ज्या वेळी हवामान बदलामुळे ग्रहाचे अनेक भाग अधिक गरम आणि कोरडे होत आहेत, तेव्हा वाळवंट हे तुलनेने नवीन बायोम्स आहेत जे गेल्या 30 दशलक्ष वर्षांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वाढले आहेत असा विचार करणे चिंताजनक आहे. आज पश्चिम उत्तर अमेरिकेचा बराचसा भाग व्यापलेल्या वाळवंटांसारखे विस्तीर्ण रखरखीत प्रदेश, गेल्या ५ ते ७ दशलक्ष वर्षांतच उदयास येऊ लागले.
या कठोर वाळवंटातील बायोम्सवर आक्रमण करणाऱ्या वनस्पती कशा टिकून राहू शकल्या हे समजून घेणे, कोरड्या भविष्यात इकोसिस्टमचे कसे हाल होतील याचा अंदाज लावण्यास मदत होऊ शकते.
प्रथम उदयोन्मुख आक्रमण करणाऱ्या वनस्पतींच्या गटाचा गहन अभ्यास वाळवंट लाखो वर्षांपूर्वी असे निष्कर्ष काढतात की हे पायनियर—रॉक डेझी—उष्णता, कडक उन्हा आणि पाण्याच्या कमतरतेचा सामना करण्यास अयोग्य नव्हते. जुन्या, अधिक ओलसर भागात आणि अगदी कोरड्या, उघड्या खडकाच्या पिकांवर राहताना त्यांनी अशा तणावांशी जुळवून घेण्याची क्षमता विकसित केली होती. उष्णकटिबंधीय जंगले, या सर्वांमुळे त्यांच्यासाठी वाढत्या शुष्क भागांवर आक्रमण करणे सोपे झाले.
कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, बर्कलेचे संशोधक आयझॅक लिचर-मार्क आणि ब्रूस बाल्डविन, यूसी बर्कले इंटिग्रेटिव्ह बायोलॉजीचे प्राध्यापक, जेप्सन हर्बेरियमचे क्युरेटर आणि “द जेप्सन डेझर्ट मॅन्युअल: व्हॅस्क्युलर प्लांट्स ऑफ साउथईस्टर्न कॅलिफोर्निया” (2002) चे मुख्य संपादक यांनी त्यांचा अभ्यास प्रकाशित केला. जर्नलमध्ये या आठवड्यात उत्तर अमेरिकन वाळवंटातील रॉक डेझीची उत्क्रांती नॅशनल अॅकॅडमी ऑफ सायन्सेसची कार्यवाही.
प्रदीर्घ उत्क्रांतीवादी वादाचे निराकरण करण्यासाठी पुरावा देणारा हा अभ्यास पहिला आहे: आयकॉनिक काय वाळवंटातील वनस्पती, भव्य सागुआरो कॅक्टी प्रमाणे, ज्वलंत ओकोटिलोस आणि स्यूसियन ऍगेव्हज त्यांच्याशी जुळवून घेतात शुष्क परिस्थिती त्यांनी वाळवंटावर आक्रमण केल्यावरच, किंवा ते वाळवंटातील जीवनाच्या तणावाशी पूर्व-रूपांतरित झाले?
लिच्टर-मार्क म्हणाले, हा प्रश्न आज प्रासंगिक आहे, कारण हवामान बदलामुळे वाढणारी शुष्कता ही वनस्पतींना भूतकाळापेक्षा अधिक वेगाने जुळवून घेण्यास आव्हान देत आहे. आधीच, पृथ्वीच्या भूपृष्ठाचा सुमारे एक पंचमांश भाग वाळवंट आहे. अशा तणावांना सामोरे जाण्यासाठी आधीच विकसित झालेल्या वनस्पतींनाच शुष्क परिस्थितीशी जुळवून घेणे शक्य झाले असते, तर आज अनेकांना जगण्यासाठी पुरेशी अनुवांशिक साधन किट उपलब्ध नसते.
“जर तुम्ही रखरखीतपणाचा विचार फक्त वनस्पतींच्या उत्क्रांतीला चालना म्हणून केला, तर बर्याच प्रकरणांमध्ये लोक म्हणू शकतील की ही झाडे जगलेली आहेत, ते जुळवून घेण्यायोग्य आहेत आणि ते ठीक असतील. ते या नवीन परिस्थितीचा फायदा घेतील आणि त्यांची भरभराट होईल,” लिचर-मार्क म्हणाले, जे UCLA मधील नॅशनल सायन्स फाऊंडेशन पोस्टडॉक्टरल रिसर्च फेलो देखील आहेत.
पण रॉक डेझीचा इतिहास असे सूचित करतो की "जेव्हा वाळवंटांचा उदय झाला, ज्या वनस्पतींना नवीन परिस्थितीचा लाभ घेण्यासाठी आवश्यक पूर्व-अनुकूलन होते तेच वाढले," तो म्हणाला. "प्रणालीमध्ये अधिक आर्डिफिकेशन जोडणे म्हणजे अधिक जलद अनुकूली उत्क्रांती होईल असे नाही. वंशाचे मर्यादित स्त्रोत आहेत जे नवीन स्तरांच्या रखरखीतपणाचा लाभ घेऊ शकतात आणि जैवविविधतेवर हवामान बदलाचा प्रभाव समजून घेण्यासाठी ते महत्त्वाचे आहे.”
सात वर्षे वाळवंटात फिरलो
वनस्पतिशास्त्रज्ञांना फार पूर्वीच हे समजले की जेव्हा वनस्पतींनी वाळवंटात आक्रमण केले, तेव्हा त्यांनी या नवीन प्रकारच्या अधिवासाने तयार केलेल्या अनेक कोनाड्या भरण्यासाठी त्वरीत विविधता आणली.
"जरी अलीकडे 1 दशलक्ष ते 1.5 दशलक्ष वर्षांपूर्वी, उत्तर अमेरिकेत आज आपण पाहतो त्याप्रमाणे विस्तीर्ण वाळवंटातील अधिवास शोधणे कठीण झाले असते, जे आश्चर्यकारक आहे कारण आता वाळवंट आणि रखरखीत अधिवास पृथ्वीवरील सर्वात व्यापक बायोम आहेत, "लिचर-मार्क म्हणाला. “परंतु मायोसीन युगाच्या उत्तरार्धात, कोरड्या अधिवासांचा प्रसार झाला आणि जगातील वाळवंटातील वनस्पतींचे वंश, विशेषत: कॅक्टि, अॅव्हेव्हज आणि बर्फाच्या वनस्पतींसारख्या रसाळ वंश-तसेच इतर अनेक दुष्काळ सहन करणार्या वंशांमध्ये समकालिक जलद विविधीकरण झाले. "
तथापि, जीवाश्मशास्त्रज्ञांनी निदर्शनास आणून दिले की, वाळवंटाचा प्रसार होण्यापूर्वी लाखो वर्षांपूर्वी वाढलेल्या जीवाश्म वनस्पतींची वैशिष्ट्ये आजच्या वाळवंटातील वनस्पतींसारखीच होती. यूसीएलए आणि यूसी डेव्हिसचे दिवंगत पॅलेओकोलॉजिस्ट डॅनियल एक्सेलरॉड यांसारख्या काही शास्त्रज्ञांनी असा युक्तिवाद केला की याचा अर्थ आज वाळवंटात भरभराट झालेल्या वनस्पती पूर्वी विकसित झाल्या होत्या आणि वाळवंटात वाढलेल्या सूक्ष्मजीवांमध्ये वाढून वाळवंटाच्या परिस्थितीमध्ये टिकून राहण्यासाठी पूर्व-अनुकूलित-किंवा एक्सपेटेड होत्या. खडक, पावसाच्या सावल्या किंवा पर्वतशिखर. इतरांनी, जसे की UC बर्कलेचे Ledyard Stebbins, एक उत्क्रांतीवादी जीवशास्त्रज्ञ ज्याने UC डेव्हिस डिपार्टमेंट ऑफ जेनेटिक्सला शोधून काढण्यास मदत केली, असा युक्तिवाद केला की कोरडेपणामुळेच वनस्पतींमध्ये विविधता निर्माण होते आणि कोरडेपणा, उष्णता, प्रखर सूर्यप्रकाश आणि जोरदार वारा यांचा सामना करण्याची वैशिष्ट्ये विकसित होतात.
खडकाळ बाहेरील पिके आणि वाळवंट यांच्यात समानता असूनही, हे सिद्ध करणे कठीण आहे की वाळवंटातील वनस्पती आधीच रखरखीतपणाच्या तणावाशी जुळवून घेतलेल्या वनस्पतींमधून उतरल्या आहेत, कारण काही प्रमाणात जीवाश्म क्वचितच कोरड्या अधिवासांमध्ये तयार होतात आणि या प्राचीन निवासस्थानांबद्दल आम्हाला जास्त सांगता येत नाही. झाडे वाढत होती.
लिक्टर-मार्क आणि बाल्डविन यांना, सूर्यफूल कुटुंबातील पेरिटिली या जमातीमध्ये वर्गीकृत केलेले रॉक डेझी, कनेक्शन शोधण्यासाठी एक चांगला गट वाटला. काही प्रजाती मेक्सिकोच्या उष्णकटिबंधीय भागात कोरड्या, उघड्या खडकावर राहतात-ज्याला "सूक्ष्म-वाळवंट" मानले जाऊ शकते - तर इतरांनी कॅलिफोर्नियामधील मोजावे आणि ग्रेट बेसिन, चिहुआहुआन आणि सोनोरन वाळवंट यांसारख्या वाळवंट क्षेत्रांशी पूर्णपणे जुळवून घेतले आहे. पश्चिम उत्तर अमेरिका बहुतेक.
“खडकांच्या बाहेर राहणार्या वनस्पतींना कोरड्या, वाळवंटात राहणाऱ्यांसारख्याच आव्हानांचा सामना करावा लागतो,” लिचर-मार्क म्हणाले. “खडकांच्या बाहेरील पिके अतिनील प्रकाश, वारा आणि कोरडी, वाळवणारी परिस्थिती, तसेच उष्णता आणि दंव यांच्या संपर्कात येतात. तृणभक्षी प्राण्यांच्या संपर्कातही त्यांचा अधिक कल असतो.
“वनस्पती त्यांच्याशी वागण्याचे मार्ग वैविध्यपूर्ण आहेत, परंतु त्यामध्ये सामान्यत: काही प्रकारचे विशेष मूळ आकारविज्ञान समाविष्ट असते जे त्यांना खडकांच्या बाहेरील भागात नांगरण्यास मदत करते, तसेच वाढलेल्या शुष्क परिस्थितीचा सामना करण्यास मदत करते. आणि त्यांच्याकडे लहान पाने किंवा केसांचे दाट आच्छादन असलेली पाने असतात जी त्यांना दुष्काळापासून दूर ठेवण्यास आणि अतिनील प्रकाशासह सूर्यप्रकाश रोखण्यास मदत करतात. त्यांच्याकडे त्यांच्या त्यांच्या विरूद्ध त्यांच्या रासायनिक संरक्षणाची क्षमता वाढवण्याची प्रवृत्ती आहे, कारण त्यांना खाल्ल्यानंतर पुन्हा निर्माण होण्यासाठी पुष्कळ ऊर्जा लागते.”
त्यांच्या पीएच.डी.साठी. इंटिग्रेटिव्ह बायोलॉजी विभागातील आणि जेप्सन हर्बेरियम येथे शोधनिबंध, लिचर-मार्क, दक्षिणी कॅलिफोर्नियाचा रहिवासी, त्याच्या निळ्या हीलरसह, पिकअप ट्रकमध्ये, अॅरिझोना, कॅलिफोर्निया, टेक्सास आणि मेक्सिकोच्या वाळवंटात अनेक महिने फिरला. , रॉक डेसचे शेकडो नमुने गोळा करण्यासाठी. काही रॉक डेझी वसंत ऋतूतील सर्वात नाट्यमय बहर आहेत, वाळवंटाला रंगीबेरंगी फुलांनी गालिचे घालतात. तथापि, अनेक लहान भौगोलिक प्रदेशांपुरते मर्यादित आहेत जेथे ते फक्त उभ्या खडकावर किंवा आकाश बेट पर्वत रांगांवर वाढतात, ज्यामुळे ते गोळा करणे धोकादायक बनते. लिचर-मार्क एक अनुभवी गिर्यारोहक आहे, ज्यासाठी एक महत्त्वाची कौशल्ये आहेत फील्ड वर्क खडबडीत प्रदेशात.
नंतर त्यांनी या नमुन्यांचा डीएनए क्रमबद्ध केला — रॉक डेझीच्या 73 मान्यताप्राप्त प्रजातींपैकी 84 — आणि त्यांचा जीवन इतिहास कॅटलॉग केला, जसे की ते कोठे वाढले, त्यांची मूळ प्रणाली कोणत्या प्रकारची होती आणि ते वार्षिक किंवा बारमाही, औषधी वनस्पती किंवा एक झुडूप. त्यानंतर या वैशिष्ट्यांच्या उत्क्रांती आणि वंशाचे अखेरीस वाळवंटात स्थलांतर होण्यासाठी त्यांनी त्यांची तुलना जीवाश्म डेझीशी केली.
यामुळे त्याला असा निष्कर्ष काढता आला की बहुतेक रॉक डेझ - विशेषत:, लॅफामिया जीनस, जी वाळवंटात गेली होती आणि सर्वात मोठी रॉक डेझी जीनस आहे - त्यांच्या गुणांमुळे उष्णता, कोरडेपणा, वारा आणि सूर्य यांच्या तणावाशी जुळवून घेतले होते. वाळवंटावर आक्रमण करण्यापूर्वी चट्टानांवर वाढ.
लिचर-मार्क म्हणाले, "हे मूळतः एक्सेलरॉडचे गृहितक काय होते - वाळवंटातील अधिवासांच्या व्यापक उदयापूर्वी कोरड्या सूक्ष्म हवामानात उद्भवलेल्या वाळवंटातील वनस्पती गटाचे हे स्पष्ट अनुभवजन्य प्रदर्शन आहे." “याचा अर्थ असा आहे की वाळवंटातील वनस्पतींचे वैशिष्ट्य असलेल्या दुष्काळ सहिष्णुतेची धोरणे कदाचित वाळवंटात आढळणाऱ्या कोरड्या परिस्थितीला प्रतिसाद दर्शवू शकत नाहीत. त्याऐवजी, ते उष्णकटिबंधीय सेटिंग्जमधील खडकाच्या बाहेरील पिकांसारख्या जुन्या आणि अधिक स्थिर कोरड्या सूक्ष्म हवामानाच्या सहवासात पूर्वी विकसित झालेले गुणधर्म असू शकतात."
कॅक्टीसह अनेक वाळवंटातील वनस्पतींच्या यशाची गुरुकिल्ली पूर्व-अनुकूलन असू शकते, जे खडकाच्या बाहेर राहतात किंवा उष्णकटिबंधीय भागात झाडांच्या छतांमध्ये एपिफाइट्स म्हणून वाढतात, जरी या मोठ्या वंशांना अधिक विस्तारित विश्लेषणाची आवश्यकता असेल, तो म्हणाला. .
रॉक डेझीज, त्यांपैकी अनेक विशिष्ट अधिवासांमध्ये राहतात ज्यामुळे त्यांना नामशेष होण्याची शक्यता असते, वरवर दिसणार्या विशिष्ट प्रजातींचे संरक्षण करण्याचे महत्त्व अधोरेखित करतात.
“बर्याच रॉक डेझी खूप खास आहेत आणि त्यांच्या वितरणामध्ये ते खूपच अरुंद असतात आणि संपूर्णपणे पर्यावरणाच्या अस्तित्वासाठी ते कमी महत्त्वपूर्ण म्हणून पाहिले जाऊ शकतात. उत्क्रांती जीवशास्त्र आणि संवर्धन जीवशास्त्रात, अरुंद भौगोलिक श्रेणी असलेले विशेष जीव अनेकदा असुरक्षित वंश मानले जातात आणि कधीकधी त्यांना उत्क्रांतीवादी डेड एंड्स देखील म्हटले जाते,” तो म्हणाला. “येथे एक महत्त्वाचा अर्थ असा आहे की उष्णकटिबंधीय अधिवासांमध्ये विखुरलेल्या चट्टानांवर वाढणाऱ्या पर्यावरणीय तज्ञांच्या गटाने वाळवंटात हे मोठे विकिरण सुरू केले. म्हणून, हे प्रत्यक्षात दर्शविते की विशेषज्ञ केवळ नामशेष होण्याच्या काठावर असलेल्या या असुरक्षित वंशांचे नाहीत. उत्क्रांतीमधील नावीन्यपूर्णतेसाठी ते खरोखर महत्त्वाचे स्रोत असू शकतात.
लिचर-मार्क सध्या त्याचा अभ्यास वाढवत आहे वनस्पती जे हवाईपर्यंत खडकाच्या बाहेर उगवतात, जिथे अनेक दुर्मिळ स्थानिक प्रजाती फक्त उंच पर्वतांच्या बाजूला राहतात. दुर्मिळ नमुन्यांपर्यंत पोहोचण्यासाठी अनिश्चित चट्टानांना स्केलिंग करण्याऐवजी, तथापि, त्याला ड्रोन वापरण्याची आशा आहे.