گیاهان چقدر خودخواه هستند؟ بیایید یک تحلیل ریشه ای انجام دهیم


تصور کنید شما یک فلفل هستید. شما به آب و مواد مغذی نیاز دارید. خوشبختانه شما می توانید ریشه هایی پرورش دهید که این چیزها را از خاک بگیرد و به شما بازگرداند. تا کنون خیلی خوب.

فقط یک مشکل وجود دارد. همسایه شما – همچنین فلفل – به همان چیزها احتیاج دارد. فقط چیزهای زیادی برای گشت و گذار وجود دارد. حرکت شما چیست؟

سالهاست كه محققان به مسئله پیچیده رقابت ریشه نگاه می كنند و به یافته های متفاوت و گاه متناقضی در مورد چگونگی ترتیب استراتژیك گیاهان برای ریشه های خود می رسند. وقتی خاک شلوغ است مقاله ای که در اوایل ماه جاری در Science منتشر شد ، مدل جدیدی را توصیف می کند که به نظر می رسد با در نظر گرفتن توزیع فضایی ریشه ها و توزیع آنها ، این سردرگمی را سازگار می کند. در آزمایشات اولیه انجام شده توسط نویسندگان مقاله ، گیاهان واقعی با قوانین مندرج در مدل بازی می شوند.

برای رشد و نگهداری ریشه انرژی و مواد لازم است. در حالت ایده آل ، گیاه بیش از آنچه در ساخت و نگهداری آنها صرف می کند از ریشه های خود استخراج می کند. گیاهان می توانند غلظت آب و مواد مغذی را در لکه های خاص خاک و توزیع مربوطه ریشه ها را درک کنند تا عملکرد آنها به حداکثر برسد.

برای یک گیاه انفرادی ، این به اندازه کافی ساده است. اما هنگامی که گیاهان دیگر در اطراف هستند ، محاسبه تغییر می کند. محققان ابزارهایی را از تئوری بازی ها وام گرفته اند – روشی برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی تصمیم گیری که توسط همه تحلیل گران مالی استفاده می شود از گیمرهای واقعیبیایید سعی کنیم بفهمیم دقیقاً چگونه

مدلی که در سال 2001 منتشر شد پیش بینی می کند گیاهانی که در همان نزدیکی رشد می کنند در “تراژدی معمولی” قرار می گیرند ، در حالی که هر فرد در یک فضای مشترک ریشه بیشتری نسبت به یک گیاه منزوی ایجاد می کند ، اما جوایز کمتری نیز دریافت می کند. برخی از آزمایشات در دنیای واقعی با این الگو همزمان هستند و متوجه می شوند که گیاهان با همسایگان نسبت به گیاهانی که به تنهایی رشد می کنند ، توده ریشه بیشتری تولید می کنند.

اما مطالعات دیگر خلاف این را یافته اند: گیاهان رقیب کمتر روی ریشه ها سرمایه گذاری کرده اند. دیگران هنوز تفاوت قابل توجهی پیدا نکرده اند.

سیرو کبال ، دانشجوی دکترای زیست محیطی و زیست شناسی تکاملی در دانشگاه پرینستون و نویسنده اصلی مطالعه جدید ، گفت: “همه این تناقض ها وجود داشت.”

آقای کبال تعجب کرد که آیا ممکن است این مدل ، مانند مدل های دیگر ، یک ملفه را از دست بدهد. آنها بدون در نظر گرفتن فاصله آنها از ساقه گیاه ، با همه ریشه ها به یک اندازه رفتار می کنند. اما در حقیقت ، هرچه ریشه از گیاه دورتر رشد کند ، تولید و نگهداری آن گرانتر است.

بنابراین او و همكارانش مدل جدیدی را برای در نظر گرفتن این مورد ساختند. وی گفت: “ما فضا را روشن کردیم.” “و ما این نظریه جدید را کشف کردیم.”

در مدل آنها ، گیاهانی که با رقابت روبرو هستند ریشه های گران تر و ریشه دار تولید می کنند که در غیر این صورت ممکن است با همسایگان هم پوشانی داشته باشند. اما این منجر به تولید بیش از حد ریشه های نزدیکتر به خانه می شود ، به طور موثر قدرت را تثبیت می کند و از نمایشنامه های سبک نوشیدنی شما به سبک شیردوش جلوگیری می کند.

آقای کبال گفت که گیاهان همسایه در مقایسه با گیاهان نمکی ریشه بیش از حد تولید می کنند یا به میزان ناکافی. بنابراین این یافته های مطالعات قبلی ، که به نظر می رسد با یکدیگر در تضاد هستند ، “طبق مدل ما همه امکان پذیر است”.

محققان سپس این ریاضیات فرضی را به زمین آوردند. آنها فلفل دلمه ای را در ظروف کاشتند – برخی به تنهایی و برخی دیگر با فاصله دو تا چهار اینچ – و ریشه فلفل های رقیب را با مواد رنگی برای تمیز کردن آنها رنگ آمیزی کردند. پس از چند ماه ، آنها ریشه های هر گیاه را در کجا و با چگالی زیاد ترسیم کردند و دریافتند که با الگو مطابقت دارد. فلفل های جفتی ریشه های بیشتری را در خود نگه می دارند که در نزدیکی خانه و فاصله آنها کمتر از فلفل هایی است که برای خود ظرف دارند.

جوچن شنک ، استاد زیست شناسی گیاهی در دانشگاه ایالتی فولرتون در کالیفرنیا ، گفت: “مدل جدید” یک پیش بینی اساسی عالی از چگونگی رفتار سیستم های ریشه ای در حضور همسایگان را ارائه می دهد “و فرضیه ها و یافته هایی را که قبلاً متناقض به نظر می رسید ترکیب می کند. در مطالعه دخیل نبود.

اما او نسبت به جمع بندی بیش از حد نتایج هشدار می دهد.

وی گفت: “من این ادعا را قبول نمی كنم كه آزمایشی با یك گونه گیاهی می تواند به ما بگوید كه گیاهان به طور كلی چه خواهند كرد.”

گونه های مختلف می توانند به روش های مختلف در برابر یکدیگر واکنش نشان دهند. تحقیقات اخیر همچنین نشان می دهد که سایر اشکال زندگی مانند قارچ ها و میکروب ها بر نحوه تعامل برخی گیاهان در زیر زمین تأثیر می گذارد.

حتی آقای کبال نیز انتظار نداشت که مدل و آزمایش او به این خوبی باشد. وی گفت ، در حالی که او انتظار دارد موارد واقعی خصوصیات مدل را به چالش بكشد ، “من واقعاً معتقدم كه اصلی كه ارائه می دهیم درست است.” وی سپس قصد دارد آزمایش خود را در طبیعت ، روی چندین گونه از بوته های مدیترانه ای امتحان کند.

آقای کبال گفت ، اگر ثابت شود که این استراتژی به طور گسترده توسط گیاهان استفاده می شود ، مردم می توانند از آن استفاده کنند تا تخمین های دقیق تری از زیست توده گیاهان را در مدل های آب و هوایی بگنجانند. و در صورت امکان ، رشد بخشی از رقابت گیاهان همچنین می تواند باعث بهبود عملکرد در کشاورزی شود. کشاورزان اغلب مورد نفرت محصولات خودخواهی قرار می گیرند که انرژی خود را به جای میوه به ریشه می اندازند.

آقای كبال و همكارانش همچنین آنچه را “راه حل مشترك” برای مسئله تقسیم مواد مغذی خواند ، الگوبرداری كردند. در این سناریو ، “هر گیاه خودخواه نیست – این پاداش خود را به حداکثر نمی رساند”. در عوض ، گیاهان در مجموع ریشه های خود را قرار می دهند تا بیشترین مواد مغذی را با حداقل سرمایه گذاری در کل تولید کنند.

افسوس ، به طور تجربی ، “ما آن را در این گیاهان پیدا نکردیم”.

تا کنون ، این هر فلفل برای خودش است.


منبع: khabar-aseman.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*