ละอองเกสรฟอสซิลอาจเผยให้เห็น ‘ลายนิ้วมือ’ ของความเครียดจากสิ่งแวดล้อม

ละอองเรณูที่ถูกฟอสซิลอาจเผยให้เห็น “ลายนิ้วมือ” ของความเครียดจากสิ่งแวดล้อม

เครดิต: Burke Museum

ประมาณช่วงเวลานี้ของทุกปีที่เราเริ่มจำการมีอยู่ของละอองเรณู เซลล์สืบพันธุ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของพืชที่มีรูปกรวยและไม้ดอก ละอองเกสรในอากาศอาจก่อให้เกิดความแออัดที่น่ารำคาญสำหรับบางคน แต่เอกสารฉบับใหม่แสดงให้เห็นว่าเมล็ดพืชเหล่านี้อาจเป็นวิธีใหม่ในการมองสภาพภูมิอากาศในบันทึกฟอสซิลที่มีอายุมากกว่า 300 ล้านปี

เจฟฟรีย์ เบนก้า ผู้ร่วมวิจัยพิพิธภัณฑ์เบิร์คนึกถึงเกสรตลอดทั้งปี บทความใหม่ของเขาในวารสาร บรรพชีวินวิทยา สำรวจว่าละอองเกสรที่มีรูปร่างผิดปกติหรือเม็ดละอองเกสรที่มีรูปร่างผิดปกติสามารถบอกเราเกี่ยวกับความเครียดในสิ่งแวดล้อมได้อย่างไร การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าความเครียด เช่น การได้รับรังสี UV-B ที่เพิ่มขึ้นและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอาจส่งผลต่อรูปร่างของละอองเรณูที่ต้นไม้ที่มีรูปกรวยสร้างขึ้นและแม้กระทั่งทำให้ต้นไม้ปลอดเชื้อชั่วคราว

ในการศึกษานี้ Benca และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบไม่เพียงแต่ความถี่ที่ความผิดปกติเหล่านี้เกิดขึ้นในต้นสนที่มีชีวิตหลากหลายสายพันธุ์ แต่ยังรวมถึงรูปทรงละอองเกสรที่ผิดปกติที่พวกเขาสร้างขึ้นเมื่อนำเสนอด้วยความเครียดจากสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน

ละอองเรณูได้รับการบันทึกไว้อย่างดีอย่างไม่น่าเชื่อในบันทึกฟอสซิลและย้อนหลังไปหลายร้อยล้านปี ละอองเรณูหลายชนิดมีสารเคลือบแข็งซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะถูกเก็บรักษาไว้ในบันทึกฟอสซิล ละอองเกสรต้นสนยังลอยอยู่ในอากาศ ซึ่งหมายความว่ามันพัดผ่านลมและตกลงมาเหนือผืนน้ำขนาดใหญ่ทั้งบนบกและในน้ำ ละอองเรณูเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการดูการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในระยะยาวเนื่องจากจะสะสมในสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการกลายเป็นฟอสซิลและพบได้ในหลายยุคสมัยของหิน

“ละอองเรณูสามารถตกลงไปในมหาสมุทรที่เราเห็นบันทึกสัตว์ทะเล และเราจะได้เห็นภาพรวมของสิ่งที่เกิดขึ้นกับสัตว์ในมหาสมุทรและพืชบนบกในเวลาเดียวกัน ซึ่งไม่ธรรมดาจริงๆ” เบนกากล่าว “บันทึกเรณูทำให้เรามีความคิดที่ซึ่งคุณสามารถเก็บตัวอย่างตะกอนขนาดเท่าวอลนัท และสร้างผืนป่าและระบบนิเวศเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร จึงเป็นเทคนิคที่ทรงพลังมากในการพยายามให้ภาพรวมกว้างขึ้นของสิ่งที่เกิดขึ้น”

ขณะอยู่ที่ University of California Berkeley เขาและผู้เขียนร่วม Ivo Duijnstee และ Cindy Looy ได้สุ่มตัวอย่างละอองเรณูจากต้นสน 14 สายพันธุ์จากทั่วโลกซึ่งส่วนใหญ่ปลูกในสวนพฤกษศาสตร์ ต้นไม้เหล่านี้สามารถพิจารณาได้ภายใต้สภาวะที่ค่อนข้างตึงเครียดเนื่องจากได้รับการดูแลรายวันและน้ำเพียงพอจากเจ้าหน้าที่จัดสวน ทั้งหมดยกเว้นสองชนิดจาก 14 สปีชีส์ที่อยู่ภายใต้สภาวะพื้นฐานแสดงอัตราการผิดรูปที่ต่ำกว่า 3% ซึ่งการศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าเป็นเรื่องปกติสำหรับพระเยซูเจ้าภายใต้ความเครียดต่ำ จากการสังเกตการณ์ภาคสนามในอดีต

แต่เมื่อพวกเขาเปิดเผยต้นสนสมัยใหม่สายพันธุ์หนึ่งให้ได้รับรังสี UV-B ในระดับสูง ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วการจำลองเหตุการณ์ที่โอโซนอ่อนลง พืชเหล่านี้ผลิตเรณูเรณูที่มีรูปแบบผิดปกติในอัตราที่สูงขึ้นมาก ชนิดของความผิดปกติที่เกิดขึ้นยังมีความสม่ำเสมอมากขึ้นในต้นไม้ที่ได้รับรังสี UV-B สูงสุด

“มันเหมือนกับสัญญาณว่าต้นไม้มีความเครียดอย่างมาก” เบนก้ากล่าว “มันทิ้งร่องรอยหรือเครื่องหมายว่า ‘โอเค ฉันทำได้ไม่ดีจริงๆ’”

ต้นสนเหล่านี้ส่วนใหญ่ผลิตละอองเรณูที่เรียกว่าเมล็ด bisaccate หรือเมล็ดเกสรมีปีก ลองนึกถึงหัวมิกกี้เมาส์ที่มีละอองเรณูขนาดใหญ่อยู่ตรงกลางและปีกเล็กๆ สองปีกที่แยกออกไปด้านข้าง ปีกเหล่านี้หรือซัคชี่ ช่วยให้ละอองเรณูลอยไปตามลม บางครั้งห่างจากต้นไม้ที่ผลิตมันหลายร้อยไมล์

ภายใต้สภาวะที่มีความเครียดต่ำ ต้นไม้เหล่านี้ทำให้เกิดรูปแบบต่างๆ ที่แตกต่างกัน บางต้นมีปีกเพียงข้างเดียวหรือถึงสามปีก แต่การได้รับรังสี UV-B ทำให้ต้นไม้ผลิตละอองเกสรสามปีกอย่างขาดลอย

เมื่อมองย้อนกลับไปในบันทึกฟอสซิล นักวิจัยเสนอว่า ไม่เพียงแต่คุณสามารถใช้กฎ 3% เพื่อค้นหาเวลาของความเครียดจากสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่คุณยังอาจใช้รูปแบบที่ผิดรูปแบบบางประเภทเพื่อบ่งชี้ว่าความเครียดประเภทใดที่สูญพันธุ์ไปนานแล้ว พืชกำลังประสบ ในกรณีนี้ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของละอองเรณูสามปีกอาจเป็นตัวบ่งชี้ถึงเหตุการณ์ที่ทำให้โอโซนอ่อนแอลง

“ส่วนที่บ้าที่สุดคือต้นไม้ที่เติบโตอย่างอุดมสมบูรณ์” Benca กล่าว “พวกมันดูเรียบร้อยดีและได้รับการปรนนิบัติราวกับว่าพวกเขาเติบโตในสวนมากกว่าภายใต้ระบอบ UV ที่น่ากลัวเหล่านี้ ดังนั้นเราจึงเริ่มคิดย้อนกลับไปว่าถ้าผู้คนเดินเล่นรอบการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ด้วยเหตุการณ์ที่ทำให้โอโซนอ่อนแอลง คุณจะไม่สังเกตเห็นจนกระทั่ง คุณเริ่มถูกแดดเผาเพราะต้นไม้จะดูดี”

อาจมีเหตุการณ์ที่ทำให้โอโซนอ่อนตัวลงหลายครั้งตลอดประวัติศาสตร์ของโลก ส่วนใหญ่เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ เช่น ระหว่างการก่อตัวของกับดักไซบีเรียเมื่อ 250 ล้านปีก่อน นี่เป็นเหตุการณ์ภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในรอบครึ่งพันล้านปีที่ผ่านมาและเชื่อกันว่าเป็นสาเหตุให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดในโลก: การสูญพันธุ์ End-Permian

เมื่อเร็วๆ นี้ เราประสบกับเหตุการณ์ที่ทำให้โอโซนอ่อนตัวลงทั่วทวีปแอนตาร์กติกาในทศวรรษ 1980 อันเนื่องมาจากละอองลอยที่มนุษย์สร้างขึ้นจากผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และสเปรย์ฉีดผม แต่หลังจากที่พิธีสารมอนทรีออลจำกัดสารเคมีเหล่านี้อย่างเข้มงวด ชั้นโอโซนก็เริ่มหายเป็นปกติ

เราไม่ต้องการละอองเกสรเพื่อวัดชั้นโอโซนสมัยใหม่ เราสามารถทำได้โดยตรง แต่อาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการมองย้อนกลับไปในอดีตเมื่อ 320 ล้านปีก่อน เพื่อทำความเข้าใจว่าระบบนิเวศมีปฏิกิริยาอย่างไรในช่วงเวลาที่ความเครียดจากสิ่งแวดล้อมเพิ่มสูงขึ้น เช่น การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ปัจจัยกดดันจากสิ่งแวดล้อมประเภทอื่นๆ เช่น โลหะหนัก ฝนกรด หรือเชื้อโรค อาจก่อให้เกิดการแตกตัวของละอองเกสรดอกไม้ที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งเราสามารถใช้เพื่อตีความอดีตได้ดียิ่งขึ้น

Benca หวังที่จะตรวจสอบคำถามเหล่านี้ในอนาคตด้วยพืชสมัยใหม่และละอองเรณูในบันทึกฟอสซิล การเก็บตัวอย่างต้นสนเขตร้อนและเขตอบอุ่น 14 สายพันธุ์ที่ปลูกเคียงข้างกันในสวนเดียวกันเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการเปรียบเทียบว่าสายเลือดพืชที่ต่างกันจากซีกโลกทั้งสองมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อสภาวะแวดล้อมพื้นฐานเดียวกัน

อัตราการผิดรูปที่ต่ำอย่างสม่ำเสมอในต้นไม้ในสวนแสดงให้เห็นว่านักวิจัยสามารถใช้การผิดรูปของละอองเกสรเป็นตัวบ่งชี้ความเครียดในบันทึกฟอสซิลได้อย่างมั่นใจมากขึ้น การทำความเข้าใจรูปแบบภูมิภาคที่กว้างขึ้นในความผิดปกติของละอองเกสรอาจแจ้งการตรวจจับความเครียดในบันทึกฟอสซิล ดังนั้นนักวิจัยหวังว่าจะเห็นการศึกษาในอนาคตเกี่ยวกับวิธีที่ต้นไม้ในสถานที่ต่างๆ และที่ระดับความสูงที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดความผิดปกติที่แตกต่างกัน


นักวิจัยค้นพบเมื่อเกสรมีอายุมากขึ้น


ข้อมูลมากกว่านี้:
Jeffrey P. Benca, Ivo AP Duijnstee และ Cindy V. Looy, ซากดึกดำบรรพ์ของละอองเกสรดอกไม้ที่เป็นตัวบ่งชี้ถึงความเครียดจากสิ่งแวดล้อมในอดีตและการหยุดชะงักชั่วคราว: ข้อมูลเชิงลึกจากต้นสนสมัยใหม่ บรรพชีวินวิทยา (2022). ดอย: 10.1017/pab.2022.3. doi.org/10.1017/pab.2022.3

ให้บริการโดย Burke Museum

การอ้างอิง: ละอองเกสรฟอสซิลเผย ‘ลายนิ้วมือ’ ความเครียดจากสิ่งแวดล้อม (2022, 22 เมษายน) สืบค้นเมื่อ 22 เมษายน 2565 จาก https://phys.org/news/2022-04-fossilized-pollen-reveal-fingerprints-environmental.html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ นอกเหนือจากข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัวแล้ว ห้ามทำซ้ำส่วนหนึ่งส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*