علم أحياء

عالم النباتات

النباتات

مهما حاولت أن أكتب مقدمة تشد القارئ لن أنجح وهذا لأن أغلبنا لديه تصور مسبق عن النباتات وكائنها أشياء موجودة لتزين حدائقنا ولإطعام ماشيتنا. في الحقيقة إن عالم النباتات لا يقل تعقيداً عن عالم الحيوان. في هذه المقالة سأقدم بعض الحقائق التي توضح كيف أن النباتات تتواصل فيما بينها وتحارب أعدائها وتعتني بصغارها وتستنجد بأصدقائها.

النباتات بشكل عام هي كائنات حية تعتمد على جذورها في امتصاص الأملاح والماء من التربة وتعتمد على أوراقها في عملية التركيب الضوئي لاستقلاب الطاقة. عمر النباتات حوالي 425 مليون سنة. كانت النباتات في تلك الفترة تتكاثر عن طريق نشر بذورها عبر الرياح. بعد حوالي 275 مليون سنة تقريباً من بزوغ أول نبتة تطورت النباتات وأصبحت أكثر دقة في عملية التلقيح عبر تكنولوجيا الأزهار.

الأزهار عبارة عن شاخصات طرقية تدعو الحشرات لزيارة النبتة لكي تتم عملية تبادل بين النبتة والحشرة. جمال الأزهار هو ليس إلا حملات ترويجية للحشرات والطيور للهبوط على النبتة ونقل بذورها إلى نباتات أخرى.

النبتة تقدم الطاقة (عن طريق السكريات الموجودة في رحيقها) والحشرة تنقل البذور بين النباتات. هذه العلاقة التجارية هي من أهم العلاقات التاريخية بين الأحياء ولولا هذه العلاقة لما وجدت الثدييات اليوم ولما تطورت

نحن هنا بسبب الأزهار

مثلاً:

النحل يتجه نحو الأزهار التي تنتج الرحيق. الرحيق بالنسبة للنحلة هو مصدر أساسي للطاقة. يتموضع الرحيق في مكان استراتيجي داخل الزهرة بحيث تضطر النحلة إلى دخول الزهرة ورفع بذار الزهرة على أجنحتها وأرجلها. تجمع النحلة الرحيق وتتجه نحو زهرة أخرى. هذه العملية تضمن للزهرة نقل بذارها لأزهار أخرى وهكذا تتم عملية تجارية بين النحل والأزهار و الإنسان.

فقط الإنسان يأخذ العسل دون مقابل

كيف تتواصل النباتات؟

مثل العديد من الحشرات فإن النباتات تتواصل فيما بينها عبر افراز اشارات كيماوية. هل لاحظت يوماً بعد جز الأعشاب رائحة معينة تنتج عن عملية القص. هذه الرائحة هي في الواقع نداء استغاثة من النباتات بأنها تتعرض لهجوم خارجي. بحكم أن النباتات غير قادرة على الحركة فهي بحاجة إلى ايجاد استراتيجيات وطرائق تتفاعل بها مع محيطها في سبيل الدفاع عن نفسها.

للإثبات تواصل النباتات فيما بينها عن طريق الرائحة قام العلماء بتجربة مخبرية. يوجد نوع من الطفيليات النباتية التي يفضل نبتة البندورة. وضع العلماء الطفيلي داخل جرة فيها نبتة البندورة وفيها قطعة بلاستيكية (ليست نبات). مكان الطفيلي يقع تماماً في متصف المسافة بين النبتة وبين القطعة البلاستيكية. في كل تجربة وعلى الرغم من تبديل مواقع البندورة والقطعة البلاستيكية كانت تنمو النبتة الطفيلية باتجاه نبتة البندورة. بعد عدة تجارب قام العلماء بإخفاء رائحة البندورة عبر تغطيتها بكأس زجاجي واضافة رائحة البندورة على القطعة البلاستيكية. في كل مرة نُفذت بها هذه التجربة نمت النبتة الطفيلية باتجاه القطعة البلاستيكية ولم تعد تنمو باتجاه البندورة المغطاة بالزجاج، مما يدل على أن النباتات تتواصل فيما بينها عن طريق الرائحة.

كيف تدافع النباتات عن نفسها؟

قصة التبغ:

نبتة التبغ تفرز مادة النيكوتين في حال تعرضت لأي هجوم خارجي. الهجوم الخارجي عادةً يعني حشرات تأتي لتأكل اوراق النبتة. مادة النيكوتين تعمل على تسميم أي كائن له عضلات إلا يرقة الهورن التبغية. تطورت هذه اليرقة بحيث أنها لا تتأثر بمادة النيكوتين. يرقة الهورن تفقص من بيوض فراشة (hawkmoth) والتي تعتمد عليها النبتة في عملية نقل البذورو تلقيح النباتات الأخرى إلا أن يرقات hawkmoth في دورها تأكل أوراق النبتة مما يستدعي النبتة للدفاع عن نفسها. (علاقة حب وعداء بين التبغ وhawkmoth)

عند وجود يرقة hawkmoth أو (اليرقة القرنية التبغية) على نبتة التبغ تبدأ اليرقة بالتهام أوراق التبغ. تقوم نبتة التبغ بتحديد نوع اليرقة من خلال تحليل لعاب اليرقة. حال تحديد نوع اليرقة تبدأ النبتة في تنفيذ استراتيجية القضاء على اليرقات…

تبدأ النبتة بإطلاق رائحة كيماوية محددة تعطي اشارة لنوع محدد من الحشرات بوجود اليرقة عليها. اسم هذه الحشرة Big” eyed bug” بمجرد إطلاق الرائحة تستدل الحشرة على مكان النبتة لتجد وليمة سهلة من اليرقات. إذاً النبتة شكلت تحالف بينها وبين هذه الحشرة لتساعدها في التخلص من اليرقة.

بقية النباتات المجاورة للنبتة التي أطلقت نداء الاستغاثة تقوم أيضاً بإطلاق نفس الرائحة كنوع من الدفاع لاستباقي مما يساعد النبتة التي تعرضت للهجوم ويساهم في استقطاب أكبر عدد ممكن من الحشرات لالتهام اليرقات. هذا يعني أن النباتات تساعد بعضها في حالات الخطر.

في بعض الحالات تكون أعداد اليرقات كبيرة جداً لدرجة يصعب على النبات استدعاء عدد كافي من الحشرات للقضاء عليها فتغير نباتات التبغ استراتيجيتها تماماً. تبدأ النبتة عملية تغيير ممنهجة تستغرق 8 أيام حيث تغير موعد تفتح زهورها من الوقت المسائي إلى الصباح وتغير شكل ورائحة الزهرة. هذا يستقطب نوع محدد من الطيور التي تأكل اليرقات. طائر الرنان يساعد في نقل بذور نبتة التبغ وهو بدوره يفرخ بيوضه التي تفقص طيور صغيرة تأكل اليرقات وتساعد النبتة. طبعاً استدعاء طائر الرنان يعني توقف استدعاء فراشة (hawkmoth) لفترة معينة حتى القضاء على جميع اليرقات.

في تجربة للتأكد من هذه الاستراتيجية قام العلماء بوضع بيوض اليرقة على نبتة التبغ و ثم تغطية الأوراق بوعاء بلاستيكي في سبيل اقتناء الرائحة الكيميائية التي ستفرزها النبتة. بعد هذا قام العلماء بإطلاق هذه الرائحة دون وجود اليرقات أو النبتة و بالفعل بدأت حشرة ال(Big Eyed bug) في التوجه نحو مصدر الرائحة مما يدل على أن الرائحة هي سبب قدوم هذه الحشرات.

الجذور:

جذور النباتات والفطريات المتواجدة في الغابة تشكل شبكة معقدة تحت الأرض تساعد النباتات في التواصل والتعرف على بعضها البعض. هذا يعني أن وظيفة الجذور لا تقتصر على امتصاص الأملاح وإنما على نقل المعلومات ما بين كائنات الغابة من أشجار ونباتات وفطريات.

قام علماء في جامعة ألبيرتا بوضع كاميرا مخصصة لتصوير جذور النباتات تحت التربة. ثم تم وضع النباتات بأحواض مختلفة فيها كميات متفاوتة من الموارد (الأملاح في التربة). الجذور الموجودة في الأحواض ذو الموارد المحدودة صارت تنمو بسرعة كبيرة بحثاً عن الأملاح وما أن وجدتها توقفت عن النمو وبدأت تقتات عليها. هذا يعني أن نمو الجذور ليس نمو عشوائي وإنما مدروس ويتفاعل مع البيئة المحيطة للنبات.

جذور النباتات تساعدها بالتعرف على النباتات المجاورة لها وتحديد أقربائها (نباتات من نفس النوع). مثلاً تم مراقبة جذور النباتات في حال زرعنا صنفين مختلفين بالقرب من بعضهما. نجد أن الجذور تنمو بطريقة هجومية تنافسية للحصول على أكبر عدد ممكن من الموارد. بينما إذا زرعنا نفس صنف النباتات بالقرب من بعضها البعض نجد أن الجذور تنمو بطريقة حيادية قليلة التشعب لتسمح لبقية أفراد عائلتها بالحصول على الموارد بشكل متساوي. هذا يعني أن النباتات تميز أقربائها وتفضلهم عن النباتات الغريبة عنها.

في تجربة مدهشة أيضاً أثبت العلماء أن النباتات تعتني بصغارها حيث أن النباتات الكبيرة في العمر تسمح لصغار النباتات بامتصاص كميات أكبر من الأملاح.

التجربة:

قام العلماء في جامعة بريتيش كولومبيا (الدكتورة سيماند) بحقن شجرة كبيرة في غابة قريبة بعنصر الكربون 14 الإشعاعي النشاط. الكربون 14 يعتبر عنصر مهم بالنسبة للأشجار في عملية تحليل الغذاء. حقن الشجرة الكبيرة بمادة الكربون المشع ستساعد فريق البحث برصد حركته بين جذور الأشجار في الغابة. فعلاً بعد حقن الشجرة عاد العلماء بعد عدة أيام ومعهم جهاز جايجر (Geiger counter) لرصد المواد المشعة. أول نتيجة مذهلة كانت انتشار الكربون 14 في أنحاء الغابة مما يثبت أن الجذور موصولة مع بعضها البعض وأن النباتات تتبادل الموارد والمعلومات فيما بينها. النتيجة المذهلة الثانية هي أن الأشجار الصغيرة بالعمر حصلت على نسب أكبر من الكربون مما قد يدل على أن الأشجار الكبيرة في العمر تسمح للصغار بامتصاص كميات أكبر من الموارد. طبعاً هذه النتائج مازالت قيد البحث والتدقيق إلا أنها نتائج مذهلة. مما تدل عليه من نظم اجتماعية لدى النباتات. هذه التجربة تذكرني بفيلم Avatar وفكرة التواصل بين الأحياء في الغابة عن طريق الاتصال بجذور النباتات

لا أريد الإطالة أكثر لكن في سياق البحث لكتابة هذه المقال تعلمت الكثير من المعلومات الجديدة عن عالم النباتات ولم أستطع عرض جميع هذه المعلومات لتفرعها و كثرتها. أعدكم أن أكتب أكثر عن النباتات في المستقبل….


Danny Kessler; Celia Diezel; Ian T Baldwin, Changing pollinators as a means of escaping herbivores
http://www.mpg.de/616998/pressRelease20100114

J. Raul Villanueva, University of Florida, Featured Creatures November 2013
http://entnemdept.ufl.edu/creatures/field/hornworm.htm

Freeman, B.C. and G.A. Beattie. 2008. An Overview of Plant Defenses against Pathogens and Herbivores The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-I-2008-0226-01
http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/topics/Pages/OverviewOfPlantDiseases.aspx

University of Zurich. “New fossils push the origin of flowering plants back by 100 million years to the early Triassic.” ScienceDaily. ScienceDaily, 1 October 2013
www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131001191811.htm 

Barlow, Zeke Plants may use language to communicate with each other, August 15, 2014
http://www.vtnews.vt.edu/articles/2014/08/081514-cals-talkingplants.html 


 فيديو:

https://www.youtube.com/watch?v=wunMErJJl00

 

مصطفى عابدين

مصطفى عابدين

مؤسس ومدير محتوى موقع علومي. باحث مهتم بالعلوم ويسعى إلى تبسيطها ونشرها.

2 تعليقان

انقر هنا لتضع تعليق

تعليق