چه عواملی باعث از بین رفتن برگها در پاییز می شوند؟

 پژوهشگران موفق به شناسایی ساز و کاری خودتنظیم در درختان برگریز شدند که این ساز و کار، طول فصل رشد آنها را محدود می کند: درختانی که در بهار و تابستان بیشتر فتوسنتز می کنند، در پاییز برگهای خود را زودتراز دست می دهند.

برگهای درختان برگریز، درست قبل از ریزش با تمام شکوه زرد و قرمز خود می درخشند و این خبر از آمدن پاییز می دهد. این روند که پیری برگ نامیده می شود، به درختان اجازه می دهد تا با تعلیق رشد و استخراج مواد مغذی از شاخ و برگ، برای زمستان پیش رو آماده شوند. در چرخه رشد(فنولوژی) درختان، پیری برگ نشانگر پایان دوران تولید است که درطی آن برگ ها CO 2 (دی اکسید کربن) را از طریق فتوسنتز جذب می کردند.

 

گرم شدن کره زمین منجر به دوره های گیاهی طولانی تر در سال های اخیر شده است، به طوری که جوانه زدن برگ بهار در درختان اروپایی حدود دو هفته زودتر، نسبت به 100 سال پیش و پیر شدن پاییزی برگ ها در حدود شش روز دیرتر رخ می دهد. به طور کلی انتظار می رود، تأخیر در پیر شدن برگ ها در آب و هوای گرم ادامه خواهد یافت  و باعث افزایش میزان کربن جذب شده توسط این گیاهان در اثر تغییرات آب و هوایی شود.

با این حال ، پژوهشگران در ETH زوریخ اکنون به نتیجه معکوس رسیده اند. در مطالعه ای که در مجله Science منتشر شده است ، آنها ساز و کاری خودتنظیم را نشان می دهند که دوره تولید را محدود می کند. افزایش فتوسنتز در بهار و تابستان منجر به پیری زودتر می شود، که می تواند منجر به سقوط زودتر برگ در پاییز شود.

 

محدودیت جذب به عنوان محرک پیری

کنستانتین زونر ، پژوهشگر ارشد این مطالعه می گوید: "پیش بینی های دقیق فصل رشد درختان قبلاً دشوار بود، زیرا محرک های پیری برگ به خوبی درک نشده بودند."

تاکنون دانشمندان تصور می کردند که به طور کلی پس از پایان تابستان، کاهش پاییزی دما و طول روز نشانه اصلی تعیین زمان پیری برگ است. برخی مطالعات علاوه بر این نشان دادند که جوانه زدن زود هنگام برگ در بهار بر مرگ برگ در پاییز تأثیر دارد. این زیست شناس می گوید: "اما از آنجا كه اهمیت این سازوكارها نامشخص بود، مدل های چرخه رشد در بهترین حالت فقط تا حدی قادر به در نظر گرفتن چنین تأثیراتی بودند."

زونر شک داشت که آیا ارتباط بین چرخه رشد در بهار و پاییز می تواند با فعالیت فتوسنتز (یا دقیق تر بگوییم، پدیده محدودیت جذب کربن) شرح داده شود یا خیر. در این فرضیه ، عناصر غذایی کمیاب خاک مانند نیتروژن ، در میان موارد دیگر، مقدار CO 2 را که گیاه می تواند در طول فصل جذب کند، محدود می کند. بنابراین جذب کربن بیشتر توسط درخت در فصل بهار و تابستان، منجر به آغاز زودتر پیری برگها می شود.

نقش فتوسنتز در کنترل پیری برگ، از مدت ها قبل در محصولات زراعی شناخته شده بود، اما هرگز در درختان آزمایش نشده بود. این همان چیزی است که پژوهشگران را بر آن داشت تا محرکهای چرخه رشد در پاییز را با رویکردهای دقیق تری بررسی کنند.

 

اثر شدید فتوسنتز

مشاهدات طولانی مدت از شش گونه درخت برگ ریز اروپایی طی شش دهه گذشته اساس این مطالعه را تشکیل داده است. تیم پژوهش با استفاده از این داده ها، نفوذ نسبی عوامل مختلف از جمله جوانه زدن زودهنگام برگ در فصل بهار، فتوسنتز فصلی، غلظت CO 2، دما و بارش را بر زمان پیری در پاییز بررسی کردند.

پژوهشگران همچنین مجموعه ای از آزمایشات را با نهال هایی در گلخانه و نهال هایی در فضای باز انجام دادند. این امر آنها را قادر می سازد تا اثرات دما، نور روز و مقدار CO 2 را که باعث ایجاد ارتباط بین فتوسنتز و پیری برگ می شود، جدا کنند.

مشاهدات طولانی مدت تأثیر بسزای فتوسنتز را نشان داد: در سالهایی که فتوسنتز در بهار و تابستان افزایش یافته است، پیری برگ زودتر آغاز می شود، با هر ده درصد افزایش در فعالیت فتوسنتزی ، پیری برگ هشت روز پیش می رود.

 

مدل جدید پیری پاییزی

دبورا زانی ، نویسنده اصلی، در توضیح عوامل مؤثر می گوید: "تجزیه و تحلیل های ما نشان می دهد که فتوسنتز فصلی، دمای پاییز و طول روز عوامل اصلی پیر شدن هستند." "چندین عامل دیگر، مانند غلظت CO 2 جوی، درجه حرارت در تابستان، میزان نور و بارش نیز در پیری تأثیر گذارند، اما به طور غیر مستقیم از طریق اختلال در فتوسنتز."

بنابراین پاییزهای گرمتر که نتیجه تغییرات آب و هوایی است، پیری را به تعویق می اندازد. با این حال، این اثر با افزایش فتوسنتز در بهار و تابستان از طریق افزایش غلظت CO 2، دوره تابستان گرمتر و جوانه زدن زودهنگام برگ ها خنثی می شود.

زانی و زونر مدل جدیدی از چرخه رشد پاییزی ایجاد کردند که همه عوامل را با توجه به وزن مربوطه در نظر می گیرد. این مدل پژوهشگران را قادر به پیش بینی زمان پیری پاییزی با حداکثر 42 درصد دقت بیشتر نسبت به مدلهای قبلی کرده است.

سپس نویسندگان از این مدل برای تولید پیش بینی های جدید زمان پیری برگ در سال های باقیمانده قرن حاضر استفاده کردند و نتایج کاملاً غیر منتظره بود. تاکنون انتظار می رفت پیری دو یا سه هفته بعد در سال های پایانی قرن حاضر اتفاق بیفتد. زانی می گوید: "مدل جدید ما خلاف این را نشان می دهد: اگر فتوسنتز همچنان افزایش یابد، برگ ها سه تا شش روز زودتر از امروز پیر می شوند." زانی می افزاید: "این بدان معنی است که در پایان قرن، فصل رشد فقط 8 تا 12 روز افزایش می یابد، یعنی حدود دو تا سه برابر کمتر از آنچه قبلاً تصور می کردیم."

 

تأثیر بر تعادل کربن

این پژوهشگران در مطالعه خود، بیش از چهارصد هزار چرخه رشد را در 3800 مکان مختلف در اروپای مرکزی بین سال های 1948 و 2015 ارزیابی کردند. شش گونه به عنوان نمونه مورد مطالعه قرار گرفتند: شاه بلوط اروپایی، توس نقره ای، راش اروپا، کاج اروپایی، بلوط انگلیسی و روون.

 

این پژوهش نشان داد جنگل های معتدل ظرفیت محدودی برای جذب CO 2 دارند. زونر می گوید: "با افزایش دما، جذب فصلی CO 2 احتمالا به میزان کمتری صورت خواهد گرفت."

 

منبع:

Zani D, Crowther TW, Mo L, Renner S, Zohner CM. Increased growing-​season productivity drives earlier autumn leaf senescence in temperate trees. Science, 2020 DOI: 10.1116/science.abd8911

 

ترجمه تحریریه کوثرنامه

بازدید 2038 بار

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

 

پرتال جامع فرهنگی کوثرنامه،درحوزه فرهنگ عمومی فعالیت میکند .هدف این پایگاه، تأمین نیازمندیهای فرهنگ عمومی خانواده ایرانی است.

 کانال کوثرنامه در تلگرام کانال کوثرنامه در سروش کانال کوثرنامه در ایتا

اینستاگرام

آمـاربازدیـد

امروز0
دیروز0
ماه0
مجموع2009489

افراد آنلاین

آنلاین

مجوزها

logo-samandehi
بالا