את האבולוציה.

ראו עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן