گونه زایی و تنوع زیستی

ادوارد ویلسون، مسئول افتخاری بخش حشره شناسی موزه جانورشناسی مقایسه ای و نیز استاد پژوهشی ممتاز دانشگاه هاروارد، پرچمدار جنبش تنوع زیستی و حفاظت در سطح بین المللی است و تاکنون جوایز پرشماری از جمله مدال طلای صندوق جهانی طبیعت را در سال ۱۹۹۰ به خاطر تلاش های حفاظتی اش دریافت کرده است.وی عضو هیات مدیره بنیاد حفاظت از طبیعت، حفاظت بین الملل و موزه تاریخ طبیعی آمریکا است. دو عنوان از کتاب های وی جایزه پولیتزر برده اند. آخرین کتاب وی «آینده حیات» (۲۰۰۲) نام دارد. گفت وگوی زیر از طرف سایت اینترنتی www.actionbioscience.org با وی صورت گرفته است.
● گونه زیستی چگونه تعریف می شود؟
مفهوم گونه زیستی (biological species) مفهومی کلاسیک است اما در مورد گونه هایی به کار می رود که به طریق جنسی تولیدمثل می کنند و به این ترتیب تعریف می شود: گونه یک جمعیت یا مجموعه ای از جمعیت های افراد است که آزادانه با یکدیگر تولیدمثل می کنند. به عبارت دیگر گونه از نظر ژنتیکی عنصری کم و بیش مجزا است که مستقل از دیگران تکامل می یابد.
● این به معنای یک خزانه ژنی بسته است. آیا این مفهومی عام است؟
نه، عام نیست. از این مفهوم می توان در مورد اکثریت قریب به اتفاق جانوران و بسیاری از گیاهان گلدار استفاده کرد. شاید در انواع بسیاری از جانداران میکروسکوپی نیز کاربرد داشته باشد. اما جانداران بسیار دیگری، به ویژه در میان گیاهان و جانداران میکروسکوپی، هستند که این مفهوم را نمی توان در مورد آنها به کار برد یا در بهترین حالت با دشواری می توان به کار برد. بدیهی است اگر تولیدمثل جنسی نباشد، این مفهوم نیز به کار نمی رود. در مورد گونه های غیرجنسی، می توان آنها را بر مبنای تفاوت های ژنتیکی، به شکلی دلبخواهی رده بندی کرد. برای مثال معیاری که در مورد باکتری ها به کار می رود آن است که هرگاه دو سویه باکتری در ۳۰ درصد از DNAشان تفاوت نشان دهند، می توان آنها را گونه های جداگانه ای در نظر گرفت. البته این عدد قراردادی است، اما در عین حال به طرز قابل قبولی عملی و قابل استفاده است.
● آیا زیرگونه (subspecies) را نیز می توان به وضوح گونه(species) تعریف کرد؟
نه تا آن حد. به لحاظ نظری زیرگونه یک نژاد جغرافیایی است. یک گونه ممکن است به چندین نژاد جغرافیایی تقسیم شود که در یک سری صفات شاخص نظیر رنگ، طول بال یا عادت تولیدمثلی با یکدیگر تفاوتی پیوسته دارند. در مجموع زیرگونه با مشکلات بسیاری همراه است که آن را نسبت به گونه ترازی بسیار سلیقه ای تر می سازد. یکی از این مشکلات آن است که صفات معمولاً مستقل از یکدیگر تغییر می کنند. برای مثال یک گونه پروانه را در اروپای شرقی در نظر بگیرید. ممکن است دریابید از نظر جثه جمعیت ها از شمال به جنوب رفته رفته بزرگتر می شوند اما از نظر رنگ از شرق به غرب تیره تر می شوند. بررسی دقیق تر ممکن است نشان دهد که آنها از جنوب شرقی به جنوب غربی روی بالشان خال های بیشتری دارند. در این وضعیت چه باید کرد؟ آیا باید یک یا دو صفت را برگزید و زیرگونه ها را بر اساس آن تعریف کرد؟ یا باید در ترکیب صفات بسیار کوشید و به این ترتیب آشفته بازاری از زیرگونه های بسیار ساخت؟ احتمالاً دشوارترین جنبه کاربرد مفهوم زیرگونه همین ناسازگاری صفات است. با این حال هنوز از زیرگونه استفاده می شود و به ویژه در مورد نژادهای جغرافیایی هنوز تا حدی معتبر است.
● در مورد گونه زمانی یا نیاکانی چطور؟
گونه زمانی (chromo species) صرفاً یک ضرورت علمی است زیرا باید میان جمعیت هایی که امروز زندگی می کنند و جمعیت هایی که نیای آنها هستند تمایز قائل شد. این جمعیت های نیاکانی از آنجا که در گذشته دور زندگی می کردند با جمعیت های کنونی تفاوت بسیاری دارند. برای مثال ما به گونه Homo sapiens تعلق داریم _ و تقریباً به طور قطع می دانیم که مستقیماً از گونه دیگری به نام Homo erectus نسب گرفته ایم _ و بسیار ابهام آور و به طور شهودی نادرست خواهد بود که سعی کنیم آنها را با هم در یک گونه قرار دهیم. اگرچه Homo sapiens طی مراحلی از Homo erectus تکامل یافته است، نمی توان مفهوم زیستی گونه را به وضوح در این مورد به کار برد. با این حال می خواهیم بین آنها تمایزی، هرچند قراردادی، ایجاد کنیم.
● منشاء تنوع زیستی چیست؟
پیش از هر چیز چرخه آشکاری است که گونه ها طی آن به منطقه جدیدی رفته و تنوع می یابند. هنگامی که یک جزیره یا مجمع الجزایر تشکیل می شود یا برای مثال منطقه ای در اثر یخچال یا سایر رویدادهای بزرگ فیزیکی تنوع زیستی اولیه اش را از دست می دهد، سیل گونه های مهاجر به سوی آن سرازیر می شود. سپس با یکدیگر وارد تعامل شده و جامعه ای می سازند که آن را یک اکوسیستم می نامیم. چنانچه این منطقه جدید دست نخورده بماند، آنگاه طبق معمول این موارد، پرده ای از تکامل سریع با سازش گونه های جدید به این محیط به نمایش درمی آید. اگر وسعت منطقه کافی باشد و در آن بخش های مجزای جغرافیایی که جمعیت هایی را بدون تماس با یکدیگر در خود جای می دهند به قدر کافی وجود داشته باشد، آنگاه پیدایش سریع گونه ها نیز به دنبال آن خواهد آمد. مثال کلاسیک آن هاوایی است. شواهد نشان می دهند که این مجمع الجزایر به اشغال تعداد اندکی از گونه ها درآمد و آنها در مدت زمانی نسبتاً کوتاه به گونه های بسیار تکامل و تنوع یافتند. منظورم در زمان کوتاه، قرن ها یا هزاران سال است که در مقایسه با تکاملی که در بسیاری از نقاط دیگر جهان می بینیم کوتاه است.فرآیند تنوع یابی سرانجام به سطحی می رسد که در آن فون (مجموعه جانوران منطقه _ م) و فلور (مجموعه گیاهان منطقه _ م) پایدار شده و به ثبات می رسند. در این هنگام هم سازگاری (coadaptation) رخ می دهد یعنی وضعیتی که در آن گونه ها به هم وابسته اند، چنانکه یک گونه در تغذیه از گونه دیگر تخصص می یابد. در این مقطع گونه زایی (speciation) کند می شود. شبیه رشد یک جاندار است که در ابتدا با تجمع اجزای جدیدی که با یکدیگر تعامل دارند سریع است و سرانجام به سطحی از بلوغ می رسد که می توان آن را برای مدت زمانی بلند حفظ کرد. مجموعه دیگری از اصول تنوع زیستی با مقادیر یا آنچه مقادیر نهایی را تعیین می کند سروکار دارند. برای مثال می دانیم که جنگل های بارانی گرمسیری نسبت به توندرا یا جنگل های مخروط داران نیمکره شمالی، در واحد سطح گونه های بسیار بیشتری دارند. تعداد گونه ها در یک سطح مشخص، برای مثال در یک یا صد کیلومترمربع، با نزدیک شدن به خط استوا پیوسته افزایش می یابد. تعداد گونه ها از جزایر کوچک به جزایر بزرگ نیز همان طور که در جزایر کارائیب دیده می شود، افزایش می یابد.
● چه عواملی موجب این افزایش گونه ها می شوند؟
ظاهراً سه عامل وجود دارد که عبارتند از انرژی، پایداری و مساحت. هرچه انرژی بیشتری دراختیار جامعه تکامل یابنده گونه ها باشد، گونه های بیشتری پدید می آیند. در استوا انرژی به اوج می رسد. هرچه منطقه پایدارتر باشد، چنان که در نواحی دارای شرایط اقلیمی ثابت دیده می شود، گونه های بیشتری تجمع می کنند زیرا برای سازش و هماهنگی با یکدیگر زمان بیشتری دراختیار دارند. هرچه مساحت بیشتر باشد، جمعیت بزرگتر و متنوع تر است. برای مثال آمریکای جنوبی نسبت به جزایر هند غربی گونه های بیشتری دارد. این سه نیروی محرک در مجموع بخش عمده تغییرات گونه ها در جهان را موجب می شوند.
● رایج ترین نوع گونه زایی کدام است؟
اگر همان طور که بررسی های ما نشان می دهد، گونه زایی همجا (sympatric) به این گستردگی در حشرات که متنوع ترین جانداران روی زمین هستند، رخ می دهد، باید رایج ترین نوع گونه زایی باشد. بررسی پدیده گونه زایی همجا نسبت به گونه زایی ناهمجا (allopatric) که به آسانی و به وضوح مشاهده می شود، دشوارتر است اما می تواند بسیار رایج باشد، کسی چه می داند. منظور از همجا، جانداران مشابهی در مجاورت یکدیگر است که به دلیل تفاوت های رفتاری، حتی با آنکه به لحاظ نظری می توانند، اما با هم تولیدمثل نمی کنند. منظور از ناهمجا، جانداران مشابهی است که گرچه به لحاظ نظری می توانند اما با هم تولیدمثل نمی کنند زیرا به طور جغرافیایی از هم جدا شده اند.
● این مکانیسم ها با چه سرعتی می توانند گونه های جدید تولید کنند؟
فوری، به واقع در چند نسل. پیش از همه در گیاهان مکانیسمی به نام پلی پلوئیدی هست که در یک مرحله می تواند سویه ای ایجاد کند که قادر نیست با گونه مادری که از آن ریشه گرفته تولیدمثل کند. در واقع آن را گونه زایی فوری می نامند. گونه زایی همجا نیز گاهی فقط چند مرحله تا تولید گونه جدید در مدت زمانی کوتاه طول می کشد. برای مثال در بعضی انواع مگس سرکه، ممکن است یک سویه ترجیح دهد روی گیاه دیگری تولیدمثل کند و این می تواند در چند جهش رخ دهد. یا ناسازگاری ممکن است میان دوسویه ای وجود داشته باشد که تفاوتشان یک ژن یا تعداد بسیار اندکی از ژن ها است. این وضعیت ممکن است در مدت زمانی کوتاه در اثر جهش یا نو ترکیبی (recombination) ژن های موجود رخ دهد. به این ترتیب پیدایش گونه های جدید ظرف چند سال به لحاظ نظری امکان پذیر است و احتمالاً تشکیل بعضی گونه ها با همین سرعت انجام می شود اما مشاهده آنها در طبیعت دشوار است. مطمئن نیستیم که گونه زایی بسیار سریع واقعاً چقدر در طبیعت متداول است.
● در سال ،۱۹۹۶ شما و دکتر دانیل سیمبرلاف (Simberloff .D) برای تعیین حداقل اندازه بحرانی اکوسیستم ها آزمایشی انجام دادید. به چه نتایجی دست یافتید؟
می خواستیم ببینیم گونه ها با چه سرعتی به یک جزیره خالی هجوم می آورند و آیا مساحت یا فاصله در این کار نقشی دارند یا خیر. در این آزمایش ما سیستم فوق را با انتخاب جزیرک های حرا در دماغه فلوریدا و سپس تخلیه آنها از تمام جاندارانشان جز درختان، مینیاتوری و در واقع مدل سازی کردیم. سپس به مشاهده بازگشت حشرات نشستیم. در این آزمایش نتایج زیر به دست آمد:
۱) موجودات کوچک از جمله حشرات و عنکبوتان خیلی سریع بازمی گردند.
۲) روند پر شدن جزیره از گونه ها تا جایی ادامه می یابد که تقریباً به تعداد گونه هایی که قبلاً داشت، برسد.
۳) هرچه منطقه برای گونه های مهاجر تازه وارد دورتر باشد، رسیدن به تعادل در آن منطقه بیشتر طول بکشد.
۴) گرچه تعداد گونه ها به سطح اولیه بازمی گردد اما ترکیب جامعه جدید با آنچه بود متفاوت است.
این با دریافت نظری ما از روگشت (turnover) گونه ها، یعنی انقراض و به دنبال آن ورود گونه های مهاجر (و در بلندمدت، گونه زایی) سازگار است.
● آیا آستانه ای وجود دارد که زیر آن جمعیت ها در خطر حتمی انقراض قرار گیرند؟
بله. اندازه جمعیت برای بقا بسیار حیاتی است. به طور کلی هرگاه اندازه جمعیت از ۱۰۰ فرد کمتر شود، آنگاه افسردگی هم آمیزی (inbreeding depression) رخ می دهد. و چنانچه در جمعیت ها ژن های زیان آور و مرگبار وجود داشته باشد، مثل ژن مسبب فیبروز کیستی در انسان، آنگاه میزان وقوع این صفت ژنتیکی افزایش می یابد که به مرگ یا نازایی می انجامد. در جمعیت های بزرگ احتمال آنکه یک ژن مرگبار بروز کند بسیار کم است. زیست شناسان حفاظت برای سلامتی ژنتیکی جمعیت ها قاعده ۵۰ تا ۵۰۰ را ملاک قرار می دهند. همان طور که در کتاب «تنوع حیات» در سال ۱۹۹۲ نیز توضیح داده ام جمعیتی متشکل از حدود ۵۰ فرد تنها در کوتاه مدت کافی است و برای زنده و سالم نگهداشتن گونه تا آینده دور ۵۰۰ فرد لازم است.
● اگر گونه زایی می تواند به سرعت رخ دهد چرا باید نگران انقراض گونه ها باشیم؟
به لحاظ نظری می تواند سریع رخ دهد اما محصول گونه زایی سریع به نسبت از تفاوت میان گونه ها خواهد کاست. برای مثال اگر دو گونه ماهی تنها در یک یا چند ژن از ده ها هزار ژنی که دارند با هم تفاوت داشته باشند، به احتمال زیاد تفاوت بسیار ناچیزی با یکدیگر خواهند داشت. این را با دو گونه ای مقایسه کنید که یک میلیون سال پیش از هم واگراییده و از نظر ژنتیکی در بسیاری از ژن ها و صفات خویش مستقل از یکدیگر تکامل یافته اند. چنانچه یکی از این دو گونه محو شود ما خیلی بیشتر ضرر خواهیم کرد تا آنکه یکی از دو گونه ای را از دست بدهیم که تنها تفاوت ناچیزی با هم دارند. به هر حال تفاوت میان گونه ها چه ناچیز باشد و چه آشکار هم اکنون در نتیجه فعالیت های انسان، با سرعتی که در بعضی جاها تا هزار برابر نرخ پیدایش آنها است ناپدید می شوند. با این شتاب، می توانیم در طول عمر یک انسان به آسانی نیمی از گونه های جهان را نابود کنیم. بسیاری از این گونه ها طی هزاران یا میلیون ها سال شکل گرفته اند. گونه های کاملاً متمایزی که می توان آنها را در شواهد سنگواره ای ردیابی کرد، تا پیش از پیدایش انسان، تقریباً با آهنگ حدود یکی از هر یک میلیون گونه در سال ظاهر می شوند. سریع ترین فرایندهای گونه زایی نیز نمی توانند گونه های از دست رفته را از نو جانشین و رقم فوق را حتی دو برابر کنند.
● با توجه به اینکه انقراض در مقیاس جهانی رخ می دهد، کدام مناطق از نظر حفاظتی باید در اولویت باشند؟
البته نقاط داغ (hot spots) نظیر جنگل های گرمسیری. نقاط داغ زیستگاه هایی هستند که بیش از همه در خطرند و دارای بیشترین تعداد گونه هایی هستند که هیچ جای دیگری جز آنجا یافته نمی شوند. این مناطق عبارتند از جنگل های هاوایی و ماداگاسکار و بوته زارهای غنی جنوب غربی استرالیا و آفریقای جنوبی. طبیعت استوایی، نظیر آمازون و کنگو، آخرین جنگل های مرزی را در خود جای می دهد که می توانند کلان فون (megafauna) یعنی پرندگان و پستانداران بزرگ را نگه دارند. حفاظت از این مناطق امری حیاتی است. حوزه دیگر، سیستم های آب شیرین جهان است که عموماً فراموش می شوند. این مناطق درخور توجه ویژه هستند زیرا در همه جا در نتیجه عواملی مانند آلودگی یا زهکشی به شدیدترین وجه مورد حمله و تعرض قرار گرفته اند. تراکم گونه های در خطر انقراض در واحد سطح در این سیستم ها از هر اکوسیستمی در جهان بیشتر است. همتای آنها در اقیانوس آبسنگ های مرجانی است که درصد بالایی از آن اکنون نابود یا به شدت تخریب می شود. آنها نیز در واحد سطح درصد بالایی از گونه های در خطر انقراض را در خود جای می دهند.
● در کتاب اخیرتان «آینده حیات» پنبه این افسانه را می زنید که سیاست های زیست محیطی با رشد اقتصادی ناسازگار است. ممکن است کمی درباره اش توضیح دهید؟
منابع زنده جهان- اکوسیستم ها و گونه هایشان- هنوز عمدتاً ناشناخته هستند و از نظر منافعی که ممکن است برای انسان داشته باشند مثل تصفیه آب یا داروهای جدید بسیار کم بررسی شده اند.بعضی بوم شناسان و اقتصاددانان برآورد کرده اند که ارزش کل این اکوسیستم های طبیعی، یعنی مبلغ مجموع خدماتی که به بشریت می رسانند چیزی نزدیک به ۳۰ میلیون میلیون دلار است. این از مجموع تولید ناخالص ملی تمام کشورهای جهان سر هم بیشتر است. و با این حال مجانی است!حفاظت و استفاده کامل تر از آنها به شیوه ای بدون مزاحمت و تحمیل از نظر اقتصادی برای ما ارزشمند است. نابودکردن آنها به منزله راندن بشریت به سوی دنیایی مصنوعی است که در آن ناچاریم خودمان شخصاً سیستم های آبی را مدیریت کنیم، غذایمان را تامین کنیم و به جای آنکه برای تنظیم ترکیب جو به جانداران نیرومند متکی باشیم، خودمان با ابزارهای مصنوعی هر روز این کار را انجام دهیم. آیا می خواهیم زمین را به معنای دقیق کلمه به یک سفینه فضایی تبدیل کنیم که دائم نیاز به تعمیر و مراقبت دارد؟

http://bio۳۰۰۰.blogfa.com