بسیاری از محصولات کشاورزی که به‌عنوان غذا به آن‌ها متکی می‌شوند، باید گرده‌افشانی کنند تا غذای ما تولید کنند. اما گرمای شدید می‌تواند گرده‌ها را خراب کند. تخریب گرده گیاهان براثر گرمای شدید یکی از مشکلات دنیایی است که با تغییرات اقلیمی مواجه است. بنابراین بهدنبال پیداکردن راه حلی برای آن هستند.

ژوئن گذشته آرون فلنسبورگ افزایش دما را احساس کرد و می‌دانست پیامد آن برای محصول کلزایش چیست. فلنسبورگ به‌عنوان کشاورز نسل پنجم که نسل‌های گذشته او هم به کشاورزی مشغول بودند، در آمریکا در شمالغربی ایالات متحده آمریکا بودند، کلزای خود را زمانی کاشته بود که در هفته‌های خنک اول تابستان گل می‌داد. بااین‌حال سال گذشته، درست زمانی که گل‌ها باز شد، دما به ۴۲ درجه سانتی‌گراد رسید. او می‌گوید: «چنین دماهایی در ژوئن در منطقه ما معمولاً بی‌سابقه است.»

شکوفه‌های زرد کلزا پژمرده شدند و تولیدمثل شدند و از دانه‌ها که قرار بود برای تولید روغن روغن کانولا زیر فشار قرار گیرند، هرگز نمی‌شوند. فلنسبورگ حدود ۲۷۲ تا ۳۶۳ در جریب (۴،۰۴۷ متر‌مربع) محصول به دست آورد. سال گذشته، در شرایط آب‌و‌هوایی ایدئال او به 1225 بار در جریب هم دست پیدا کرده بود.

گرما و خشکسالی در طول فصل رشد ادامه یافت و عواملی که احتمالاً در این برداشت دورازانتظار حضور داشتند. اما نکته‌ای که به‌طرز نگران‌کننده‌ای است که می‌شود، این گرما قاتل گرده است. حتی اگر آب کافی وجود داشته باشد، گرما می‌تواند به گیاه آسیب بزند و از بارورشدن گیاه کنولا و بسیاری از محصولات کشاورزی دیگر ازقبیل ذره‌ای و بادام‌زمینی و برنج ممانعت کند. چراکه هدف بسیاری از کشاورزان این است که محصولاتشان پیش از افزایش دما گل بدهند.

همان طور که در سراسر جهان تعداد روزهایی را افزایش می‌دهد که دما در آن بیشتر از 32 درجه سانتی‌گراد است و گرمای شدید چند روزه رایج می‌شود، زمان‌بندی این چند روز می‌شود یا حتی گاهی اوقات امکان‌پذیر نیست.

گرده افشانی / pollination

گرده گیاه کلزا دربرابر دما حساس است؛ بنابراین، زمان‌بندی گیاه به گونه‌ای است که گل دهی در روزهای سرد انجام شود، حیاتی است.

پژوهشگران در رویارویی با آینده‌ای گرم‌تر، به‌دنبال راه‌هایی هستند تا به گرده گیاهان کمک کنند تا بر گرما غلبه کند. آنها در حال حاضر هستند که می‌توانند به ایجاد واریته‌های مقاوم‌تر دربرابر گرما کمک کند و نیز در حال ایجاد ارقامی هستند که در زمستان زنده بمانند و پیش از شروع گرما گلند. پژوهشگران، بررسی‌های دقیق‌گردها را بررسی می‌کنند و حتی می‌توانند در مورد بزرگ جمع‌آوری می‌کنند تا هنگام بهتر شدن هوا، آن را مستقیماً روی محصولات بپاشند.

مقدار زیادی از رژیم غذایی ما در خطر است. گلوریا مودیزیست شیمیدان دانشگاه ویک‌فارست کارولینای‌شمالی، می‌گوید هر بذر و دانه و میوه‌هایی که می‌خوریم، محصول مستقیم گردآوری شده است و یکی از گیاهان حیاتی دما هنگام تولید گیاهان است.

ایجاد دانه‌ها زمانی شروع می‌شود که دانه‌های گرده از بساک ارگان تولیدمثلی نر گیاه (پرچم) خارج می‌شوند و روی کلاله ارگان تولید ماده (مادگی) می‌شوند و رشد لوله‌ها را می‌کند. این لوله که از یک سلول منفرد تشکیل می‌شود، رشد می‌کند و خود را به تخمدان گیاه می‌رساند و در آن مواد ژنتیکی دانه‌های گرده را می‌دهد.

به‌گفته‌های مارک وستگیت، استاد بازنشسته زراعت در دانشگاه ایالتی آیووا، رشد لوله گرده یکی از سریع‌ترین نمونه‌های رشد سلولی در دنیای گیاهان است. لوله گرده تا یک سانتی‌متر در ساعت رشد می‌کند که بسیار سریع است.

دانه گرده گیاه / pollen

سلول واحدی از دانه گرده به شکل لوله‌های رشد می‌کند تا مواد ژنتیکی را به تخمدان گیاه؛ اما افزایش‌های زیاد باعث می‌شود دخیل در این فرآیند تخریب می‌شود.

رشد با چنین سرعتی به انرژی نیاز دارد؛ اما به‌گفته‌های وستگیت، در بسیاری از محصولات کشاورزی با رسیدن دما به حدود 32 درجه سانتی‌گراد، پرورش‌هایی که به متابولیسم دانه‌ای کمک می‌کنند، شروع به تجزیه می‌کنند. در واقع گرما نه‌تنها از رشد لوله‌های معتاد می‌کند؛ بلکه دیگر مراحل رشد گرده را نیز مختل می‌کند. در نتیجه این است که دانه گرده ممکن است هرگز ایجاد شود یا متلاشی شود و نتواند لوله را ایجاد کند یا لوله‌های گرده‌ای را تولید کند که پایدار نیست و می‌شود.

همه ارقام محصولات کشاورزی به یک اندازه به گرما حساس. در واقع، پژوهشگران هنوز در حال کار روی مکانیسم‌های مولکولی هستند که به گردآوری برخی از ارقام محصولات کشاورزی اجازه می‌دهند تا زنده بمانند، بمانند، گیاهان دیگر را از بین می‌روند. برای مثال، بارورشدن در بسیاری از ارقام گوجه‌فرنگی به گرما حساس است. سال ۲۰۲۱، این محصول ۱۱۰۹ کیلومترمربع از مزارع باز در ایالات متحده آمریکا را تحت پوشش قرار داد.

رندال پترسون، رئیس انجمن پرورش دهندگان گوجه‌فرنگی کارولینای شمالی می‌گوید اگر هوا خیلی گرم شود، می‌سوزند. پتر زمان کاشت گوجه‌فرنگی‌ها را می‌توان تنظیم کرد تا شب‌هایی با کمتر از ۲۱ درجه سانتی‌گراد و روزهایی که کمتر از ۳۲ درجه سانتی‌گراد گل بدهند. معمولاً فرصت سه تا پنج هفته ای دارد که شرایطی برای تولید گیاهان مناسب است. او می‌گوید: «اگر هوای گرم‌تر شود و شب‌های بیشتری داشته باشد که دما را در آن‌ها از ۲۱ درجه سانتی‌گراد داشته باشد، این فرصت از دست رفتن است.»

مودی گرده گیاه گوجه‌فرنگی جهش‌یافته‌ای را مطالعه می‌کند که ممکن است سرنخ‌هایی درزمینه باز نگه‌داشتن پنجره‌های آن فرصت ارائه دهند. در سال ۲۰۱۱، تیم او گزارش داد که به فلاونول‌ها معروف است که نقش مهمی در سرکوب مولکول‌های بسیار مهمی دارد که بسیار واکنش پذیرنده ایفا می‌شوند که گونه‌های فعال فعال (ROS) نامیده می‌شوند. گونه‌های فعال در حال افزایش است.

مودی اکنون عضوی از تیمی از گروهی است که هدفش کشف مکانیسم‌های مولکولی و ژن‌هایی است که می‌توانند به گرده گوجه‌فرنگی کمک کنند تا گرما را تحمل کند. پژوهشگران امیدواری‌اند که اصلاح‌کننده‌ها سپس این ژن‌ها را وارد گیاهان گوجه‌فرنگی و گیاهان مقاوم‌تری تولید کنند. ش‌های حاصل از مطالعه‌ی اولیه‌ی مودی‌تا پیش از این به کمک‌کرده‌شده است.

مودی می‌گوید: «به نظر می‌رسد این گیاهان در مقابله با استرس خیلی قوی هستند». درنهایت، وی انتظار دارد که از فلاونول‌ها و گونه‌های فعال تأثیرگذار، عوامل دیگری را شناسایی کنند که در مسیر گرما تا مرگ قرار دارند و بیشتر بیابند تا روی آن‌ها کار کنند. در همین حین، اصلاح‌کنندگان گوجه‌فرنگی و محصولات کشاورزی دیگر برای ایجاد ارقامی هستند که گرما را بهتر تحمل کنند.

ربکا مک‌گیمتخصص ژنتیک گیاهی و اصلاح حبوبات از سرویس تحقیقات کشاورزی آمریکا می‌گوید: «اگر کشاورزان در شمالغربی آرام یا در ایالت‌های کوهستان یا در دشت‌های مرتفع بخواهند خودفرنگی پرورش‌دهنده و اقلیمی گرم‌تر شوند، باید نخودهایی با تحمل گرمایی بیشتر داشته باشند.» تاد شولتس، معاون شورای شورای نخود و عدس خشک ایالات متحده، می‌گوید حبوباتی ازقبیل لوبیا و نخود و عده به نیاز نیاز دارند. اما اگر هوا خیلی گرم شود، گرده‌ها از رشد باز می‌مانند. همان سال گذشته محصول فلنسبورگ را درهم کوبید، به حبوبات نیز گرمایی وارد کرد. برداشت عدس و نخود خشک به حدود نصف تولید متوسط ​​کاهش پیدا کرد.

درخت / درخت

طبق پیش‌بینی‌ها، تغییرات اقلیمی باعث گرمایی بیشتر می‌شود و فقط چند ساعت خیلی کافی است تا آسیب‌های جبران‌ناپذیر ببینند.

مک‌گی در حال اصلاح برخی از نخود و عده‌های خود است تا دربرابر زیاد مقاوم‌تر باشند. اما او متفاوت و غیرمنتظره‌ای نیز در پیش گرفته شده است: اصلاح گیاهان در جهتی که سرما را تحمل می‌کنند. در شمال ایالات متحده، پرورش دهندگان حبوبات معمولاً در بهار می‌کارند. مک‌عدس اصلاح نخود و این است که در پاییز کاشته می‌شوند. ایده‌ای کار اوست که این ارقام در زمستان زنده بمانند و گل دهی آن‌ها اوایل تابستان را انجام دهند تا قبل از گرما فرصتی برای گرده‌افشانی موفقیت آمیز پیدا کنند.

سال گذشته، مک‌گی مقدار محدودی از ارقام برای کشت در پاییزی تولید کرده بود، به تولیدکنندگان بذر داد. او می‌گوید که آن‌ها حدود دو هفته زودتر از نخودهای کشت‌شده در بهار گل انجام می‌شوند و آن‌ها دو برابر بودند. مک‌گی می‌گوید تضمینی برای گل‌دهی این محصولات پیش از رسیدن به گرما وجود ندارد؛ اما لازم نیست خیلی نگران باشید.

در دانشگاه ایالتی میشیگان، جنا والترز در حال مطالعه این موضوع است که دما چگونه بر گرده و گرده‌افشان‌های گیاه بلوبری تأثیر می‌گذارد. در آخرین هفته روز یادبود سال ۲۰۱۸، از تعطیلات ایالات متحده آمریکا که آخرین دوشنبه ماه گذشته، دما در جنوبغربی میشیگان به ۳۵ درجه رسیده است. تولید زنبورها بین شکوفه‌های سفید بوته‌های بلوبری وزوز می‌کردند. هنگام برداشت، از میوه‌ها کوچک‌تر از حد معمول بودند یا به‌طورکلی تشکیل نشده بودند. در ایالتی که به‌طورمتوسط ​​۴۵۳۵۹ تُن بلوبری در سال تولید می‌کرد، پرورش ده‌ها فقط ۲۹۹۳۷ تن برداشت کردند.

گرده گل / pollen

گرده برخی از گیاهان را باد منتقل می کند؛ برخی از دیگران برای گردآوری به حشرات متکی هستند.

والترز بررسی این موضوع است که چه مشکلی باعث کاهش عملکرد گیاه بلوبری شد. او با تعیین تنظیمات گرمایی گرده دانه بلوبری خود را شروع کرد، گرده‌های موجود در ظرف‌های آزمایشگاهی را در دماهای محل قرار دارد و گرده‌ها را به‌مدت ۲۴ ساعت زیرنظر قرار می‌دهد. او که هنوز منتشر نشده است، نشان می دهد که در بیشتر از 35 درجه نتایج سانتیگراد، لوله های گرده بلوبری رشد نمی کند.

براین، والترز با قراردادن درمعرض دانه های بیش از 37/5 درجه سانتی گراد به 4 ساعت و سپس کاهش دما تا 5 درجه سانتی گراد به بیست ساعت، موج گرمای حد را شبیه سازی کرد. او می‌گوید: «بازگشتی وجود ندارد. چهار ساعت با گرما کافی است تا آسیب دائمی پیش آید.» او اکنون در حال حاضر این نتایج در بوته‌های بلوبری در اتاق‌های رشدی است که دماهای دارند. او می‌گوید اگر نتایج تکرار شود، تا 35 درجه سانتی‌گرد می‌تواند باعث شود که پرورش دهندگان به‌طور دوره‌های سیستم‌های مه‌پاش خود را روشن کنند تا مزارع را خنک نگه دارند.

بااین‌حال، آنها باید مزایا و معایب این دیدگاه را نیز در نظر بگیرند. به‌گفته‌های والترز، بسیاری از پاتوژن‌ها ازطریق مصرف زیاد یا آب‌بازاً در دوره‌ی‌شدن گل‌ها منتشر می‌شوند. علاوه بر این، زمانی که دستگاه‌های مه‌پاش کار می‌کنند، به احتمال زیاد بیشتر به سراغ گیاهان نمی‌روند. والترز می‌گوید این امکان وجود دارد که گرم‌شدن بوته‌های بلوبری نیز به‌مرورزمان برای کاهش یافتن بلوبری منجر شود.

والترز و همکارانش در حال حاضر مقایسه‌ای تغذیه‌ای از گرده‌هایی هستند که تحت فشارهای گرمایی قرار می‌گیرند و می‌گیرند که این استرس را تحمل کرده و می‌کند، تفاوت‌هایی در پرورش‌دهی‌ها و کربوهیدرات‌ها و سایر عواملی که می‌توانند برای سلامت زنبوری زندگی کنند. امسال، والترز ۸ قفس دارای دیواره توری را با چند بوته بلوبری و چند زنبور ماده‌ی گونه Osmia lignaria پرخواهد کرد که گل‌های گیاه بلوبری را گردآوری کرد.

والترز در طول چهار یا پنج هفته، روزانه به‌مدت ۴ ساعت درون قفس‌ها می‌شود و فعالیت‌های تخم‌گذاری و جمع‌آوری گرده‌ها به دست زنبورها را بررسی خواهند کرد. نیمی از بوته ها در اوایل گل دهی زیر استرس گرمایی در میگیرند. او می‌گوید این نگرانی وجود دارد که اگر گرما باعث شود از بین برود، می‌شود و استرس تغذیه‌ای باعث می‌شود که زنبورهای مواد معدنی بیشتر تولید کنند که برای تولید آن‌ها به کمتری نیاز است. زنبورهای نر برای پرورش‌دهنده‌های بلوبری فایده زیاد ندارند؛ زیرا فقط زنبورهای ماده گردافشانی و برای شروع نسل بعد تخم‌گذاری می‌شوند.

مقالات مرتبط:

والترز می‌گوید پرورش ده‌ها می‌تواند برای جبران گرده‌ها باشد، کاشت نوارهایی از گل‌های وحشی را می‌پذیرند که درمقابل گرمای مقاوم‌تر شوند و می‌توانند موادمغذی بیشتری برای گردآوری کنند. همچنین، راه حل های فنی وجود دارد. وستگیت، مدیر ارشد علمی شرکت PowerPollen، روی بهبود گرده‌افشانی برای تولید دانه‌های ذرت هیبرید تمرکز دارد. گرده‌ای گیاه ذرت در کمتر از 40 درجه سانتی‌گراد دچار مشکل می‌شود. این شرکت با استفاده از دستگاه‌های جمع‌آوری تکان‌دهنده‌ی کاکل ذرت متصل به تراکتور، می‌تواند از گردآوری‌های رسیده را در مزارع جمع‌آوری کند و سپس آن دانه‌های زنده را در محیط کنترل‌شده‌ای ذخیره کند.

وقتی شرایط آب‌وهوایی برای بارورسازی مناسب باشد، این شرکت برمی‌گردد تا آن را روی گیاهان استفاده کند. این کار معمولاً پنج روز پس از جمع آوری انجام می شود. این بازه زمانی کوتاه به نظر میرسد؛ اما می‌توان به کشاورزان کمک کند تا از یک روز خیلی گرم نگه دارند. شرکت‌های سازنده کار روی گسترش بازه و استفاده از این فناوری در محصولات کشاورزی دیگر است.

برای برخی، راه حل ساده‌تر ممکن است تغییر کلی محصول باشد. شولتس میگوید:

حبوباتی وجود دارند که در اقلیم‌های گرم‌سیری رشد می‌کنند. بنابراین، می‌توان دیگری را انتخاب کرد. بااین‌حال، برخی از حبوباتی‌هایی که گرما را تحمل می‌کنند، مانند باقالا و لوبیا چشم‌بلبلی هستند که بیشتر از آن چیزی نیاز دارند که کشاورزان دیم‌کار شمال‌غربی اقیانوس آرام می‌توانند فراهم کنند.

فلنسبورگ در آمریکا نمی‌خواهد محصولش را تغییر دهد. او امیدوار است که تلاش‌های اصلاحی به کمک کند تا به پرورش کلزا کمک کند و محصولاتی را ادامه دهد که خانواده‌های او نسل‌ها به کشت آن‌ها روی آورده‌اند.

اگر دوست داشتی امتیاز دادن یادت نره!