تبلیغات شما

اثر متقابل بین بیماری‌های محصولات کشاورزی و تغییرات اقلیمی

در ۱۵۰ سال گذشته، غلظت کربن‌دی‌اکسید موجود در اتمسفر از ۲۸۰ پی‌پی‌ام به ۴۱۰ پی‌پی‌ام رسیده است. برای کشاوزان این خبری درهم‌آمیخته‌ است. هرچند بیشتر افزایش‌های مرتبط با تغییرات اقلیمی به سود آن‌ها نخواهد بود، کربن‌دی‌اکسید بیشتر به‌معنای سوخت بیشتر برای فتوسنتز و بنابراین بهبود رشد گیاه است؛ افزایش رشدی که گاهی به ۴۰ درصد می‌رسد.

برای ساکنان مناطق معتدل، افزایش دما به‌معنای آب‌و‌هوای ملایم‌تر و فصل رشد طولانی‌تر است. این اثرها در مناطق گرم‌سیری ملایم نخواهند بود. اگرچه آنچه آشکار نبوده و چندان هم مطالعه نشده، این است که افزایش سطوح کربن‌دی‌اکسید بر ارتباط بین محصولات کشاورزی و بیماری‌هایی که آن‌ها را درگیر می‌کند، چه تأثیری خواهد گذاشت.

تاریخ نشان می‌دهد این مسئله می‌تواند غافل‌گیرکننده باشد. بیماری‌های ویرانگر محصولات کشاورزی ناگهان از جایی نامشخص ظاهر می‌شوند و اغلب در مکانی دور از منشأ خود همه‌گیر می‌شوند. برای مثال، در دهه‌ی ۱۸۴۰، قارچِ ناشناسی از مکزیک تمام محصول سیب‌زمینی ایرلند را چندین سال متوالی از بین برد و موجب بروز چنان قحطی شد که مرگ یک‌میلیون نفر را به‌همراه داشت. تعجبی ندارد اگر تغییرات اقلیمی موجب بُروز وضعیتی شود که چنین همه‌گیری‌هایی به‌دنبال داشته باشد.

تغییرات اقلیمی و کشاورزی

سسکیا ون‌ویز، گیاه‌شناس دانشگاه اوترخت هلند، درباره‌ی این سؤال کنجکاو است و با کمک گروهی از همکارانش آزمایشی برای بررسی دقیق‌تر نحوه‌ی واکنش گیاهان به تغییرات در سطح کربن‌دی‌اکسید طراحی کرده است. آن‌ها بذرهای گیاه آرابیدوپسیس تالیانا، گیاهی از خانواده‌ی خردل و موش آزمایشگاهی دنیای گیاه‌شناسی را در محفظه‌های دارای سطوح مختلفی از کربن‌دی‌اکسید کاشتند. برخی از آن‌ها در سطح ۴۵۰ پی‌پی‌ام، یعنی سطح کربن‌دی‌اکسید آزمایشگاه قرار داشتند، برخی نیز در سطح کمتر، یعنی ۱۵۰ پی‌پی‌ام و برخی در سطح بیشتر، یعنی ۸۰۰ پی‌پی‌ام، قرار داده شدند. سطح ۸۰۰ پی‌پی‌ام غلظتی است که اگر روندهای کنونی همچنان ادامه پیدا کنند، انتظار می‌رود درحدود سال ۲۰۹۰ اتفاق افتد. پس از ۴ هفته، وقتی گیاهان همه رشد کردند و سالم بودند، دکتر ون‌ویز آن‌ها را درمعرض ترکیبی از پاتوژن‌های رایج قرار داد. این پاتوژن‌ها دو بیماری برگ‌، یعنی کپک خاکستری و سودوموناس سیرینگی و دو بیماری ریشه، یعنی رﻳﺰوﻛﺘﻮﻧﻴﺎ سولانی و فوزاریوم اکسیسپوروم را شامل می‌شدند. متناسب با نوع بیماری و پس از چند روز، او شدت عفونت حاصل را بررسی کرد. طبق نتایج مطالعه‌ی او که در مجله‌ی European Journal of Plant Pathology منتشر شد، میزان فراوان کربن‌دی‌اکسید تأثیری بر بیماری‌های ریشه نگذاشت. این نتیجه دورازانتظار پژوهشگران نبود؛ زیرا سطوح کربن‌دی‌اکسید خاک چندان تحت‌تأثیر سطوح کربن‌دی‌اکسید موجود در هوا قرار نمی‌گیرد؛ ولی بیماری‌های برگ به‌شدت متأثر شدند؛ به‌خصوص شدت عفونت کپک خاکستری دراثر میزان فراوان گاز کاهش و شدت بیماری حاصل از سودوموناس سیرینگی افزایش یافته بود. ظاهرا دلیل این مشاهدات، تغییر در روش‌های دفاعی گیاهان بود.

گیاهان برای دورکردن عوامل بیماری‌زا به‌شدت به دو ماده، یعنی سالیسیلیک اسید و جاسمونیک اسید، وابسته هستند. به‌طورکلی، میزان تولید سالیسیلیک اسید در گیاه درمواجهه با پاتوژن‌هایی افزایش می‌یابد که از بافت زنده‌ی گیاه تغذیه می‌کنند؛ ولی تولید جاسمونیک اسید زمانی زیاد می‌شود که گیاه با عواملی رو‌به‌رو شود که ابتدا بافت را می‌کشند و سپس آن را می‌خورند.

ازآنجاکه کپک خاکستری از بافت‌های مُرده و سودوموناس سیرینگی از بافت‌های زنده تغذیه می‌کند، دکتر ون‌ویز حدس می‌زد میزان فراوان کربن‌دی‌اکسید موجب شده بود گیاه آسان‌تر جاسمونیک اسید تولید کند و کپک خاکستری با مشکل رو‌به‌رو شود. این درحالی است که تولید سالیسیلیک اسید کم‌تر شده و به سودوموناس سیرینگی اجازه‌ی رشد داده بود. نتایج تجزیه‌و‌تحلیل شیمیایی گیاه این ایده را تأیید کرد.

آزمایش‌های دکتر ون‌ویز آخرین آزمایش از مجموعه‌آزمایش‌هایی است که نشان می‌دهند زیست‌شناسی گیاه تحت‌تاثیر عوامل محیطی مختلفی قرار می‌گیرد. این امر پیش‌بینی تأثیر تغییرات اقلیمی را روی بخش‌های مختلف کشاورزی ناممکن می‌کند. در اینجا، کربن‌دی‌اکسید فقط مثالی موردی است. این گاز رشد بسیاری از گیاهان را افزایش می‌دهد؛ ولی دکتر ون‌ویز نشان می‌دهد بر نحوه‌ی دفاع گیاه دربرابر پاتوژن‌های مختلف نیز تأثیر می‌گذارد.

بیماری گیاه

اگر بخواهیم موضوع را پیچیده‌تر کنیم، باید بگوییم شواهدی نشان می‌دهند تغییرات در دما و دردسترس‌بودن آب نیز روی تغییرات پاسخ ایمنی گیاه تأثیرگذارند. در سال گذشته، آندره ولاسکوز و شنگ یانگ‌هی از دانشگاه ایالتی میشیگان مطالعه‌ی مروری جامعی درباره‌ی نزاع بین گیاه‌ها و بیماری‌ها در مجله‌ی Current Biology منتشر کردند. آن‌ها به این موضوع اشاره کردند برخی از محصولات کشاورزی باارزش، مانند سیب‌زمینی و برنج، با افزایش سطح رطوبت بیماری‌های کمتری تجربه خواهند کرد؛ ولی این موضوع برای بیشتر گیاهان صادق نیست.

به‌طورکلی، رطوبت فراوان موجب افزایش شیوع بیماری‌های گیاهی می‌شود. چنین موضوعی درباره‌ی دما هم وجود دارد؛ درحالی‌که برخی از بیماری‌ها، نظیر ویروس لکه‌ی حلقوی پاپایا، در دمای گرم‌ زنده می‌مانند؛ ولی برخی دیگر مانند نماتود سیست سیب‌زمینی در وضعیت گرم‌تر ضعیف می‌شوند. همچنین، مسئله‌ی تغییر رفتار حشرات نیز وجود دارد. بسیاری از ویروس‌ها و باکتری‌ها و قارچ‌های بیماری‌زا به‌وسیله‌ی حشره‌ها از گیاهی به گیاه دیگر منتقل می‌شوند. اکثر دانشمندان معتقدند با تغییرات اقلیمی رفتار گونه‌های مختلف حشر‌ها نیز تغییر خواهد کرد؛ ولی اینکه دقیقا چه اتفاقی می‌افتد، موضوعی است که باید مطالعه شود.

این مسائل هراس‌انگیز هستند؛ اما راه‌هایی نیز برای حل آن‌ها وجود دارد: ۱. نحوه‌ی واکنش تمام محصولات کشاورزی مهم دربرابر بیماری‌های مختلف در وضعیت‌های اقلیمی موردانتظار باید مطالعه شود؛ ۲. ژن‌هایی که موجب افزایش مقاومت به بیماری‌ها می‌شوند، باید بیشتر بررسی و ردیابی شوند. محصولات کشاورزی پیشرفته برای رسیدن به این میزان از قدرت رشد، سال‌ها مصنوعی انتخاب شده‌اند. این، یعنی آن‌ها ژن‌هایی دارند که فقط در رویارویی با مشکلات موردانتظار وضعیت‌های کنونی به آن‌ها کمک می‌کنند. بنابراین، چنین محصولاتی درمقایسه‌با تغییرات محیطی آسیب‌پذیر خواهند بود.

انتخاب گیاهان آینده

یکی از راه‌های یافتن ژن‌هایی که ممکن است این وضعیت را تغییر دهند، جست‌وجو به‌دنبال خویشاندان وحشی محصولات مهم کشاورزی است. این گیاهان که انسان روی آن‌ها انتخابی انجام نداده، باید خودشان بتوانند از پسِ بیماری‌ها برآیند و البته تکامل چنان روی آن‌ها عمل کرده که ژن‌های آن‌ها در این کار موفق باشند. قرض‌گرفتن DNA از آن‌ها می‌تواند کمک مؤثری باشد. این، یعنی جمع‌آوری و تهیه‌ی کاتالوگی از آن‌ها است.

جمع‌آوری این نوع گیاهان درحال‌انجام است؛ اما سرعت کار کافی نیست. مرکز بین‌المللی کشاورزی گرم‌سیری می‌گوید حدود ۳۰ درصد از خویشاوندان محصولات کشاورزی پیشرفته در بانک‌های ژنی موجود نیستند و تقریبا باقی‌مانده‌ها نیز به‌خوبی معرفی و حفظ نشده‌اند.

جمع‌آوری گیاهان دیگر به‌شکل گذشته انجام نمی‌شود که دانشمندان گیاهانی را از مناطق مختلف جهان جمع‌آوری می‌کردند. امروزه، نگرش‌ها دربرابر این روش جمع‌آوری گیاهان تغییر کرده است. بسیاری از کشورها به‌درستی از میراث ژنتیکی خود حفاظت می‌کنند. اگر با گنجاندن این ژن‌ها از گیاهانشان به محصولات کشاورزی پول به‌دست آید، آن‌ها می‌خواهند سهمی از آن داشته باشند. بنابراین، این برعهده‌ی کشورهای ثروتمند است که قوانینی وضع کنند تا به کشورهای فقیر اجازه دهد بدون ضرر مالی در جمع‌آوری بذرها مشارکت کنند.

درهرصورت، کشورهای فقیرِ غنی از گیاه گروهی هستند که کشاورزان آن‌ها از گرمایش جهانی خسارت خواهند دید. اگر به‌‌دلیل اینکه ژن‌های گیاهان آن‌ها برای تأیید گیاهان آینده دردسترس نبوده باشد، وضعیت آن‌ها بدتر شود و این موضوع تأسف‌بار است.