يقدم باحثون من جامعة بن غوريون تفسيرا مبتكرا لهذا السلوك الفريد لظاهرة الدوائر الخيالية: مزيج من التكيف المظهري على مستوى النبات الفردي، من خلال تعميق جذور النباتات في طبقات التربة الأكثر رطوبة، والتنظيم الذاتي في الفضاء على مستوى السكان
إن تغير المناخ وتطور الظروف المناخية الجافة يهدد النظم البيئية والخدمات التي تقدمها للإنسان. يحلل البحث الذي أجراه البروفيسور إيهود ميرون من جامعة بن غوريون في النقب أنماط النباتات الغامضة المعروفة باسم "الدوائر الخيالية" ويكشف عن مفتاح مرونة النظم البيئية في ظروف الجفاف. ونشرت نتائج الدراسة في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS).
تتميز النباتات بقدرة عالية على التكيف مع البيئات المتغيرة من خلال تغيير خصائصها. تسمح هذه الظاهرة المعروفة باسم "التكيف المظهري" لمصنع واحد بالتعامل مع الضغوط البيئية مثل النقص الشديد في المياه. لدى عدد كبير من النباتات آلية أخرى للتعامل مع الإجهاد المائي - التنظيم الذاتي في الفضاء عن طريق الوفيات الجزئية للسكان. تعد "الدوائر الخيالية" مثالًا رائعًا لهذا النوع من التنظيم حيث يقتصر موت النبات على مجموعة منظمة من الدوائر الأرضية العارية. تعمل هذه الدوائر كمصدر إضافي للمياه للنباتات المجاورة وبالتالي تحسين متانة النظام في حوض المياه.
وتتنبأ توراة الأنماط النباتية حتى الآن بظهور دوائر من التربة العارية في الأسطح النباتية مع تطور ظروف الجفاف (نمط الحفرة)، مما يفسر تكوين الدوائر الخيالية. ووفقاً لهذه النظرية فإن تفاقم ظروف الجفاف يؤدي إلى اندماج دوائر الأرض الجرداء في نمط من خطوط الغطاء النباتي وخطوط الأرض الجرداء بالتناوب (النمط الشريطي)، ومن ثم إلى تكسر خطوط الغطاء النباتي وتشكل إنشاء نمط من دوائر الغطاء النباتي على الأرض العارية (نمط نقطي). لقد تم بالفعل ملاحظة أنماط الخطوط والنقاط في أجزاء مختلفة من العالم، ولكن ليس في الدوائر الخيالية. عندما تكون كمية هطول الأمطار صغيرة، يتم الحفاظ على نمط ثقب الدوائر الخيالية ولكن يظهر نمط آخر بجانبه؛ لقد توقف الغطاء النباتي بين الدوائر عن الامتلاء ويظهر مكانه نمط نقطي من دوائر نباتية صغيرة الحجم جدًا مقارنة بالدوائر الخيالية. والنتيجة هي نمط "متعدد المقاييس" يتميز بمقياسين مختلفين للطول.
بروفيسور ايهود ميرون من جامعة بن غوريون في النقب، مع زملائه طلاب ما بعد الدكتوراه، جيمي بينيت وبيديش بارا وميشيل بيرا، وزملائه، البروفيسور هيزي اسحق والدكتور ستيفان جيتسين نقدم تفسيرًا مبتكرًا لهذا السلوك الفريد لظاهرة الدوائر الخيالية: مزيج من التكيف المظهري على مستوى النبات الفردي، من خلال تعميق جذور النباتات في طبقات التربة الأكثر رطوبة، والتنظيم الذاتي في الفضاء على مستوى النبات. مستوى السكان. وبمساعدة نموذج رياضي يجمع لأول مرة بين هذين النوعين من الاستجابة، حل البروفيسور ميرون وزملاؤه لغز غياب الخطوط والنقاط على طول هطول الأمطار وظهور نمط متعدد المقاييس. توضح دراسة الدوائر الخيالية الحاجة إلى توسيع النظرية الحالية لأنماط النباتات من خلال مراعاة التغيرات المحتملة في خصائص النبات.
علاوة على ذلك، وبمساعدة النموذج، وجد الباحثون أن الجمع بين التكيف المظهري وإنشاء أنماط مكانية يحسن بشكل كبير مقاومة النظام لظروف الجفاف الشديدة، مقارنة بالمقاومة التي يوفرها كل نوع استجابة على حدة. وتعبر الدوائر الخيالية في ناميبيا عن سيناريو واحد للجمع بين هذه الأنواع من التفاعلات، إلا أن النموذج يكشف عن برمجة مسارات تفاعل إضافية تؤدي إلى أنماط أخرى متعددة النطاقات تتميز أيضًا بالمقاومة العالية. تشير هذه النتائج إلى أن النظم البيئية لديها مجموعة متنوعة من مسارات الاستجابة البديلة التي تتميز بمقاومة مختلفة للضغوط البيئية.
وأوضح البروفيسور ميرون، الذي فاز مؤخرًا: "إن فهم الاستجابة المعقدة للنظم البيئية للمناخ الجاف قد يوفر أدلة حول كيفية تحسين مرونتها من خلال تحديد مسارات الاستجابة التي تتميز بمقاومة عالية وتحويل النظم البيئية المعرضة للخطر إلى مسارات المرونة هذه". منحة ERC Synergy للبحث في مسارات المرونة في المناطق القاحلة والسافانا والتندرا.
تم دعم هذا البحث (المنحة رقم 1053/17 و2167/21) من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
