อย่างที่ใครก็ตามที่ข้ามรัฐเท็กซัสบนทางหลวง Interstate 10 สามารถบอกคุณได้ว่า Lone Star State เป็นที่ที่ตะวันออกมาบรรจบกับตะวันตก สำหรับ Tom Miller นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัย Rice การแบ่งแยกระหว่างป่าสนชื้นของ East Texas กับทะเลทรายอันแห้งแล้งของ West Texas ยังเป็นห้องทดลองที่มีชีวิตซึ่งเขาและนักเรียนสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับขอบเขตที่ไม่พบบนแผนที่
“นั่นเป็นหนึ่งในการไล่ระดับความแห้งแล้งที่คมชัดที่สุดในโลก” มิลเลอร์กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศจากตะวันออกไปตะวันตกของเท็กซัส “และเป็นเขตแดนที่สำคัญสำหรับสายพันธุ์ สปีชีส์มากมายที่เกิดขึ้นในอเมริกาเหนือตะวันออกเฉียงเหนือถึงขีด จำกัด ทางตะวันตกสุดของพวกมันในเท็กซัส”
มิลเลอร์ รองศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาศาสตร์ที่ไรซ์ และกลุ่มวิจัยของเขามีขอบเขตการศึกษาจำกัด เส้นแบ่งทางชีววิทยาที่มองไม่เห็นระหว่างที่ที่สปีชีส์สามารถอยู่รอดได้และที่ที่มันไม่สามารถทำได้ ในโลกของสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง แนวความคิดเหล่านั้นกำลังเคลื่อนไหว มิลเลอร์และนักเรียนของเขาต้องการศึกษาและทำความเข้าใจว่าพวกเขาเคลื่อนไหวอย่างไรและเพราะเหตุใด
ทีมของมิลเลอร์ศึกษาหญ้าและสายพันธุ์อื่นๆ ในพื้นที่เพาะปลูก 8 แห่งตามแนวเส้นทาง I-10 ระยะทาง 580 ไมล์จากลาฟาแยตต์อันเขียวชอุ่ม รัฐลุยเซียนา ไปจนถึงหาดทรายในโซโนรา รัฐเท็กซัส ห่างจากซานอันโตนิโอไปทางตะวันตกประมาณ 170 ไมล์ ขอบคุณ ทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติพวกเขาได้เริ่มการศึกษาครั้งแรกเพื่อค้นหาว่าการแต่งงานที่แปลกประหลาดและเก่าแก่ระหว่างหญ้าเท็กซัสพื้นเมืองกับคู่ของเชื้อราที่ซ่อนอยู่สามารถวางตำแหน่งพืชให้ทนต่อความแห้งแล้งได้ดีขึ้นหรือไม่ คาดว่าจะเกิดขึ้นบ่อยและรุนแรงขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
“ขีดจำกัดช่วงเกิดขึ้นจากความเครียด” มิลเลอร์กล่าว “ในขณะที่พืชเปลี่ยนจากที่เปียกมากไปยังที่แห้งมาก ความเครียดจากภัยแล้งก็เพิ่มขึ้น เราคาดว่าความเครียดจากความแห้งแล้งจะเป็นขีดจำกัดที่สำคัญในการขยายพันธุ์ของสปีชีส์ไปทางตะวันตก โดยเฉพาะสปีชีส์ตะวันออก เพราะยิ่งไปทางตะวันตกมากเท่าไหร่ ความเครียดจากภัยแล้งก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
“สิ่งพิเศษเกี่ยวกับการศึกษาครั้งนี้คือเรากำลังพยายามทำความเข้าใจบทบาทของจุลินทรีย์และ จุลินทรีย์ ในการกำหนดขอบเขตของพืช” เขากล่าว
สายพันธุ์หญ้าในการศึกษานี้เป็นพันธุ์ที่เจริญเติบโตในเดือนที่อากาศเย็น แต่ละโฮสต์ มีเอนโดไฟต์ Epichloëซึ่งเป็นเชื้อราชีวภาพที่อาศัยอยู่ภายในพืช เพื่อแลกกับการใช้ชีวิตที่ได้รับการคุ้มครองภายในโฮสต์ เชื้อราจะจัดหาสารเคมีอัลคาลอยด์ให้กับพืช ซึ่งการศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าทั้งปรับปรุงความทนทานต่อความแห้งแล้งและกีดกันไม่ให้สัตว์กินหญ้าป่วย
ในการทดลองของพวกเขา มิลเลอร์และนักเรียนของเขาได้กำจัดเชื้อราที่เป็นเชื้อราออกจากหญ้าบางชนิดและทิ้งมันไว้ในที่อื่น ที่พื้นที่เพาะปลูกแต่ละแห่ง พืชที่เป็นพันธมิตรและไม่ได้ปลูกจะปลูกในแปลงใกล้กัน และความแตกต่างระหว่างพืชทั้งสองนั้นเผยให้เห็นถึงผลกระทบของเชื้อรา
“เราจะปลูกพืชในสถานที่เหล่านี้ทั้งหมดตั้งแต่ลุยเซียนาไปจนถึงเวสต์เท็กซัส และเราจะเปรียบเทียบว่าผลกระทบของจุลินทรีย์มีความสำคัญเพียงใดเมื่อหญ้าเคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตกและความเครียดจากภัยแล้งก็เพิ่มขึ้น” เขากล่าว “นั่นจะช่วยให้เราสามารถสร้างแบบจำลองที่จะบอกเราว่าจุลินทรีย์มีบทบาทอย่างไรในการสร้างขีดจำกัดของช่วงและอาจขยายขอบเขตได้
“นั่นเป็นเรื่องใหม่” มิลเลอร์กล่าว “เท่าที่ฉันรู้ นี่จะเป็นครั้งแรกที่ศึกษาเรื่องนี้”
ภาวะโลกร้อนทำให้อุณหภูมิในเท็กซัสสูงขึ้นแล้ว และ รายงานปี 2564 จากสำนักงานนักภูมิอากาศแห่งรัฐเท็กซัสคาดการณ์ว่าจำนวน วันที่ 100 องศาในแต่ละฤดูร้อนจะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าภายในปี 2579 เมื่อเทียบกับจำนวนวันโดยเฉลี่ยในช่วงปี 2544-2563
ช่วงของพืชและสัตว์จะเปลี่ยนไปตามการตอบสนอง และ การไล่ระดับแบบเปียกและแบบแห้งที่กำหนดไว้ในตอนกลางของเท็กซัสมานานหลายศตวรรษอาจเปลี่ยนไป เมื่อภัยแล้งทวีความรุนแรงขึ้นและบ่อยขึ้น บางคนอาจนึกภาพได้ง่ายว่าพืชที่ทนแล้งและทนแล้งเดินตามการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ตามด้วยแมลงและสัตว์ทั้งหมดที่พึ่งพาพวกมัน แต่โลกแห่งความเป็นจริงนั้นซับซ้อนกว่ามาก มิลเลอร์กล่าว แม้แต่ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ย ความชื้นในดิน และปัจจัยอื่น ๆ ที่ผันแปรเล็กน้อยก็สามารถผลักสมดุลไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง
“สำหรับพืชแล้ว ยังมีคำถามอีกว่าพวกมันสามารถเปลี่ยนเป็นช่วงใหม่ได้หรือไม่” เขากล่าว “ส่วนใหญ่พึ่งพาลมหรือสัตว์ในการขนเมล็ดพันธุ์ไปยังสถานที่ใหม่ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจส่งผลกระทบทั้งสองอย่าง ทำให้พืชบางชนิดไม่สามารถเปลี่ยนระยะได้”
การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ระหว่างหญ้าพื้นเมืองของเท็กซัสและพันธมิตรของจุลินทรีย์จะปลดล็อกชิ้นส่วนของปริศนาที่เปลี่ยนระยะซึ่งปัจจุบันถูกซ่อนจากนักนิเวศวิทยา นักชีววิทยาด้านการอนุรักษ์ และคนอื่นๆ ที่ติดตามช่วงของสายพันธุ์ Miller กล่าว
“วิธีที่แผนที่ภูมิอากาศบนภูมิศาสตร์มีการเปลี่ยนแปลงอยู่แล้วและจะเปลี่ยนแปลงต่อไป” มิลเลอร์กล่าว “ความสัมพันธ์ของจุลินทรีย์เหล่านี้มีความหมายอย่างไรต่อการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ? จุลินทรีย์จะอำนวยความสะดวกในการขยายไปสู่แหล่งที่อยู่อาศัยใหม่หรือไม่? พวกเขาสามารถยับยั้งการขยายตัวสู่แหล่งที่อยู่อาศัยอื่นได้หรือไม่?
“สมาคมจุลินทรีย์เป็นชั้นที่ซ่อนอยู่ในปัญหาชีวภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่นี้ และเราต้องการปลดล็อกชั้นนั้นและแจ้งการอภิปรายที่ใหญ่กว่านี้เกี่ยวกับวิธีที่พืชและสัตว์ในเท็กซัสจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” มิลเลอร์กล่าว
