تكيُّف الأشنات مع التغيُّر المناخي قد يتطلب أكثر من مليون عام
صورة لأشنات Thamnolia subuliformi (وتتكون من اتحاد يتكافل فيه فطر الثامنوليا مع طحالب الطربقسيةTrebouxia ) في سهول التُّندرا بولاية ألاسك
صورة لأشنات Thamnolia subuliformi (وتتكون من اتحاد يتكافل فيه فطر الثامنوليا مع طحالب الطربقسيةTrebouxia ) في سهول التُّندرا بولاية ألاسكا.Credit: Matthew P. Nelsen
كثيرًا ما يُعتقد خطأً أن الأشنات -إن لوحظت من الأساس- هي نبتات بدائية مثل الحزازيِّات، في حين أنها في الحقيقة ليست كذلك على الإطلاق؛ فهي تمثل مجموعةً من الكائنات الحية التكافلية متنوعة الخواص التي تؤدي أدوارًا أساسية في عدد ضخم من المنظومات البيئية، بدايةً من الغابات المطيرة وحتى سهول التُّندرا في المناطق القطبية الشمالية، وعلى الرغم من أن بعضها قريب الشبه بالفعل من الحزازيِّات، فبعضها أيضًا لا يبدو إلا كبقع قشرية برتقالية اللون، وبعضها الآخر يُنتج فروعًا على نحوٍ شبيهٍ بالشعاب المرجانية، غير أن الأكثر إثارةً للإعجاب والذهول في الأشنات هو روح العمل الجماعي بين الأنواع المكوِّنة لها، وهي علاقة يهدد التغيُّر المناخي بزعزعتها والإخلال بها، مما يشكك في قدرة هذه الكائنات على الاستمرار والبقاء.
على سبيل المثال، قد تبدو الأشنات اللصيقة بالأشجار، بلونها الأخضر الزاهي الشبيه بلون النعناع، وكأنها منظومات من كائن واحد، لكنها في واقعها منظومات مركبة من فطريات وطحالب (أو أحيانًا فطريات وبكتيريا زرقاء) تعيش معًا ككائن واحد في علاقة منفعة متبادلة، فمن جانب، تضطلع الطحالب بعملية تمثيل ضوئي، وتنتج سكريات تتغذى عليها الفطريات، وفي المقابل، تُمد الفطريات الطحالب بالمعادن والمياه وتكون بمنزلة موئل صغير يسنح فيه نمو الطحالب وازدهار أعدادها، بمعنى أنها تشكِّل -نوعًا ما- دفيئةً فطريةً للطحالب.
فعندما يجتمع فطر مع طحلب مناسب، يمثل معه منظومةً شبه مكتملة، وعلى حد قول ماثيو نيلسن -اختصاصي الأحياء التطورية بالمتحف الميداني للتاريخ الطبيعي في شيكاجو والمتخصص في دراسة الأشنات- فإن الفطر عندئذٍ "يكون أشبه بالروبوتات المتحولة؛ إذ يتحول فجأةً إلى كائن آخر، ويُنتج هذه التركيبة الجديدة التي تختلف عما كان الفطر سيبدو عليه بمفرده"، ومحصلة اتحاد النوعين تكون أكبر من مجموع أجزائهما، مما يجعل عمليات الاتحاد هذه التي تدخل فيها الأشنات إحدى أكثر صور الاتحاد بين الأنواع المختلفة في الطبيعة نجاحًا، وتشير تقديرات البحوث الأخيرة إلى أن وجود هذه الكائنات الحية على سطح الأرض يعود إلى وقت قبل 250 مليون عام تقريبًا، صمدت فيه هذه الكائنات أمام حادثة اصطدام بكويكب وعدة عصور جليدية، واليوم، تغطي الأشنات حوالي 7% من سطح كوكب الأرض، ويمكن العثور عليها في كل البقاع تقريبًا، بدايةً من الصحاري القاحلة وحتى الشواطئ الصخرية، رغم ذلك، كشف بحث جديد، أجراه نيلسن وفريقه البحثي ونُشر في شهر فبراير الجاري في دورية «فرونتيرز إن ميكروبيولوجي» Frontiers in Microbiology، أنه حتى هذه الكائنات الحية القادرة على التكيُّف تتأثر بوطأة الحر الناجم عن التغيُّر المناخي.
أشنات من جنس Porpidia على صخور سهول التُّندرا بولاية ألاسكا الأمريكية. Credit: Matthew P. Nelson
وسيكون فقدان الأشنات كارثيًّا بالنسبة لعدد لا يُحصى من الأنظمة البيئية المعتمدة عليها، ففي البيئات المشبعة بالماء -مثل الغابات المطيرة معتدلة المناخ بمنطقة شمال غرب المحيط الهادئ- تُعَد الأشنات عنصرًا أساسيًّا في العمليات الهيدرولوجية هناك؛ لأنها تمتص الماء في أثناء سريانه عبر المنظومة الغابية، أما في الصحاري، فتعمل أشنات قشرية على حفظ توازُن التربة، وبالتالي تساعد في منع تآكُلها، كما تحافظ الأشنات على نشاط دورة الكربون، إذ تنهض الطحالب فيها بعمليات تمثيل ضوئي، فتستخرج ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتضخ الأكسجين، وبعد أن تموت، تتحلل أجسادها الغنية بالكربون.
وتُعَدُّ الأشنات أيضًّا طعامًا أساسيًّا وموئلًا طبيعيًّا لطائفة متنوعة من الكائنات الحية، بدايةً من حيوان الرَّنَة وحتى يرقانات الموز، كما أن أنواعًا كثيرةً من الطيور، مثل طائر الطنان ياقوتي الحنجرة، تستخدم أجزاءً من الأشنات لبناء أعشاشها، وبعض العناكب التي تجيد التخفي تتنكَّر على هيئة أشنات للإيقاع بفرائسها.
وقد تبلورت النتائج المقلقة التي توصلت إليها الدراسة الجديدة عندما كان نيلسن وباحثون آخرون من المتحف الميداني يدرسون التفضيلات المناخية لأشنات يغذيها جنس من الطحالب الخضراء وحيدة الخلية يُسمى الطحالب الطربقسية Trebouxia، ويمكن العثور على هذا النوع من الطحالب داخل 7000 نوع من الفطريات، إذ تمثل هذه الطحالب أكثر من نصف أنواع الأشنات المعروفة حتى الآن.
ومن خلال مقارنة الحمض النووي الخاص بعدة أنواع من الطحالب الطربقسية وإجراء نمذجة للتاريخ التطوري لهذه الطحالب، أدرك الباحثون أن بإمكانهم أخذ قياس تقريبي للمدة التي استغرقتها أنواع عديدة من الأشنات لتتكيف مع بيئاتها الجديدة، كما نجحوا إلى حدٍّ كبير في المقارنة بين التفضيلات المناخية للأشنات الحديثة وتفضيلات أسلافها، ومن خلال الاستعانة بمجموعة من الاختبارات الإحصائية، وضع العلماء إطارًا زمنيًّا يُظهر استجابة الأشنات لفترات سابقة من التغيُّر المناخي، كما أسسوا إطار عمل واعدًا للتنبؤ بالوضع الذي قد تؤول إليه في المستقبل، ويوضح نيلسن ذلك قائلًا: "بإمكاننا أن نرصد التغيُّرات التي طرأت على هذه المجموعات من الأشنات، وأن نتأمل هذا في سياق التغيُّر المناخي الحالي"، ويؤكد نيلسن وفريقه البحثي أن التغيرات المناخية المتوقعة في الوقت الحالي تجري بمعدل أسرع مما يمكن لهذه الأشنات مواكبته.
وبناءً على المعدلات السابقة لتطوُّر الأشنات، فالكثير من أنواع الطحالب الطربقسية ستستغرق آلاف السنين لمواكبة شدة التغيُّر المناخي المتوقعة خلال القرن القادم، والقليل منها قد يستغرق ملايين السنين لتحقيق ذلك، يشير نيلسن إلى ذلك قائلًا: "سرعة وتيرة هذه التغيرات المناخية هي ما يثير قلقنا بالأخص؛ فهذه التغيُّرات تُعد غير مألوفة إلى حدٍّ كبير لهذه الأشنات، ما يحول بينها وبين التأقلم مع هذه التغيرات"، وقد يُسفر هذا عن تحوُّل مساحات شاسعة من موائل الأشنات إلى أماكن لا تصلح لمعيشة الطحالب الخاصة بها.
وعلى الرغم من أن نيلسن وزملاءه المشاركين في وضع هذه الدراسة ركزوا على القدرات التكيُّفية للطحالب، فقد نوَّه أيضًا بأن كلا العنصرين المكوِّنَين للأشنات (الطحالب والفطريات أو الطحالب والبكتيريا الزرقاء) ينبغي أن يتطورا معًا بوتيرة متناغمة من أجل الهجرة إلى بيئة أكثر ملاءمة، وفي ذلك الصدد يقول نيلسن: "ماذا لو استطاعت الطحالب الاستجابة لهذه التغيرات سريعًا، بينما واجهتها الفطريات ببطء؟ ما تداعيات هذا على الفطريات؟ وهل قد تستطيع الطحالب البقاء على قيد الحياة مع مواجهة الفطريات التي تحتاج إليها لمشكلات؟".
يُتوقع أن بعض الأشنات سيتمكن من الفرار إلى بيئات مواتية أكثر، لكن يرجح أن بعضها الآخر -لا سيما تلك التي تكيفت مع البرودة والتي تعيش بالفعل في ظل أقسى ظروف مناخية يمكنها احتمالها- سيهلك مع ارتفاع درجات الحرارة وتصاعُد مستويات الجفاف.
ووفقًا لجيمس ليندمر، اختصاصي الأشنات والأمين المساعد بالحديقة النباتية في نيويورك، والذي لم يشارك في هذه الدراسة الحديثة، فإن نتائج هذه الدراسة تُضاف إلى النتائج المثيرة للقلق التي تمخَّض عنها عددٌ متنامٍ من الدراسات الأخرى حول ما قد يؤول إليه وضع الأشنات في مستقبل أشد حرارة وجفافًا، ويضيف قائلًا: "جميع الدراسات التي تُجرى على الأشنات والتغيُّر المناخي لا تبشر بخير"
صورة لأشنات Thamnolia subuliformi (وتتكون من اتحاد يتكافل فيه فطر الثامنوليا مع طحالب الطربقسيةTrebouxia ) في سهول التُّندرا بولاية ألاسك
صورة لأشنات Thamnolia subuliformi (وتتكون من اتحاد يتكافل فيه فطر الثامنوليا مع طحالب الطربقسيةTrebouxia ) في سهول التُّندرا بولاية ألاسكا.Credit: Matthew P. Nelsen
كثيرًا ما يُعتقد خطأً أن الأشنات -إن لوحظت من الأساس- هي نبتات بدائية مثل الحزازيِّات، في حين أنها في الحقيقة ليست كذلك على الإطلاق؛ فهي تمثل مجموعةً من الكائنات الحية التكافلية متنوعة الخواص التي تؤدي أدوارًا أساسية في عدد ضخم من المنظومات البيئية، بدايةً من الغابات المطيرة وحتى سهول التُّندرا في المناطق القطبية الشمالية، وعلى الرغم من أن بعضها قريب الشبه بالفعل من الحزازيِّات، فبعضها أيضًا لا يبدو إلا كبقع قشرية برتقالية اللون، وبعضها الآخر يُنتج فروعًا على نحوٍ شبيهٍ بالشعاب المرجانية، غير أن الأكثر إثارةً للإعجاب والذهول في الأشنات هو روح العمل الجماعي بين الأنواع المكوِّنة لها، وهي علاقة يهدد التغيُّر المناخي بزعزعتها والإخلال بها، مما يشكك في قدرة هذه الكائنات على الاستمرار والبقاء.
على سبيل المثال، قد تبدو الأشنات اللصيقة بالأشجار، بلونها الأخضر الزاهي الشبيه بلون النعناع، وكأنها منظومات من كائن واحد، لكنها في واقعها منظومات مركبة من فطريات وطحالب (أو أحيانًا فطريات وبكتيريا زرقاء) تعيش معًا ككائن واحد في علاقة منفعة متبادلة، فمن جانب، تضطلع الطحالب بعملية تمثيل ضوئي، وتنتج سكريات تتغذى عليها الفطريات، وفي المقابل، تُمد الفطريات الطحالب بالمعادن والمياه وتكون بمنزلة موئل صغير يسنح فيه نمو الطحالب وازدهار أعدادها، بمعنى أنها تشكِّل -نوعًا ما- دفيئةً فطريةً للطحالب.
فعندما يجتمع فطر مع طحلب مناسب، يمثل معه منظومةً شبه مكتملة، وعلى حد قول ماثيو نيلسن -اختصاصي الأحياء التطورية بالمتحف الميداني للتاريخ الطبيعي في شيكاجو والمتخصص في دراسة الأشنات- فإن الفطر عندئذٍ "يكون أشبه بالروبوتات المتحولة؛ إذ يتحول فجأةً إلى كائن آخر، ويُنتج هذه التركيبة الجديدة التي تختلف عما كان الفطر سيبدو عليه بمفرده"، ومحصلة اتحاد النوعين تكون أكبر من مجموع أجزائهما، مما يجعل عمليات الاتحاد هذه التي تدخل فيها الأشنات إحدى أكثر صور الاتحاد بين الأنواع المختلفة في الطبيعة نجاحًا، وتشير تقديرات البحوث الأخيرة إلى أن وجود هذه الكائنات الحية على سطح الأرض يعود إلى وقت قبل 250 مليون عام تقريبًا، صمدت فيه هذه الكائنات أمام حادثة اصطدام بكويكب وعدة عصور جليدية، واليوم، تغطي الأشنات حوالي 7% من سطح كوكب الأرض، ويمكن العثور عليها في كل البقاع تقريبًا، بدايةً من الصحاري القاحلة وحتى الشواطئ الصخرية، رغم ذلك، كشف بحث جديد، أجراه نيلسن وفريقه البحثي ونُشر في شهر فبراير الجاري في دورية «فرونتيرز إن ميكروبيولوجي» Frontiers in Microbiology، أنه حتى هذه الكائنات الحية القادرة على التكيُّف تتأثر بوطأة الحر الناجم عن التغيُّر المناخي.
أشنات من جنس Porpidia على صخور سهول التُّندرا بولاية ألاسكا الأمريكية. Credit: Matthew P. Nelson
وسيكون فقدان الأشنات كارثيًّا بالنسبة لعدد لا يُحصى من الأنظمة البيئية المعتمدة عليها، ففي البيئات المشبعة بالماء -مثل الغابات المطيرة معتدلة المناخ بمنطقة شمال غرب المحيط الهادئ- تُعَد الأشنات عنصرًا أساسيًّا في العمليات الهيدرولوجية هناك؛ لأنها تمتص الماء في أثناء سريانه عبر المنظومة الغابية، أما في الصحاري، فتعمل أشنات قشرية على حفظ توازُن التربة، وبالتالي تساعد في منع تآكُلها، كما تحافظ الأشنات على نشاط دورة الكربون، إذ تنهض الطحالب فيها بعمليات تمثيل ضوئي، فتستخرج ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتضخ الأكسجين، وبعد أن تموت، تتحلل أجسادها الغنية بالكربون.
وتُعَدُّ الأشنات أيضًّا طعامًا أساسيًّا وموئلًا طبيعيًّا لطائفة متنوعة من الكائنات الحية، بدايةً من حيوان الرَّنَة وحتى يرقانات الموز، كما أن أنواعًا كثيرةً من الطيور، مثل طائر الطنان ياقوتي الحنجرة، تستخدم أجزاءً من الأشنات لبناء أعشاشها، وبعض العناكب التي تجيد التخفي تتنكَّر على هيئة أشنات للإيقاع بفرائسها.
وقد تبلورت النتائج المقلقة التي توصلت إليها الدراسة الجديدة عندما كان نيلسن وباحثون آخرون من المتحف الميداني يدرسون التفضيلات المناخية لأشنات يغذيها جنس من الطحالب الخضراء وحيدة الخلية يُسمى الطحالب الطربقسية Trebouxia، ويمكن العثور على هذا النوع من الطحالب داخل 7000 نوع من الفطريات، إذ تمثل هذه الطحالب أكثر من نصف أنواع الأشنات المعروفة حتى الآن.
ومن خلال مقارنة الحمض النووي الخاص بعدة أنواع من الطحالب الطربقسية وإجراء نمذجة للتاريخ التطوري لهذه الطحالب، أدرك الباحثون أن بإمكانهم أخذ قياس تقريبي للمدة التي استغرقتها أنواع عديدة من الأشنات لتتكيف مع بيئاتها الجديدة، كما نجحوا إلى حدٍّ كبير في المقارنة بين التفضيلات المناخية للأشنات الحديثة وتفضيلات أسلافها، ومن خلال الاستعانة بمجموعة من الاختبارات الإحصائية، وضع العلماء إطارًا زمنيًّا يُظهر استجابة الأشنات لفترات سابقة من التغيُّر المناخي، كما أسسوا إطار عمل واعدًا للتنبؤ بالوضع الذي قد تؤول إليه في المستقبل، ويوضح نيلسن ذلك قائلًا: "بإمكاننا أن نرصد التغيُّرات التي طرأت على هذه المجموعات من الأشنات، وأن نتأمل هذا في سياق التغيُّر المناخي الحالي"، ويؤكد نيلسن وفريقه البحثي أن التغيرات المناخية المتوقعة في الوقت الحالي تجري بمعدل أسرع مما يمكن لهذه الأشنات مواكبته.
وبناءً على المعدلات السابقة لتطوُّر الأشنات، فالكثير من أنواع الطحالب الطربقسية ستستغرق آلاف السنين لمواكبة شدة التغيُّر المناخي المتوقعة خلال القرن القادم، والقليل منها قد يستغرق ملايين السنين لتحقيق ذلك، يشير نيلسن إلى ذلك قائلًا: "سرعة وتيرة هذه التغيرات المناخية هي ما يثير قلقنا بالأخص؛ فهذه التغيُّرات تُعد غير مألوفة إلى حدٍّ كبير لهذه الأشنات، ما يحول بينها وبين التأقلم مع هذه التغيرات"، وقد يُسفر هذا عن تحوُّل مساحات شاسعة من موائل الأشنات إلى أماكن لا تصلح لمعيشة الطحالب الخاصة بها.
وعلى الرغم من أن نيلسن وزملاءه المشاركين في وضع هذه الدراسة ركزوا على القدرات التكيُّفية للطحالب، فقد نوَّه أيضًا بأن كلا العنصرين المكوِّنَين للأشنات (الطحالب والفطريات أو الطحالب والبكتيريا الزرقاء) ينبغي أن يتطورا معًا بوتيرة متناغمة من أجل الهجرة إلى بيئة أكثر ملاءمة، وفي ذلك الصدد يقول نيلسن: "ماذا لو استطاعت الطحالب الاستجابة لهذه التغيرات سريعًا، بينما واجهتها الفطريات ببطء؟ ما تداعيات هذا على الفطريات؟ وهل قد تستطيع الطحالب البقاء على قيد الحياة مع مواجهة الفطريات التي تحتاج إليها لمشكلات؟".
يُتوقع أن بعض الأشنات سيتمكن من الفرار إلى بيئات مواتية أكثر، لكن يرجح أن بعضها الآخر -لا سيما تلك التي تكيفت مع البرودة والتي تعيش بالفعل في ظل أقسى ظروف مناخية يمكنها احتمالها- سيهلك مع ارتفاع درجات الحرارة وتصاعُد مستويات الجفاف.
ووفقًا لجيمس ليندمر، اختصاصي الأشنات والأمين المساعد بالحديقة النباتية في نيويورك، والذي لم يشارك في هذه الدراسة الحديثة، فإن نتائج هذه الدراسة تُضاف إلى النتائج المثيرة للقلق التي تمخَّض عنها عددٌ متنامٍ من الدراسات الأخرى حول ما قد يؤول إليه وضع الأشنات في مستقبل أشد حرارة وجفافًا، ويضيف قائلًا: "جميع الدراسات التي تُجرى على الأشنات والتغيُّر المناخي لا تبشر بخير"
