لماذا تسقط الأشجار الكثير من المكسرات؟  قد يؤدي المناخ إلى “صواري” غير منتظم |  علم

تجول على أرصفة شرق الولايات المتحدة في خريف هذا العام وقد تعتقد أنك تسير على محامل كروية ، حيث تتدحرج مجموعة وفيرة من الجوز تحت قدميك. تقطر الصنوبر والتنوب مع الأقماع ، وتدور أطواف من بذور القيقب نحو الأرض. هذا هو عام الصاري ، حيث تتكاثر أنواع الأشجار بشكل غزير ومتزامن ، مما يخلق مكافأة يتردد صداها عبر النظام البيئي لسنوات.

هذه الظاهرة تحير وتذهل علماء البيئة. يقول ميكاي بوغديفيتش ، عالم بيئة الغابات في جامعة آدم ميكيفيتش في بولندا: “يبدو وكأنه كائن حي خارق يغطي القارة بأكملها ويتنفس نفساً عميقاً كل عامين”.

الآن ، يستكشفون فكرة تم تجاهلها مرة واحدة حول محفزها: أن عملية البذر تحدث في السنوات التي يحتمل أن يكون فيها للبذور طقس مناسب لتنبت في الربيع المقبل أو حتى في العام أو العامين المقبلين. ليس الأمر أن الأشجار بها كرات بلورية. بدلاً من ذلك ، يقترح الباحثون أن الأشجار متيقظة لأنماط المناخ واسعة النطاق وطويلة الأجل ، والتي يمكن أن تسبب ، على سبيل المثال ، طقسًا رطبًا لمدة شهر واحد وطقس جاف بعد أشهر أو بعد عام.

تعود الفكرة الأساسية إلى عقود ، ولكن حتى وقت قريب ، لم يحالف العلماء الحظ في ربط التذبذبات المناخية الرئيسية بالصول. الآن ، مستوحاة من إمكانات قاعدة البيانات الكبيرة التي سيتم نشرها في أوائل العام المقبل ، قامت مجموعة من الباحثين باستكشاف هذه الفكرة ، المسماة فرضية التنبؤ البيئي ، في العديد من الأوراق البحثية التي ظهرت في عدد 1 ديسمبر من المعاملات الفلسفية للمجتمع الملكي. إذا كانت تقلبات المناخ مهمة كما تقترح هذه الفرضية ، “يمكن أن يكون لدينا أساس” منظم ضربات القلب “على نطاق واسع لديناميات النظام البيئي للغابات العالمية ، كما يقول عالم البيئة النباتية أندرو هاكيت باين من جامعة ليفربول ، المطور الرئيسي لقاعدة البيانات . “ستكون هذه نتيجة مثيرة للغاية ، ولدينا الآن البيانات الموجودة لاختبارها.”

من خلال تركيز الموارد ، يكون للصول تأثيرات قوية على الأنواع ، بما في ذلك البشر. في بعض السنوات ، سارية الزان والتنوب معًا في جميع أنحاء أوروبا. البذور – حتى 500 لكل متر مربع من خشب الزان – تفرغ ما يكفي من المواد العضوية لمضاعفة النيتروجين بشكل فعال في الأرض ، مما يغذي نمو الفطريات والميكروبات. ترتفع كثافة القوارض ، تليها في غضون عام واحد أعداد متزايدة من الحيوانات المفترسة مثل الثعالب والبوم.

في شمال ولاية نيويورك ، كان عام 2018 عامًا صاريًا كبيرًا. تسببت فضل الجوز في زيادة أعداد الفئران البيضاء في عام 2019 – ومرض لايم – الذي أدى إلى انتشار القراد في عام 2020. يقول ريتشارد أوستفيلد ، عالم بيئة الأمراض في معهد كاري من دراسات النظام البيئي. في سويسرا ، على سبيل المثال ، وجدت دراسة نُشرت في عام 2020 ارتفاعًا بنسبة 82٪ في القراد المصاب بعد عامين من عام الصولج الكبير.

حاول الباحثون شرح الصنعة لعقود. لقد لاحظوا ، على سبيل المثال ، أنه من خلال إغراق الفئران والسناجب والحيوانات المفترسة الأخرى للبذور ، تساعد عملية الصهر على ضمان بقاء بعض البذور على الأقل. اقترح علماء آخرون أن التقلبات في توافر المغذيات وحتى نشاط البقع الشمسية قد يحفزها. لكن دافيد أسكولي ، عالم بيئة إدارة الغابات بجامعة تورين ، تساءل عما إذا كانت أنماط المناخ واسعة النطاق قد تكون فعالة ، كما ألمح علماء الأحياء السابقون.

لذلك قام هو و Hacket-Pain وزملاؤه بتجميع 17000 سجل ، بعضها يعود إلى قرون ، لإنتاج الجوز في إنتاج الزان والمخروط في شجرة التنوب النرويجية ، وإنشاء قاعدة بيانات تسمى MASTREE. بمقارنة البيانات مع السجلات المناخية ، وجدوا أن أحداث الصول في خشب الزان تتزامن مع أنماط المناخ الناتجة عن تذبذب شمال الأطلسي (NAO) ، حيث يتقلب الضغط الجوي المرتفع والمنخفض بين شرق الولايات المتحدة وأوروبا. تؤثر الأرجوحة على التيار النفاث والطقس ، حيث تفضل المرحلة “الإيجابية” من NAO نمو البذار والشتلات في شرق الولايات المتحدة ووسط وشمال أوروبا ، كما أفاد جورجيو فاتشيانو من جامعة ميلانو وزملاؤه في عام 2017 في اتصالات الطبيعة.

تتبع سنوات الوفرة

ينتج خشب الزان الأوروبي أكوامًا من المكسرات خلال سنوات الصاري العالية (البرتقالية) ، متزامنة عبر شمال ووسط أوروبا. يحدث هذا أيضًا في كثير من الأحيان عندما تجلب المرحلة الإيجابية لتذبذب شمال الأطلسي (NAO) فصول شتاء دافئة ورطبة وينابيع جافة إلى المنطقة. غالبًا ما يؤدي النمط المناخي المعاكس إلى فشل الصاري (البط البري) ، مما يشير إلى أن الاتجاه العقدي في الصاري (الخط المتموج) يقوده هذا التذبذب المناخي.

رسم بياني لإنتاج الجوز خلال سنوات الصاري العالية
(رسومي) ك. فرانكلين /علم؛ (التاريخ) د وآخرون. ، فيل. عبر. R. SOC. ب، 376، 20200380 (2021)

يجادل أسكولي بأن الأشجار لديها سبب وجيه لتتبع التذبذبات المناخية الرئيسية. على سبيل المثال ، في مرحلة NAO + ، يفضل الشتاء الرطب الدافئ إنتاج البذور والينابيع الجافة تساعد على نمو الشتلات. في أمريكا الشمالية ، يمكن للظروف التي يعززها التذبذب الجنوبي لظاهرة النينيو (ENSO) أن تعزز كل من الصول في شجرة التنوب البيضاء وحرائق الغابات ، مما يفتح المجال لنمو الشتلات. بالنسبة للإصدار الخاص ، تابع الفريق حوالي 40 دراسة تدعم فرضية التنبؤ بالبيئة إلى حد ما. يشير توليفهم إلى أن NAO و ENSO يساعدان في مزامنة الصياغة في المناطق المعتدلة والاستوائية ، كما يقول أكيكو ساتاكي ، عالم الأحياء الرياضية في جامعة كيوشو ، والذي لم يكن جزءًا من العمل.

رأت ساتاكي ارتباطًا بين أنماط المناخ والتكاثر في دراستها الخاصة في جنوب شرق آسيا. يبدو أن أشجار الأخشاب الشائعة في عائلة Dipterocarpaceae في ماليزيا تستجيب للطقس الناتج عن ENSO ، مع استجابة العديد من الأنواع في وقت واحد فيما يسمى بالإزهار العام. قارن ساتاكي وزملاؤه بيانات الطقس ببيانات 14 عامًا حول نمو الأزهار والشتلات لخمسة أنواع. أفاد الباحثون في العام الماضي أن أحداث النينيو جلبت طقسًا باردًا وجافًا في يناير وفبراير ، مما أدى إلى ازدهار عام في الربيع ، تلاه طقس خريفي رطب شجع على بقاء الشتلات في تلك الأنواع. BioTROPICA. يقول ساتاكي إن ENSO “يقود الإشارات المزهرة عبر المكان والزمان”.

قدم الباحثون حجة تطورية جيدة ، كما تضيف غابرييلا ماري جارسيا ، طالبة دراسات عليا في جامعة تافتس. نظرًا لأن أوضاع المناخ تتماشى مع الظروف لإنبات البذور وازدهارها ، فإن الانتقاء الطبيعي يمكن أن يفضل الأفراد الذين يزهرون بالتزامن مع تلك الأوضاع.

ومع ذلك ، فإن فرضية التنبؤ البيئي لا تفسر كل الصول ، كما يحذر ماريو بيسندورفر ، عالم البيئة في جامعة الموارد الطبيعية وعلوم الحياة ، فيينا. تقول عالمة البيئة في جامعة تافتس إليزابيث كرون ، التي يدعم عملها هذه الفكرة ، فكرة أخرى – وهي أن دفعة من المكسرات تستهلك الكثير من الموارد بحيث تستغرق شجرة أكثر من عام لاستعادتها – يمكن أن تساعد أيضًا في تفسير سبب عدم انتظام عملية الصياغة. ويقول ديفيد كيلي ، عالم البيئة في جامعة كانتربري الذي يدرس فن البياض في أعشاب جبال الألب ، إن التنبؤ البيئي “فكرة جذابة لا تنجح”.

يقول إن الصول في العديد من الأنواع لا يتطابق مع الأنماط المناخية الكبيرة. وهو يوافق على أن الاختيار يمكن ، من حيث المبدأ ، تفضيل النباتات التي تقدم تنبؤات دقيقة ، لكنه يشير إلى أنه حتى أفضل كمبيوتر عملاق لا يمكنه التنبؤ بالطقس قبل شهور. يقول: “لا يوجد شيء يمكن أن يعمل عليه الاختيار إذا كانت التنبؤات غير ممكنة”.

بدلاً من ذلك ، لديه فرضية أخرى تتعلق بالطقس. إنه يعمل في نيوزيلندا ، حيث تتحول أشجار الزان الجنوبية إلى سفوح التلال باللون الأحمر مع أزهار أثناء أحداث الصول وتنتج الكثير من المكسرات. الربيع المقبل ، أدخلت الفئران تتكاثر ؛ في وقت لاحق ، وكذلك القواقم المقدمة التي تفترسهم. بمجرد ذهاب حبات الزان ، تتضاءل الفئران ، ويتعين على دعاة الحفاظ على البيئة تسميم القواقم حتى لا يقتلوا الطيور المحلية.

يعتقد كيلي أن درجات الحرارة في الصيف تنسق هذه الرقصة البيئية. ويقترح عليهم تعديل الحمض النووي للنبات مؤقتًا – وهي عملية تسمى علم التخلق – بحيث “يتذكر” النبات مدى سخونة الطقس في الصيف الماضي. لسبب ما ، يحدث الصول عندما يكون الصيف الثاني أكثر دفئًا من الصيف السابق ، كما يقول. إنه ينقل أعشاب جبال الألب إلى ارتفاعات مختلفة وبالتالي درجات حرارة لاختبار فكرته. لقد أظهر بالفعل أن درجة الحرارة يمكن أن تتنبأ بموعد حدوث عملية صب الزان وستكون هناك حاجة إلى التحكم في القاقم.

المزيد من البيانات حول الموجات العالمية لتكاثر الأشجار يمكن أن تساعد في تذليل الأفكار. في جامعة ديوك ، طور الباحثون قاعدة بيانات ماست للاستدلال والتنبؤ ، والتي تجمع بيانات الصياغة السنوية من المؤامرات البحثية ، ومعظمها في الولايات المتحدة. ويقوم فريق Hacket-Pain و Ascoli ببناء قاعدة بيانات جديدة ، MASTREE + ، مع 65000 سجل على 715 نوعًا في 63 دولة. ليتم نشرها في بيولوجيا التغيير العالمييقول جاليني لامونتاني ، عالم البيئة السكانية في جامعة ديبول ، إنها “قاعدة بيانات تكاثر النباتات الأكثر شمولاً الموجودة”. يستخدمه الباحثون لمعرفة كيف تتنوع الأنواع في الكثافة والمدى الجغرافي لصولتها وما إذا كان تغير المناخ يكسر أنماط الصول.

في غضون ذلك ، لا تنزلق على الجوز.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *