อธิบายเกี่ยวกับแม่น้ำ

หากเราสามารถย้อนเทปวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั่วโลกและย้อนเวลากลับไปหลายร้อยล้านปีจนถึงปัจจุบัน เราจะเห็นความหลากหลายทางชีวภาพกระจุกตัวอยู่ตามภูมิภาคที่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ภูมิภาคที่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก เช่น เทือกเขาหิมาลัยและแอนเดียนนั้นอุดมไปด้วยพืชและสัตว์เป็นพิเศษเนื่องจากภูมิประเทศที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งทำหน้าที่แบ่งและกระจายสายพันธุ์เมื่อเวลาผ่านไป แต่ความหลากหลายทางชีวภาพยังสามารถเติบโตได้ในพื้นที่ที่เงียบสงบทางธรณีวิทยาบางแห่ง ซึ่งการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกไม่ได้ทำให้แผ่นดินสั่นสะเทือนมานานนับพันปี เทือกเขาแอปปาเลเชียนเป็นตัวอย่างที่สำคัญ: เทือกเขานี้ไม่ได้มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกมากนักในรอบหลายร้อยล้านปี แต่ภูมิภาคนี้ยังเป็นจุดที่มีความหลากหลายทางชีวภาพน้ำจืดที่โดดเด่น ขณะนี้ การศึกษาของ MIT ระบุกระบวนการทางธรณีวิทยาที่อาจกำหนดความหลากหลายของสปีชีส์ในพื้นที่ที่ไม่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ในบทความที่ปรากฏในScienceนักวิจัยรายงานว่าการกัดเซาะของแม่น้ำสามารถเป็นตัวขับเคลื่อนความหลากหลายทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมที่เก่าแก่และเงียบสงบเหล่านี้ พวกเขาทำคดีในภาคใต้ของ Appalachians และโดยเฉพาะที่ลุ่มแม่น้ำเทนเนสซีซึ่งเป็นภูมิภาคที่ขึ้นชื่อเรื่องปลาน้ำจืดหลากหลายชนิด ทีมงานพบว่าเมื่อแม่น้ำกัดเซาะผ่านหินประเภทต่างๆ ในภูมิภาค ภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนไปได้ผลักดันปลาชนิดหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อกรีนฟินดาร์เตอร์ (greenfin darter) เข้าไปในแม่น้ำสาขาต่างๆ ของเครือข่ายแม่น้ำ เมื่อเวลาผ่านไป ประชากรที่แยกจากกันเหล่านี้ได้พัฒนาเป็นสายเลือดของตนเอง ทีมงานคาดเดาว่าการกัดเซาะน่าจะทำให้ลูกดอกครีบเขียวกระจายตัว แม้ว่าประชากรที่แยกจากกันจะดูภายนอกคล้ายคลึงกัน แต่ด้วยลักษณะเฉพาะของครีบสีเขียวของกรีนฟินดาร์เตอร์ พวกมันแตกต่างกันอย่างมากในองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพวกมัน สำหรับตอนนี้ ประชากรที่แยกออกเป็นประเภทเดียว Maya Stokes PhD '21 กล่าวว่า "ให้เวลากระบวนการกัดเซาะนี้ให้มากขึ้น และฉันคิดว่าเชื้อสายที่แยกจากกันเหล่านี้จะกลายเป็นสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน" Maya Stokes PhD '21 กล่าว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาใน Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences ของ MIT ( EAPS). Greenfin darter อาจไม่ใช่สายพันธุ์เดียวที่กระจายพันธุ์อันเป็นผลมาจากการกัดเซาะของ แม่น้ำ นักวิจัยสงสัยว่าการกัดเซาะอาจผลักดันให้สิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ กระจายพันธุ์ไปทั่วแอ่งน้ำ และอาจเป็นไปได้ว่าภูมิภาคอื่น ๆ ที่ไม่ได้ใช้งานเปลือกโลก Taylor Perron, Cecil และ Ida Green ศาสตราจารย์ด้าน Earth, Atmospheric and Planetary Sciences ของ MIT กล่าวว่า "หากเราสามารถเข้าใจปัจจัยทางธรณีวิทยาที่นำไปสู่ความหลากหลายทางชีวภาพ เราก็สามารถอนุรักษ์มันได้ดีขึ้น" ผู้เขียนร่วมของการศึกษาประกอบด้วยผู้ทำงานร่วมกันที่ Yale University, Colorado State University, University of Tennessee, University of Massachusetts at Amherst และ Tennessee Valley Authority (TVA) ปัจจุบัน Stokes เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ Florida State University ปลาในต้นไม้ การศึกษาใหม่นี้ต่อยอดมาจากงานปริญญาเอกของ Stokes ที่ MIT ซึ่งเธอและ Perron กำลังสำรวจความเชื่อมโยงระหว่าง geomorphology (การศึกษาเกี่ยวกับวิวัฒนาการของภูมิทัศน์) และชีววิทยา พวกเขาพบงานที่ Yale โดย Thomas Near ซึ่งศึกษาสายเลือดของปลาน้ำจืดในอเมริกาเหนือ Near ใช้ข้อมูลลำดับดีเอ็นเอที่รวบรวมจากปลาน้ำจืดในภูมิภาคต่างๆ ของอเมริกาเหนือเพื่อแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดวิวัฒนาการและแยกออกจากกันอย่างไรและเมื่อใด Near นำข้อสังเกตที่น่าสงสัยมาให้ทีม: แผนที่การกระจายที่อยู่อาศัยของ Greenfin darter แสดงให้เห็นว่าปลาถูกพบในลุ่มน้ำเทนเนสซี แต่เฉพาะในครึ่งทางใต้เท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น Near ยังมีข้อมูลลำดับดีเอ็นเอของไมโทคอนเดรียที่แสดงว่าประชากรของปลาดูเหมือนจะแตกต่างกันในองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพวกมัน ขึ้นอยู่กับแควที่พบพวกมัน เพื่อตรวจสอบสาเหตุของรูปแบบนี้ Stokes ได้รวบรวมตัวอย่างเนื้อเยื่อ Greenfin darter จากคอลเล็กชันจำนวนมากของ Near ที่ Yale รวมถึงจากภาคสนามด้วยความช่วยเหลือจากเพื่อนร่วมงานของ TVA จากนั้น เธอวิเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอจากจีโนมทั้งหมด และเปรียบเทียบยีนของปลาแต่ละตัวกับปลาอื่นๆ ในชุดข้อมูล จากนั้น ทีมงานได้สร้างต้นไม้สายวิวัฒนาการของ Greenfin darter โดยอาศัยความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรมระหว่างปลา จากต้นไม้นี้ พวกเขาสังเกตเห็นว่าปลาในแควมีความสัมพันธ์กันมากกว่าปลาในแควอื่น ยิ่งไปกว่านั้น ปลาในแควข้างเคียงมีความคล้ายคลึงกันมากกว่าปลาจากแควที่อยู่ไกลออกไป "คำถามของเราคือ เป็นไปได้ไหมที่จะมีกลไกทางธรณีวิทยาที่เมื่อเวลาผ่านไป นำสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวนี้มาแยกออกเป็นกลุ่มต่างๆ ที่มีความแตกต่างทางพันธุกรรม" เพอร์รอนพูดว่า ภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนไป Stokes และ Perron เริ่มสังเกต "ความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้น" ระหว่างแหล่งที่อยู่อาศัยของ Greenfin Darter และประเภทของหินที่พบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทางตอนใต้ส่วนใหญ่ของลุ่มแม่น้ำเทนเนสซี ซึ่งมีสปีชีส์อยู่มากมาย ทำจากหินแปร ในขณะที่ครึ่งทางตอนเหนือประกอบด้วยหินตะกอน ซึ่งไม่พบปลา พวกเขายังสังเกตด้วยว่าแม่น้ำที่ไหลผ่านหินแปรมีความชันและแคบกว่า ซึ่งโดยทั่วไปจะสร้างความปั่นป่วนมากกว่า ลักษณะเฉพาะของกรีนฟินดาร์เตอร์ดูเหมือนจะชอบ ทีมงานสงสัยว่า: การกระจายตัวของแหล่งอาศัยของกรีนฟินดาร์เตอร์สามารถเกิดจากภูมิประเทศที่เปลี่ยนไปของประเภทหินได้หรือไม่ ขณะที่แม่น้ำกัดเซาะแผ่นดินเมื่อเวลาผ่านไป เพื่อตรวจสอบแนวคิดนี้ นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองเพื่อจำลองว่าภูมิทัศน์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อแม่น้ำกัดเซาะผ่านหินประเภทต่างๆ พวกเขาป้อนข้อมูลแบบจำลองเกี่ยวกับประเภทของหินในลุ่มแม่น้ำเทนเนสซีในวันนี้ จากนั้นเรียกใช้การจำลองย้อนกลับเพื่อดูว่าภูมิภาคเดียวกันอาจมีลักษณะอย่างไรเมื่อหลายล้านปีก่อน เมื่อมีการเปิดเผยหินแปรมากขึ้น จากนั้นพวกเขาก็วิ่งแบบจำลองไปข้างหน้าและสังเกตการเปิดเผยของหินแปรที่หดตัวเมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาจดบันทึกเป็นพิเศษว่าจุดใดและเมื่อใดที่จุดเชื่อมต่อระหว่างแม่น้ำสาขาข้ามไปยังหินที่ไม่แปรสภาพ ปิดกั้นไม่ให้ปลาผ่านระหว่างแม่น้ำสาขาเหล่านั้น พวกเขาวาดไทม์ไลน์ง่ายๆ ของเหตุการณ์การปิดกั้นเหล่านี้และเปรียบเทียบสิ่งนี้กับต้นไม้สายวิวัฒนาการของกรีนฟินดาร์เตอร์ที่แยกออกจากกัน ทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง: ปลาดูเหมือนจะสร้างสายเลือดที่แยกจากกันในลำดับเดียวกับเมื่อแควของพวกมันแยกออกจากกัน "มันหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่การกัดเซาะผ่านชั้นหินต่างๆ ทำให้เกิดการแยกตัวระหว่างประชากรที่แตกต่างกันของกรีนฟินดาร์เตอร์และทำให้สายเลือดมีความหลากหลาย" Stokes กล่าว