آیا شهرنشینی باعث تکامل گیاهان می شود؟

شهرنشینی و فعالیت های انسانی بخش قابل توجهی از زمین را دگرگون کرده و در نتیجه محیط های شهری شکل گرفته است. این محیط های شهری زیستگاه های ساخته دست بشر هستند که اغلب فشارهای انتخابی بر ساکنان خود وارد می کنند.

یکی از ویژگی های کلیدی چنین محیط هایی وجود سطوح غیرقابل نفوذ و نگهدارنده حرارت است که توسط آجر، سنگ، آسفالت و بتن ایجاد می شود. لازم به ذکر است که این سطوح جزایر حرارتی شهری را تشکیل می دهند. مناطق با مرتفع دمای سطح.

یک پیامد غیرمنتظره استرس گرمایی تأثیر بر رفتار، فیزیولوژی و سیر تکاملی موجودات ساکن است. اگرچه مطالعات کمی نقش استرس گرمایی شهری را بر تکامل حیوانات بررسی کرده‌اند، اما تأثیرات آن بر روی تکامل حیوانات تکامل گیاه تا حد زیادی ناشناخته باقی می ماند.

برای رفع این شکاف، تیمی از محققان به سرپرستی دانشیار یویا فوکانو از دانشکده تحصیلات تکمیلی باغبانی، دانشگاه چیبا، ژاپن، بررسی کردند که چگونه جزایر گرمایی شهری بر رنگ برگ Oxalis corniculata، که به نام ترشک خزنده نیز شناخته می شود، تأثیر می گذارد.

این گیاه دارای رنگ های متنوعی از برگ سبز تا قرمز است و در فضاهای شهری و غیر شهری در سراسر جهان یافت می شود. تحقیقات نشان می دهد که این تغییرات رنگی به عنوان یک سازگاری تکاملی برای محافظت از گیاه در برابر استرس محیطی عمل می کند. علاوه بر این، تصور می‌شود که رنگدانه‌های قرمز (آنتوسیانین‌ها) در برگ‌ها با مهار نور و تشکیل آنتی‌اکسیدان‌ها، آسیب گرما و نور را کاهش می‌دهند.

برای کشف این نظریه تکاملیدکتر یویا فوکانو و تیمش متشکل از دکتر واتارو یاموری از دانشگاه توکیو، دکتر یویا تاچیکی از دانشگاه متروپولیتن توکیو و دکتر کنتا شیراساوا از موسسه تحقیقات DNA کازوسا مشاهدات میدانی از توزیع رنگ برگ در خزنده انجام دادند. خاکشیر چوبی، در مناطق شهری و حومه شهر در مقیاس محلی، چشم انداز و جهانی.

نتایج تحقیقات آنها در پیشرفت علمی. ما متوجه شدیم که انواع برگ قرمز ترشک چوبی خزنده در نزدیکی سطوح غیرقابل نفوذ رشد می کنند. مناطق شهری اما به ندرت در زمین های کشاورزی یا فضاهای سبز داخل و اطراف شهر رشد می کند.» دکتر فوکانو می گوید.

این تیم الگویی را شناسایی کردند که در آن گونه های برگ سبز ترشک چوبی خزنده غالب است. فضاهای سبز در حالی که همتایان با برگ قرمز آنها بر مکان های شهری توکیو در هر دو سطح محلی و منظر تسلط داشتند. پس از بررسی بیشتر یک پایگاه داده آنلاین، تیم دریافتند که این یافته های جغرافیایی در سراسر جهان سازگار است، بنابراین ارتباط بین شهرنشینی و تنوع رنگ برگ ترشک چوبی خزنده را تایید می کند.

این موضوع باعث شد تا این تیم با بررسی تأثیر آنها بر رشد زیست توده و ظرفیت فتوسنتزی تحت شرایط تحت تنش گرمایی و بدون تنش حرارتی در آزمایش‌های کشت کنترل‌شده و کنترل‌نشده، مزایای تطبیقی ​​این تغییرات رنگ برگ را کمیت کند.

از طریق این آزمایش‌ها، این تیم دریافت که انواع با برگ‌های قرمز نرخ رشد بهتر و بازده فتوسنتزی بالاتر در دماهای بالا را نشان می‌دهند، در حالی که انواع با برگ‌های سبز در دماهای پایین‌تر رشد می‌کنند. در نتیجه، واریته های برگ قرمز در مناطق شهری با تراکم بوته کم به دلیل تحمل تنش بالا، تمایل به رشد دارند. عکس آن در مورد همتایان برگ سبز آنها صادق است، که رقابت پذیری رشد بالاتری را در مناطق سرسبز نشان می دهند.

دکتر فوکانو می گوید: «اگرچه این یافته ها در آینده نزدیک تغییر چندانی نخواهند کرد، اما این مطالعه یکی از برجسته ترین نمونه های تکامل مداوم را نشان می دهد که می توان در مناطق شهری مشاهده کرد.

این تیم همچنین تجزیه و تحلیل ژنتیکی در سراسر ژنوم را انجام داد که نشان داد نوع برگ قرمز O. corniculata ممکن است چندین بار از گیاه برگ سبز اجدادی تکامل یافته باشد. دکتر فوکانو در مورد پیامدهای این یافته‌ها می‌گوید: «جزایر گرمایی شهری پیش‌آزمون گرمایش جهانی هستند. درک تکامل تطبیقی ​​سریع ارگانیسم‌های شهری با دمای بالا، بینش ارزشمندی در مورد پویایی اکوسیستم و تولید محصول پایدار ارائه می‌کند.

این سازگاری‌ها با تنش دمای بالا احتمالاً فراتر از رنگ برگ است، بنابراین نیاز به تحقیقات بیشتر در مورد صفات مختلف گیاهی برای درک جامع سازگاری گیاه با جزایر گرمایی شهری.