فهرست مطالب مریم معصوم تمیمی

نتایج یک آزمایش 20 ساله نشان می دهد، کاشت دوباره و با گونه های متنوع برای احیای جنگل های برداشت شده، نتایج بهتری را نسبت به احیای طبیعی آنها در پی دارد. هر چه تنوع گونه های کاشته شده بیشتر باشد، سطح تاج پوشش و زیست توده سریع تر احیا می شود.مشاهده های ماهواره ای در یکی از بزرگ ترین آزمایش های اکولوژیکی جهان در جزیره بورنئو نشان می دهد، کاشت دوباره جنگل های برداشت شده با ترکیب متنوعی از نهال ها می تواند به طور چشمگیری احیای آنها را تسریع کند. نتایج این آزمایش در نشریه Science Advances منتشر شده است.

تصور کنید، انسان ها بتوانند با گیاهان «گفت و گو» کنند و از قبل، خطر حمله آفات یا رخ دادهای شدید آب و هوایی را هشدار دهند. گروهی از پژوهشگران گیاه شناسی در آزمایشگاه Sainsbury دانشگاه کمبریج (SLCU) در تلاشند تا این داستان علمی- تخیلی را با استفاده از پیام های مبتنی بر نور برای «گفت و گو» با گیاهان به واقعیت تبدیل کنند.دانشمندان حوزه علوم گیاهی، یک سیستم بیان ژن کنترل شده با نور (سیستم اپتوژنتیک) را طراحی کرده اند، درواقع این سیستم از یک سیستم پروکاریوتی (پوروکاریوت: جانداران تک یاخته ای که فاقد هسته غشادار هستند) به یک سیستم یوکاریوتی (یوکاریوت: موجوداتی هستند که هسته سلول هایشان دارای غشای مشخصی است) برای گیاهان طراحی شده است.نتایج به دست آمده از آزمایش های اولیه روی گونه گیاهی از جنس نیکوتیانا (Nicotiana benthamiana) (از تیره بادمجانیان) نشان داد، می توان مکانیسم دفاعی طبیعی گیاه (پاسخ ایمنی) را با استفاده از نور به عنوان محرک (پیام رسان) فعال کرد. نور ابزاری برای برقراری ارتباط های روزانه میان انسان هاست، به عنوان مثال می توان به چراغ های راهنمایی، گذرگاه های عابر پیاده یا حتی وضعیت باز یا بسته بودن فروشگاه ها اشاره کرد.

بر اساس مقاله جدیدی از دانشگاه بینگهمتون (Binghamton)، دانشگاه ایالتی نیویورک، مورچه ها نقش کلیدی را در احیای جنگل ها بازی می کنند. اگر در اوایل فصل بهار، در میان یک جنگل کهن سال قدم بزنید، گل های وحشی را خواهید دید که با رنگ های جذاب خود در کف جنگل می درخشند و منظره خیره کننده ای را به نمایش می گذارند. اما در جنگل های جوان تر، گیاهان فصلی مانند تریلیوم، زنجبیل وحشی، بنفشه و خون ریشه یا سرخ بن (bloodroot) کمتر دیده می شوند. دلیل این موضوع ممکن است به برخی از ساکنان جنگل ها یعنی مورچه های جنگلی (Aphaenogaster sp.) مربوط باشد که درخشندگی کمتری دارند.کارملا بونو (Carmela Buono)، کاندیدای دکترای علوم زیستی دانشگاه بینگهمتون، توضیح داد: «هرچند افراد زیادی این مورچه ها را نمی شناسند، آنها شاه کلیدهای انتقال بذور گیاهان هستند».بیش از 95درصد از جنگل های ایالت نیویورک، از جمله منطقه حفاظت شده دانشگاه بینگهمتون، جنگل های ثانویه ایجادشده در زمین هایی هستند که زمانی برای کشاورزی پاک سازی شده بودند. اگرچه بخش هایی از این جنگل های احیا شده، مانند اشکوب بالایی، به خوبی بازسازی شده اند، جنبه های دیگر تنوع زیستی را از دست داده اند، به ویژه زمانی که صحبت از گیاهان زیر اشکوب مانند گل های وحشی و بومی می شود.

در یک ارتباط شگفت انگیز، ماده غذایی، نه درجه حرارت، مهم ترین عامل محرک انتشار میکروبی دی اکسید کربن است. بزرگ ترین مخزن کربن روی زمین، خاک این سیاره است، یکی از بزرگ ترین ترس های موجود در این سیاره در حال گرم شدن این است که بخش چشمگیری از کربن خاک، آزاد و تبدیل به دی اکسید کربن (CO2) شود و درنهایت سرعت گرم شدن آن را افزایش دهد.بازیگران کلیدی این داستان، میکروب های خاک هستند، شکل غالب حیات روی زمین، که می توانند برگ های افتاده درختان، کنده های پوسیده و ریشه های مرده آنها و سایر مواد آلی را به کربن آلی خاک تبدیل یا آنها را به صورت CO2 در جو آزاد کنند.یک گروه بین المللی از محققان به حل یکی از پیچیده ترین پرسش های مربوط به میکروب های خاک و تغییرات آب و هوایی کمک کرده اند: گرم شدن سیاره چه تاثیری بر چرخه کربن میکروب ها دارد؟

ممکن است بیابان ها در ظاهر بی جان و بی روح به نظر برسند، اما بسیار زنده هستند. تپه های ماسه ای، نه تنها رشد و حرکت می کنند، طبق نتایج یک پروژه تحقیقاتی طی چندین دهه، می توانند هوای مرطوب را نیز نفس بکشند.این یافته ها برای اولین بار نشان می دهند، چگونه بخار آب به پودرها و دانه ها نفوذ می کنند، حتی می توانند کاربردهای گسترده ای فراتر از سطح بیابان، ازجمله تحقیقات دارویی، کشاورزی و فراوری مواد غذایی، همچنین اکتشافات سیاره ای داشته باشند. نتایج این مطالعه در نشریه Geophysical Research-Earth Surface منتشر شده است. میشل لوژ (Michel Louge)، نویسنده اصلی این مقاله، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه کرنل (Cornell University)، مایل به اندازه گیری ماده ها با حساسیت های بیشتر بود، او ابزار دقیقی را به نام کاوشگر خازنی توسعه داد که از چندین حسگر با وضوح فضایی بی سابقه ای برای ضبط همه چیز (از غلظت جامد تا سرعت و محتوای آب) استفاده می کند.

نتایج تجزیه و تحلیل داده های حاصل از تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا نشان می دهند، جنگل های بارانی آمازون در حال از دست دادن توانایی انعطاف پذیری خود در برابر عوامل تخریبی هستند. این ناتوانی، ناشی از تنش حاصل از قطع درختان یا آتش سوزی است، دخالت های انسانی منجر به وقوع تغییرات آب و هوایی، اگرچه هم اکنون به صورت قطعی در این جریان نقشی ندارند، اما احتمالا در آینده، اهمیت زیادی خواهند داشت.توانایی انعطاف پذیری حدود 75درصد از این جنگل ها، در برابر رویدادهای تخریبی ازجمله خشک سالی یا آتش سوزی، از اوایل دهه 2000 به طور مداوم کاهش یافته است، دانشمندان از این رخداد به عنوان یک هشدار یاد می کنند. این شواهد با استفاده از تجزیه و تحلیل داده های ماهواره ای مربوط به زیست توده گیاهی و بهره وری آن به دست آمده است. کاهش انعطاف پذیری و توانایی احیای دوباره جنگل های بارانی آمازون پس از مواجهه با رویدادهای تخریبی مانند خشک سالی یا آتش سوزی، می تواند به معنای افزایش خطر نابودی آنها باشد. نیکلاس بویرز (Niklas Boers) از موسسه تحقیقات آثار آب و هوایی پوتسدام (Potsdam) و دانشگاه فنی مونیخ که این پژوهش را به طور مشترک با محققان دانشگاه اکستر (Exeter) در بریتانیا انجام داده است، می گوید: «مشاهده کاهش این چنینی در انعطاف پذیری این جنگل ها، بسیار نگران کننده است.»

تجزیه و تحلیل جدید پژوهشگران دانشگاه کلرادو در بولدر (CU at Boulder) نشان می دهد، هدف توافق نامه آب و هوایی پاریس برای محدود کردن گرمایش جهانی در این قرن به 2 درجه سانتی گراد نسبت به دمای پیش از صنعتی شدن هنوز در دسترس است و سناریوی آخرالزمانی ارایه شده در بدترین حالت ممکن، دیگر پذیرفتنی نیست.این مطالعه جدید، در Environmental Research Letters منتشر شده است. زیرمجموعه ای از سناریوهای اقلیمی ارایه شده توسط هییت بین الدول تغییرات آب و هوایی (Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC) و یافته های جدید آژانس بین المللی انرژی (International Energy Agency: IEA) ، یک سازمان بین دولتی مستقر در پاریس پیش بینی می کند، میزان گرمایش جهانی تا سال 2050 بین 2 تا 3 درجه سانتی گراد و تا سال 2100، به طور میانگین 2/2 درجه سانتی گراد باشد. درحالی که، برخی سناریوها این میزان از گرمایش جهانی را در بدترین حالت ممکن تا پایان قرن جاری 4 یا 5 درجه سانتی گراد پیش بینی کرده اند.

نتایج تحقیقات اخیر، به رهبری ژایو (Zhao) و ری (Rhee) از موسسه علمی کارنگی (Carnegie)، که با همکاری کانگ (Kong) و اسمالک (Smolke) از دانشگاه استنفورد (Stanford)، انجام و در eLife منتشر شد، حاکی از کشف مکانیسم جدیدی است که گیاهان می توانند با استفاده از آن، به سرعت، سیستم دفاعی خود را در برابر عفونت های باکتریایی فعال کنند. این یافته های تحقیقاتی می توانند الهام بخش تلاش هایی با هدف بهبود عملکرد محصولات کشاورزی و مبارزه با بحران گرسنگی در سطح جهان باشند. نتایج این تحقیقات، چگونگی تولید و فعالیت یک ترکیب دفاعی گیاهی را در سطح ژنتیکی نشان داد، این ترکیب، کامالکسین (Camalexin) نام دارد.ژایو توضیح داد: «از آنجایی که گیاهان در یک مکان ثابت رشد می کنند، نمی توانند از حمله شکارچیان یا عوامل بیماری زا در امان باشند، در مقابل، آنها به نوعی تکامل یافته اند تا با تولید ترکیباتی بتوانند از خود در مقابل مهاجمان و سایر تهدیدهای خارجی دفاع کنند.»کامالکسین، مانند سایر متابولیت های گیاهی، توسط آنزیم ها، که بسیاری از وظایف عملکردی سلول ها را انجام می دهند، سنتز می شود. هنگامی که گیاه تحت تنش محیطی قرار می گیرد، ژن های کد کننده، این آنزیم ها را فعال می کند. درواقع، هدف محققان رسیدن به پاسخ این سوال بود: چگونه یک سلول گیاهی می تواند به سرعت خط تولید ترکیب دفاعی را روشن کند و در زمان مناسب، به شرایط یا تهدید های خارجی واکنش نشان دهد؟مواد ژنتیکی موجود در یک سلول گیاهی، دستور العمل های لازم برای ساخت آنزیم های تولید کننده کامالکسین و سایر پروتیین های موردنیاز را رمزگذاری می کنند، سازماندهی این کدهای ژنتیکی توسط سلول ها، بسیار مهم است، چراکه گیاه در شرایط مختلف در هر مرحله از زندگی خود، به این اطلاعات رمزگذاری شده نیاز دارد تا بتواند در زمان مناسب، عملکردهای مناسبی را از خود نشان دهد.

پژوهشگران دانشگاه ایالت کارولینای شمالی در یک مطالعه جدید دریافتند، درختان جوان تر، آب کمتری را نسبت به درختان بالغ 10 ساله یا بزرگ تر جذب و آزاد می کنند، درواقع، آنها چگونگی حرکت آب را در میان جنگل های کاج تالابی در نزدیکی سواحل کارولینای شمالی ردیابی کردند.یافته های آنها در مجله هواشناسی کشاورزی و جنگل (Agricultural and Forest Meteorology) منتشر شد، آنها پیشنهاد کردند، مدیران با هدف کاهش حجم رواناب، باید برای حذف درختان مسن، برداشت چوب را در زمان رشد درختان جدید انجام دهند.ماریکار آگیلوس (Maricar Aguilos)، فوق تخصص جنگل داری و محیط زیست در کارولینای شمالی و نویسنده مسیول این تحقیق می گوید: «تعادل آب، به ویژه در مناطق ساحلی، بسیار مهم است. ما آب زیادی در این ایالت داریم، درواقع، هدف ما در این پژوهش، درک چگونگی تاثیر تغییرات کاربری زمین بر استفاده از آب، زهکشی در جنگل ها و رشد درختان است.»این یافته ها از یک پروژه تحقیقاتی بلندمدت که با هدف درک چگونگی واکنش جنگل های تالابی شرق کارولینای شمالی به تغییرات اقلیمی انجام شده، استخراج شد. این منطقه شامل جنگل های کاجی است که برای برداشت چوب مدیریت می شوند، همچنین دارای یک جنگل طبیعی از نوع چوب سخت در پناهگاه ملی حیات وحش رودخانهAligator  در بخش Dare است.محققان با استفاده از حسگرهای هواشناسی مستقرشده روی نقاط مرتفع تاج پوشش جنگل، توانستند جهت حرکت جریان آب را در محل موردمطالعه و در طول خشک سالی های شدید سال های 2007 تا 2008 ردیابی کنند. آنها، همچنین از این حسگرها برای ردیابی ترسیب کربن استفاده کردند (یک نشانگر مهم برای توانایی جنگل ها در کاهش یا کمک به روند تغییرات اقلیمی). آنها، در یک دوره 14 ساله، داده های مربوط به چرخه کربن و آب را در جنگل جمع آوری کردند.

افزایش غلظت دی اکسیدکربن موجود در جو و وقوع هم زمان تغییرات آب و هوا منجر به کاهش عملکرد پوشش گیاهی علفزارهای غنی در قرن گذشته شده است. پرفسور هانس اشنایدر (Hans Schnyder)، استاد برجسته مرتع در دانشگاه TUM (دانشگاه صنعتی مونیخ) می گوید: دانشمندان بر اساس آزمایش های میدانی و با توجه به افزایش غلظت دی اکسید کربن و گرم شدن غیرطبیعی زمین، به خوبی بر چگونگی تاثیر تغییرات آب و هوایی بر پوشش گیاهی علفزارها آگاهی دارند. محققان براساس آزمایش انجام شده در پارک گراس در روتامشتد (Park Grass at Rothamsted)، نشان دادند آثار تغییرات آب وهوایی در آینده نسبت به وضعیت مواد مغذی پوشش گیاهی علفزارها در گذشته پیش بینی شده است. در واقع مکانیسم های درونی گیاهان به افزایش دی اکسید کربن موجود در جو واکنش نشان می دهند. از سال 1856، محققان در Rothamsted، آثار گوناگون کودهای شیمیایی را روی عملکرد و ترکیب گیاهان موجود در علفزار آزمایش کرده اند. نمونه های برداشت شده از زمان شروع آزمایش ها، نگهداری شده و هم اکنون برای بررسی مواد مغذی، ترکیب ایزوتوپ کربن و اکسیژن زیست توده در اختیار محققان قرار گرفته است.

در سال 2017، زمانی که آتش سوزی ها North Bay (واقع در کانادا) را فرا گرفت، «قارچ های خاک» موضوع تحقیق گابریل اسمیت (Gabriel Smith)، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه استنفورد (Stanford) شد، این حادثه دلخراش فرصت یک آزمایش طبیعی را درمورد تاثیر آتش سوزی بر گروهی از میکروب های موجود در خاک فراهم کرد. اگرچه شدت آتش سوزی بسیار زیاد بود اما برخی از درختان بلوط هنوز زنده و پابرجا بودند. پرسش اصلی اسمیت به عنوان یکی از اعضای آزمایشگاه Kabir Peay در دانشگاه استنفورد این بود: این اکوسیستم ها که در خارج، بسیار سوخته و نابود شده به نظر می رسند، در چه سطحی، تحت تاثیر قرار گرفته اند؟ نتایج این پژوهش در 9 دسامبر 2020 در نشریه Molecular Ecology منتشر شد. زمین های جنگلی بلوط و جنگل های همیشه سبز، دو اکوسیستم مورد مطالعه در این پژوهش بودند. قارچ های خاک، ارگانیسم هایی هستند که در کنار ریشه های گیاهان و سایر میکروب های موجود در خاک، نقش بسیار مهمی را در اکوسیستم برای خاک و گیاه ایفا می کنند، از آن جمله می توان به نقش آنها در کمک به رشد گیاهان و تجزیه خاک اشاره کرد. درواقع این قارچ ها هم تغذیه گیاه و هم ثبات خاک را بهبود می بخشند.

چرا حضور گیاهان و جانوران در برخی مناطق پررنگ و در برخی دیگر کم رنگ است؟ این پرسش بزرگ ترین سوال مطرح شده در علم زیست شناسی است. درک چگونگی تکامل و گسترش گونه ها و غنای بیشتر آنها در برخی مناطق، کلید شناسایی و حفاظت از دنیای پیرامون است. در مطالعه ای جدید، دانشمندان زندگی گیاهان را در کوه های هنگ دوان چین (Hengduan)، هیمالیا و چینگ های-تبت (Qinghai-Tibet) بررسی کردند. آنها با استفاده از DNA در شناسایی شجره نامه گونه های گیاهی، ردپای رشته کوه های شکل گرفته در 30 میلیون سال پیش و باد و باران های موسمی پس از آن را در تنوع گیاهی امروز این منطقه یافتند. این پژوهش یک نمونه مشخص از چگونگی تاثیر تغییرات آب و هوا و محیط بر زندگی روی کره زمین است.  ری (Ree) در این تحقیق، گیاهان در حال رشد مناطق کوهستانی را در ارتفاعات هنگ دوان در جنوب غربی چین بررسی کرد. از نظر او این منطقه به نسبت کوچک، به عنوان بخش فوق العاده جالبی از جهان و پناهگاه یک سوم کل گونه های گیاهی چین است. در کوهستان هنگ دوان مناظر زیبایی از جنگل های مخروطی، نهرهای خروشان، دره های ناهموار و علفزارهای مملو از گیاهان وحشی به چشم می خورند.