کشف بزرگ‌ترین گیاه زمین در آب‌های استرالیا

اگر فرصتی پیدا کردید که به غواصی بروید، به نوارهای سبزرنگ طویل زیر آب که با جزر‌و‌مد آب تکان می‌خورند، بیشتر دقت کنید. آن‌ها علف‌های دریایی هستند؛ گیاهان دریایی که مانند خویشاوندانشان که روی خشکی زندگی می‌کنند، هر سال گل، میوه و بذر تولید می‌کنند. این علفزارهای زیر دریا به دو روش می‌رویند: با تولیدمثل جنسی که به آن‌ها کمک می‌کند تا ترکیبات ژنی جدید و تنوع ژنتیکی ایجاد کنند و همچین با گسترش ریزوم‌ها که ریشه‌های زیرزمینی هستند که از آن‌ها ریشه و شاخساره می‌روید.

برای اینکه متوجه شوید چند گیاه مختلف در یک علفزار علف دریایی درحال رشد هستند، باید DNA آن‌ها را آزمایش کنید. پژوهشگران این کار را برای علفزارهای علف دریایی posidonia australis در آب‌های کم‌عمق غرق نور خلیج کوسه در استرالیای غربی انجام دادند. نتیجه آن‌ها را غافلگیر کرد: همه به یک گیاه تعلق داشت. گیاه واحدی که در طول ۱۸۰ کیلومتر امتداد پیدا کرده بود و اکنون، بزرگ‌ترین گیاه شناخته‌شده روی زمین محسوب می‌شد.

پژوهشگران نمونه‌های شاخساره ده علف دریایی از سراسر خلیج کوسه را جمع‌آوری کردند که در آب‌هایی زندگی می‌کردند که سطح شوری آن‌ها از شوری معمولی اقیانوس تا دو برابر این مقدار متغیر بود. پژوهشگران در تمام نمونه‌ها ۱۸ هزار نشانگر ژنتیکی را مطالعه کردند و نشان دادند که این ۲۰۰ کیلومتر از علفزار دریایی توسط یک علف دریایی واحد اشغال شده است.

نمونه‌برداری از گیاه پوزیدونیا استرالیس

بزرگ‌ترین گیاه جهان چگونه تکامل پیدا کرد؟

آنچه این گیاه علف دریایی را نسبت‌ به گیاهان دیگر منحصر‌به‌فرد می‌کند، به‌جز اندازه بزرگی که دارد، این است که دو برابر خویشاوندان خود کروموزوم دارد و گیاهی پلی‌پلوئید است. بیشتر مواقع، نهال‌های علف دریایی نیمی از ژنوم هریک از والدین خود را دریافت می‌کنند. اگرچه گیاهان پلی‌پلوئید، ژنوم کامل هر یک از والدین خود را به ارث می‌برند.

گونه‌های گیاهی پلی‌پلوئید زیادی وجود دارند مانند سیب‌زمینی، کلزا و موز. آن‌ها در طبیعت معمولاً در مکان‌هایی زندگی می‌کنند که شرایط محیطی سختی دارند. پلی‌پلوئیدها اغلب عقیم هستند، اما اگر به حال خود رها شوند و مشکلی پیش نیاید، می‌توانند به‌طور نامحدود رشد کنند. این علف دریایی دقیقاً همین کار را کرده است.

این گیاه چند ساله است؟

سیل، تپه‌های شنی خلیج کوسه را چیزی حدود ۸۵۰۰ سال پیش زمانی که سطح دریا پس از آخرین عصر یخبندان بالا رفت، فرا گرفت. در طول هزاره‌های بعدی، علفزارهای دریایی نواحی ساحلی کم‌عمقی را ایجاد کردند و با ایجاد و به دام انداختن رسوبات، آب را شورتر کردند. علاوه بر شوری، در آب‌های خلیج کوسه نور زیاد و همچنین سطوح پایین مواد مغذی و نوسانات دمایی وجود دارد. با وجود این محیط نامساعد، این گیاه توانسته است رشد کند و سازگاری پیدا کند.

آب‌های کم‌عمق و شور خلیج کوسه.

تعیین سن دقیق علفزارهای دریایی چالش‌برانگیز است، اما دانشمندان براساس اندازه و سرعت رشد آن تخمین می‌زنند که این گیاه خلیج کوسه حدوداً ۴۵۰۰ سال ساله باشد.

گیاهان بزرگ دیگری نیز هم در سیستم‌های خشکی و دریایی گزارش شده‌اند مانند صنوبر لرزان ۶ هزار تُنی در یوتا، اما به‌نظر می‌رسد این علف دریایی بزرگ‌ترین گیاهی باشد که تاکنون شناخته شده است. علف‌های دریایی بزرگ دیگری نیز شناسایی شده‌اند ازجمله علف دریایی مدیترانه‌ای خویشاوندی به نام Posidonia oceanic که بیش از ۱۵ کیلومتر را فرامی‌گیرد و ممکن است حدوداً ۱۰۰ هزار ساله باشد.

گل‌های علف دریایی پوزیدونیا استرالیس.

در تابستان ۲۰۱۱-۲۰۱۰، موج گرمای شدیدی اکوسیستم‌های خشکی و دریایی امتداد خط ساحلی استرالیای غربی را تحت‌تأثیر قرار داد. علفزارهای دریایی خلیج کوسه براثر موج گرما آسیب زیادی دیدند. با‌این‌حال، این علفزارها شروع به بهبودی کرده‌اند. این مسئله تا حدودی شگفت‌آور است، زیرا به‌نظر نمی‌رسد که این علف دریایی به روش جنسی تولیدمثل کند. تولیدمثل جنسی معمولاً بهترین راه برای سازگاری با تغییر در شرایط محیطی است.

پژوهشگران گل‌های علف دریایی را در علفزارهای دریایی خلیج کوسه مشاهده کرده‌اند که نشان می‌دهد این علف دریایی ازنظر جنسی فعال است اما به‌ندرت میوه‌های آن‌ها (نتیجه‌ی رابطه جنسی موفق علف دریایی) دیده می‌شود. این گیاه تنها ممکن است عقیم باشد. بر این‌ اساس، موفقیت او در آب‌های متغیر خلیج کوسه معما است: گیاهانی که تولیدمثل جنسی ندارند، دارای تنوع ژنتیکی پایینی هستند و تنوع ژنتیکی کم باید توانایی گیاه در کنار آمدن با شرایط محیطی درحال تغییر را کاهش دهد.

پژوهشگران حدس می‌زنند که علف دریایی خلیج کوسه ژن‌هایی دارد که مناسب محیط محلی اما متغیر آن است و شاید به‌همین‌دلیل، است که برای موفقیت به تولیدمثل جنسی نیازی ندارد. حتی بدون گل‌دهی و تولید موفقیت‌آمیز بذر، به‌نظر می‌رسد این گیاه غول‌پیکر بسیار مقاوم باشد. این گیاه طیف وسیعی از دماها (از ۱۷ درجه تا ۳۰ درجه سانتیگراد در برخی از سال‌ها) و سطوح مختلف شوری را تجربه می‌کند.

با وجود این شرایط متغیر و سطوح بالای نور (که معمولاً برای علف‌های دریایی استرس‌زا است)، این گیاه می‌تواند فرایندهای فیزیولوژیکی خود را حفظ کند و به رشد خود ادامه دهد. علت این مقاومت چیست؟

پژوهشگران فرض می‌کنند که گیاه مذکور در دامنه ۱۸۰ کیلومتری خود، دارای تعدادی جهش بدنی است (تغییرات ژنتیکی کوچکی که به فرزندان منتقل نمی‌شود) که به آن کمک می‌کند در شرایط محلی دوام بیاورد. با‌این‌حال، این فقط حدس است و پژوهشگران فرضیه‌ی خود را آزمایش خواهند کرد. آن‌ها آزمایش‌هایی را در خلیج کوسه آغاز کرده‌اند تا متوجه شوند این گیاه چگونه تحت این شرایط متغیر زنده می‌ماند و رشد می‌کند.

آینده علف‌های دریایی

علف‌های دریایی از سواحل دربرابر آسیب ناشی از طوفان محافظت می‌کنند، کربن زیادی را در خود ذخیره می‌کنند و زیستگاهی را برای بسیاری از موجودات فراهم می‌کنند. حفاظت و احیای علفزارهای دریایی نقشی حیاتی در کاهش تغییرات اقلیمی و سازگاری دارد.

علف‌‌های دریایی از تأثیرات ناشی از تغییرات اقلیمی در امان نیستند: گرم‌ شدن هوا، اسیدی‌ شدن اقیانوس‌ها و رویدادهای آب‌و‌هوایی شدید چالش مهمی برای آن‌ها است. اگرچه، تصویر دقیقی که اکنون از مقاومت بالای این علف دریایی غول‌پیکر خلیج کوسه داریم، ما را امیدوار می‌کند که آن‌ها در سال‌های آینده نیز همچنان پابرجا خواهند بود، خصوصاً اگر اقدامی جدی برای مقابله با تغییرات اقلیمی انجام شود.