داستان گیاهان، قارچ‌ها و کربن
۱. مقدمه: معمای زغال‌سنگ و درختان
در نگاه نخست، عجیب به نظر می‌رسد: اگر درختان میلیون‌ها سال پیش به‌وجود آمدند، چرا زغال‌سنگ که از همین درختان ساخته می‌شود، با تاخیری طولانی در تاریخ زمین‌شناسی ظاهر شد؟ چرا مدت‌ها گیاهان انبوه وجود داشتند، اما ذخایر زغال‌سنگ به‌طور ناگهانی در یک دوره خاص (به‌ویژه دوره‌ی کربونیفر) شکل گرفتند؟
پاسخ این معما، داستانی شگفت‌انگیز و کمتر شناخته‌شده از تکامل گیاهان، قارچ‌ها و چرخه‌ی کربن در تاریخ زمین را آشکار می‌کند.
۲. تولد جنگل‌ها: انقلاب گیاهان خشکی‌زی
حدود ۴۷۰ میلیون سال پیش، گیاهان از آب به خشکی آمدند. این نخستین گیاهان خزه‌مانند بودند که نه چوب داشتند، نه ریشه‌های پیچیده. اما با گذشت زمان، به‌ویژه در دوران دوونین میانی (حدود ۳۹۰ میلیون سال پیش)، شاهد ظهور نخستین درختان واقعی بودیم.
درختانی با تنه‌های چوبی، برگ‌های پهن، ریشه‌های عمیق و ارتفاع چندمتری، که جنگل‌هایی واقعی را برای نخستین‌بار روی سیاره ما ایجاد کردند.
یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های فرگشتی در این زمان، تولید لیگنین بود—ماده‌ای مقاوم و سخت که دیواره‌های سلولی گیاهان را تقویت می‌کرد و ساختار چوب را به‌وجود آورد. لیگنین برای گیاهان یک موفقیت فرگشتی بود: آن‌ها را به برج‌های خورشیدگیر تبدیل کرد. اما برای محیط زیست؟ معضل جدیدی ایجاد شد…
۳. لیگنین: ماده‌ای که زمین نمی‌توانست هضم کند
در عصر پیدایش درختان چوبی، هیچ موجود زنده‌ای هنوز توانایی تجزیه لیگنین را نداشت. این یعنی وقتی درختی می‌مرد و روی زمین می‌افتاد، بدنش تجزیه نمی‌شد و لایه‌لایه روی هم انباشته می‌شد.
نتیجه؟
در جنگل‌های گستردهٔ دوره کربونیفر (Carboniferous) —حدود ۳۶۰ تا ۲۹۹ میلیون سال پیش— مقادیر عظیمی از مواد گیاهی دفن و فشرده شدند، بدون آن‌که تجزیه شوند. در نبود قارچ‌ها و باکتری‌های تجزیه‌گر چوب، این مواد زیر فشار و گرمای زمین، آرام‌آرام تبدیل به تورب و سپس زغال‌سنگ شدند.
در واقع، علت اصلی شکل‌گیری منابع عظیم زغال‌سنگ در این دوره، نبودن موجوداتی بود که بتوانند چوب را بخورند!
۴. قارچ‌ها وارد می‌شوند: فرگشت هضم لیگنین
در اواخر دوران کربونیفر یا اوایل دوره بعدی (پرمیان)، تحولی در دنیای میکروبی رخ داد. گروهی از قارچ‌ها که امروز آن‌ها را Basidiomycota سفیدپوس (white-rot fungi) می‌نامیم، آنزیم‌هایی برای تجزیه لیگنین تکامل دادند.
این قارچ‌ها می‌توانستند آنچه میلیون‌ها سال تجزیه‌ناپذیر بود، به مواد ساده‌تر بشکنند.
از آن لحظه به بعد، چرخهٔ کربن دگرگون شد:
مواد گیاهی به‌جای دفن‌شدن، تجزیه و دوباره وارد جو می‌شدند.
زغال‌سنگ دیگر به آن میزان وسیع تشکیل نشد.
و زمین وارد فاز جدیدی از بازتولید و تجزیه شد، که امروزه هم ادامه دارد.
۵. نقش اکسیژن و اقلیم
در دوره کربونیفر، سطح اکسیژن اتمسفر بسیار بالا بود—تا حدود ۳۵٪، در مقایسه با ۲۱٪ امروز. این افزایش به‌دلیل انباشت چوب‌های تجزیه‌نشده و فتوسنتز گسترده بود.
اکسیژن بالا به حشرات عظیم‌الجثه فرصت رشد داد (مثل سنجاقک‌هایی به‌اندازه کلاغ!).
اما همچنین خطر آتش‌سوزی‌های گسترده را افزایش داد.
آتش و دفن، هر دو به تشکیل زغال‌سنگ کمک کردند.
۶. چرا دیگر زغال‌سنگ به آن اندازه تولید نمی‌شود؟
از پایان کربونیفر به بعد، با ظهور قارچ‌های تجزیه‌گر، زمین وارد مرحله‌ای شد که تعادل بین تولید و تجزیه برقرار شد.
درخت هنوز وجود داشت، جنگل هم زیاد بود، ولی تجزیه‌گرها دیگر اجازه نمی‌دادند چوب‌ها بدون تجزیه در زمین دفن شوند. این یعنی فرصت زمین برای ساخت زغال‌سنگ در آن ابعاد وسیع، به پایان رسید.
۷. زغال‌سنگ و آینده ما: میراث یک ناتوانی فرگشتی
ذخایر زغال‌سنگ که امروز بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می‌کند، بقایا و حاصل یک ضعف فرگشتی قدیمی است: ناتوانی موجودات در تجزیه چوب.
اگر آن قارچ‌های سفیدپوس زودتر پدید آمده بودند، یا اگر باکتری‌ها زودتر تکامل می‌یافتند، منابع زغال‌سنگ زمین بسیار کمتر بود.
در واقع، صنعتی‌شدن بشر و انقلاب انرژی در قرون اخیر، مدیون یک شکاف بیولوژیکی ۶۰ میلیون‌ساله است!
۸. نتیجه‌گیری: زمین، قارچ‌ها و ما
این داستان عجیب، نشان می‌دهد که مسیر تاریخ نه خطی است، نه الزامی. گاهی فقط یک آنزیمِ گم‌شده، یک گونه‌ی ناقص، یا یک تأخیر در فرگشت، می‌تواند سرنوشت سیاره را دگرگون کند.
ما امروز روی گنجینه‌ای زندگی می‌کنیم که نتیجه ناتوانی تجزیه زیستی در یک دوره خاص زمین‌شناسی است. اما این منبع، نه بی‌پایان است و نه بی‌هزینه.
سوالی که می‌ماند: آیا بشر می‌تواند مثل قارچ‌ها، راهی برای بازگشت کربن به زمین بیابد—پیش از آن‌که خودش در دود و حرارت تاریخ دفن شود؟