آزمایش 3 ساله نشان داد که آسپن ها خشکسالی گذشته را در برگ های خود به یاد می آورند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

خشکسالی در درختان نوشته می شود و به صورت نوارهای باریک در حلقه های رشد سالانه آنها ظاهر می شود. اما طبق تحقیقات جدید زیست‌شناسان دانشگاه یوتا، آسپن ممکن است دورتر برود و «خاطرات کاربردی» سال‌های خشک قبلی را ایجاد کند که در شیمی برگ‌هایشان منعکس شده است.

در یک آزمایش سه ساله "باغ مشترک" با آسپن لرزان (Populus tremuloides)، محققان چگونگی تأثیر تاریخ خشکسالی درختان بر دفاع شیمیایی در برگ های تازه تولید شده آنها را ثبت کردند. همچنین با تغییراتی در قارچ‌های میکروبی ساکن در آن برگ‌ها همراه بود.

به گفته تالیا کاراسوف، استادیار زیست شناسی و نویسنده همکار، در سال های بعدی پس از قرار گرفتن در معرض شرایط خشکسالی ناشی از تجربی، برگ های آسپن سطوح بالاتری از مواد شیمیایی به نام گلیکوزیدهای فنولیک سالیسینوئید را نشان دادند که از گیاهخواران، حشرات و حیواناتی که گیاهان را می خورند، جلوگیری می کند.

گونه‌های درختی مشخص در کوه‌های غرب و درخت ایالت یوتا، آسپن لرزان در نتیجه حشرات و عوامل بیماری‌زا، و همچنین سرکوب آتش و چرای تاریخی توسط دام‌ها و حیات وحش، که به درختان مخروطی‌ها امکان جابجایی آسپن را می‌دهد، رو به کاهش است. تنها گونه غالب درختان برگریز کوهستان غرب، آسپن ها در توده های کلونال رشد می کنند که در آن همه افراد از نظر ژنتیکی یکسان هستند. محدوده آنها همچنین بخش هایی از کانادا، غرب میانه بالا و نیوانگلند را پوشش می دهد.

معکوس کردن زوال آسپن برای سلامت اکولوژیکی جنگل های غربی مهم است، اما شکاف هایی در درک دانشمندان از علل و راه حل های این مشکل وجود دارد.

کاراسوف که متخصص مطالعه برهمکنش‌های گیاه و میکروب است، می‌گوید: «ما می‌خواستیم خشکسالی را نه تنها به‌عنوان یک تنش حاد، بلکه به‌عنوان رویدادی درک کنیم که ممکن است نحوه تعامل درختان با محیط زیستی خود را مدت‌ها پس از خیس شدن مجدد خاک، تغییر دهد.»

از آنجایی که شرایط خشکسالی به تنهایی تمام مرگ و میرهای تاخیری مشاهده شده در جنگل ها را توضیح نمی دهد، ما پرسیدیم که آیا محدودیت قبلی آب نشانه ای پایدار در شیمی برگ های آسیاب می گذارد و به نوبه خود، تعامل با گیاهخواران و جوامع قارچی ساکن برگ ها را تغییر می دهد.

برای پیشبرد این کار، این تیم به دنبال درک چگونگی تأثیر خشکسالی بر روش‌های تعامل آسفن با گیاه‌خواران و میکروب‌های بالقوه بیماری‌زا بود که فشار زیادی بر این درختان وارد می‌کنند.

کاراسوف این مطالعه جدید را با استاد زیست شناسی ویلیام اندرگ، بوم شناس جنگلی که علاقه مند به نحوه واکنش درختان به تغییرات آب و هوایی و دانشجوی فارغ التحصیل اوبری هاکس است، رهبری کرد. نتایج آنها در مجله New Phytologist ظاهر می شود.

این تیم همچنین دریافت که سطح یک دفاع شیمیایی دیگر، تانن های متراکم، که به درختان در دفع میکروب ها کمک می کند، در درختان در معرض خشکسالی کاهش یافت. محققان فرض کردند که تغییرات شگفت‌انگیز در شیمی برگ در سال پس از قرار گرفتن در معرض خشکی می‌تواند منعکس کننده سازگاری با شرایط خشک باشد.

کاراسوف گفت: نتایج همچنین نشان می‌دهد که اثرات خشکسالی می‌تواند در طول فصول رشد بعدی ادامه داشته باشد و به طور بالقوه بر نحوه بازیابی و آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر آفات و عوامل بیماری‌زا تأثیر بگذارد. این مطالعه نشان می‌دهد که خشکی و شیمی برگ می‌تواند جوامع میکروبی را فیلتر کند، اما هنوز مشخص نکرده است که آیا این تغییرات در نهایت به بهبود آسپن کمک می‌کند یا به آن آسیب می‌رساند.

اندرگ گفت: "دفاع در برابر آفات و عوامل بیماری زا احتمالا برای آسپن اهمیت زیادی دارد تا بتواند در خشکسالی و همچنین شرایط عادی زنده بماند." و این مطالعه یک شکاف کلیدی را در درک چگونگی تغییر خشکسالی و تولید دفاعی در طول و بعد از خود خشکسالی های اولیه پر می کند.

مدل باغ مشترک مورد استفاده محققان، گیاهانی از جمعیت‌های متفاوت جغرافیایی را گرد هم می‌آورد تا در یک مکان واحد تحت شرایط مشترک رشد کنند. تحقیقات آسپن در باغ آزمایشی تحقیقات زیست شناسی U's، در نزدیکی دهانه Red Butte Canyon انجام شد.

در سال 2021، آزمایشگاه اندرگ یک قطعه آزمایشی آسپن را در این مکان ایجاد کرد، جایی که پایه هایی را که از مکان های کوهستانی در پنج جنگل ملی در یوتا و کلرادو جمع آوری کردند، کاشتند. مکان‌های اولیه حدود 9000 فوت (2740 متر) از سطح دریا در جنبه‌های رو به جنوب ارتفاع داشتند.

دو مطالعه دیگر در مورد پاسخ به خشکسالی آسپن توسط اندرگ و دانشجویان فارغ التحصیلش بر اساس داده های تولید شده در باغ تحقیقاتی منتشر شده است و تعداد بیشتری در راه است.

برای آخرین مطالعه، این تیم میزان آب دریافتی درختان را برای تکرار سطوح مختلف خشکسالی از سال 2021 تا 2023 دستکاری کردند. برگ‌ها در اواخر ماه اوت برداشت شدند و برای تعیین سطوح ترکیبات خاصی که در برگ‌های آسپن به عنوان مکانیسم‌های دفاعی در برابر حشرات گیاه‌خوار و حیات‌وحش بیماری‌ها و همچنین میکروب‌های حیات‌وحش و همچنین بیماری‌های میکروبی و همچنین حیوانات وحشی و همچنین میکروب‌ها و بیماری‌های حیات‌وحش تجمع می‌کنند، برای آخرین مطالعه، تیم مورد بررسی شیمیایی قرار گرفتند.

افزایش سطوح گلیکوزیدهای فنولیک که تیم مستندسازی کرد با کاهش آسیب تاج پوشش همراه بود، در حالی که سایر تغییرات مشاهده شده در شیمی برگ با جابجایی قارچ های ساکن در برگ ها مرتبط بود. تحقیقات قبلی نشان داده است که افزایش سطح گلیکوزید فنولیک به میزان کمی می تواند گیاهخواری را تا 25 درصد کاهش دهد.

کاراسوف می‌گوید: «این اساسا می‌تواند تفاوت بین حذف کامل یا عدم برگ‌زدایی گیاه باشد، زیرا حشرات این گلیکوزیدهای فنل را دوست ندارند. "در یک برگ خشک، درصدی از جرم آن که از این ترکیبات تشکیل شده است که برای دفع گیاهخواران یا میکروب ها ایجاد می کنند، می تواند تا 20 درصد باشد. این باورنکردنی است. بنابراین آنها منابع زیادی را برای دفاع از خود صرف می کنند."

با این حال، تیم هیچ مدرکی مبنی بر اینکه افزایش سرمایه گذاری درختان در تولید گلیکوزیدهای فنولیک به بهای رشد درختان تمام شده است، پیدا نکردند.

Aubrey M. Hawks و همکاران، حافظه عملکردی خشکسالی بر دفاع شیمیایی برگ و فعل و انفعالات میکروبی در آسپن تأثیر می گذارد، نیو فیتولوژیست (2026). DOI: 10.1111/nph.71561

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →