محصولات زراعی می توانند با مشکلات مضاعف از حشرات و آب و هوای گرم روبرو شوند

محصولات زراعی می توانند با مشکلات مضاعف از حشرات و آب و هوای گرم روبرو شوند در گرما ، گیاهان گوجه فرنگی نمی توانند با شاخ گرسنگی توتون گرسنه ، مونتوکا sexta مبارزه کنند. از www.shutterstock.com

هزاره ها ، حشرات و گیاهانی که از آنها تغذیه می کنند درگیر یک نبرد همگرایی بودند: برای خوردن یا خوردن نیست. تا همین اواخر ، دو طرف ضد خصمانه بن بست انواع و اقسام خود را حفظ کرده اند. با وجود تغییرات آب و هوایی ، دمای گرمتر می تواند تعادل را به نفع حشرات و خطر طلسم برای محصولات زراعی و کشاورزان تمایل به آنها نشان دهد.

تیم تحقیقاتی ما در دانشگاه ایالتی میشیگان است انستیتوی مقاومت گیاهان چه اتفاقی افتاد در هوای گرم وقتی کاترهای کرم شاخ به یک گیاه گوجه فرنگی حمله کردند. گوجه فرنگی گم شد. در طول موج گرما شاهد تعامل غافلگیرکننده این گیاه توسط گیاه بودیم: از خود در برابر كرومبل ها دفاع كرد اما این تلاش مانع از مقابله با اثرات مضر گرما شد. این باعث گرمای بیش از حد گیاه شد که این امر باعث تقویت دست کاترپیلارها شد.

مطالعه محققان در سال 2018 پیش بینی کرده است که هر درجه از گرم شدن کره زمین می خواهد از بین رفتن محصول از حشرات 10٪ به 25٪ زیرا جمعیت حشرات و اشتهای آنها در دماهای گرم افزایش می یابد. سایر متغیرهای مربوط به آب و هوا ، از جمله خشکسالی طولانی مدت یا سیل ، احتمالاً این تلفات را به وجود می آورند.

اما اگرچه دانشمندان این چالش های متنوع را برای تولید مواد غذایی تشخیص داده اند ، اما هنوز اطلاعات زیادی در مورد چگونگی تأثیر ترکیب حرارت و حشرات بر سیستم های دفاعی داخلی گیاهان ندارند.

گیاهان به طور مداوم نسبت به تغییرات در محیط های خود از جمله وجود حشره های گیاهخوار احساس و پاسخ می دهند.

نحوه مبارزه گیاهان با آفات

برخلاف حیوانات ، گیاهان نمی توانند از شکارچیان فرار کنند یا پنهان شوند. در عوض ، گیاهان زرادخانه ای از مواد شیمیایی سمی تولید می کنند که حمله حشرات و سایر مصرف کنندگان گیاه را دفع می کند.

تولید این ترکیبات پرهزینه است و اغلب رشد آنها را متوقف می کند ، بنابراین گیاهان این زرادخانه دفاع شیمیایی را تنها در صورت آسیب دیدن حشره جویدن مستقر می کنند. این فرایند توسط هورمون زخم گیاهی ، یاسمونات آغاز می شود ، که بیوسنتز ، توزیع و ذخیره ترکیبات دفاعی شیمیایی را که دفع حشرات است ، محکم کنترل می کند.

بیش از 20 سال ، ما چگونگی یاسمونات را بررسی کرده ایم از گیاهان محافظت می کند از گیاهخواران حشرات. فقط اخیراً ما در مورد چگونگی تأثیر دمای جهانی بر این مکانیسم متداول دفاع گیاهان فکر کرده ایم.

گرما و کاترپیلار گرسنه

در مطالعه ما گیاهان گوجه فرنگی را به چالش کشید با کاترپیلارهای کرم شاخ در هر دو شرایط دمای معمولی: 82 روز درجه حرارت F (حدود 28 درجه سانتیگراد) و شب های 64 درجه فارنهایت (حدود 18 درجه سانتیگراد). ما همچنین امواج گرما را شبیه سازی کردیم که دمای هوا در روز به 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) افزایش می یابد و در شب برای چند روز به 82 درجه فارنهایت (28 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد.

گیاهان با شدت بخشیدن به تولید یاسمونات و در نتیجه افزایش بازده انواع ترکیبات دفاعی به دماهای گرمتر پاسخ دادند. حتی در این صورت ، حشرات بی رحمانه در گرما گیاهان را می خورند.

در همین حال ، یک مطالعه موازی توسط تیم ما نشان داد که افزایش متوسط ​​دما است سرعت سوخت و ساز حشرات را سرعت بخشید به طوری که آنها سریعتر غذا خوردند و به گیاهان آسیب بیشتری وارد کردند. اگرچه گیاهان گوجه فرنگی با پاسخ شیمیایی خود به سختی جنگیدند ، اما آنها نتوانستند محرک غذایی قدرتمند حشرات را تحریک کند.

مدل ها ممکن است تلفات محصول را به دلیل تغییرات آب و هوایی دست کم بگیرند زیرا آنها چگونگی واکنش گیاهان آلوده به افزایش دما را در نظر نمی گیرند.

حشرات + گرما = مشکل مضاعف

هنگام خنک شدن دمای هوا ، گیاهان از دو استراتژی برای خنک شدن استفاده می کنند. آنها منافذ برگ ریز خود را که به آن stomata گفته می شود ، باز می کنند و آب را آزاد می کنند که به همان اندازه تعریق باعث خنک شدن آنها می شود. گیاهان همچنین با بلند کردن برگهای خود از خاک داغ ، شاید در جستجوی نسیم خنک ، با استرس گرما مقابله کنند.

ما به طور غیر منتظره ای در کار خود متوجه شدیم که گیاهان گوجه فرنگی توسط هوای گرم در دمای گرمتر این کارها را انجام نمی دهند و بنابراین در خنک کردن برگ های آنها ناکام بودند.

در آزمایشات پیگیری ما متوجه شدیم که وقتی کاترپیلار برگهای آن را می خورد و گیاه هورمون jasmonate را فعال می کند ، این باعث باز شدن روزنه های کوچک شده و همچنین مانع از بلند شدن برگ ها می شود. این گیاه نتوانست پاسخ خنک کننده خود را به کار گیرد ، و در همان زمان فتوسنتز (تهیه غذا از نور خورشید و دی اکسید کربن) کاهش یابد.

این شرایط به طور موثری رشد گیاه را کند می کند. بنابراین ، اگرچه گیاهان گوجه فرنگی می توانند به خوبی با حملات حشرات یا درجه حرارت بالا مقابله کنند ، اگر این دو استرس در همان زمان بیایند ، این مشکل دوگانه ایجاد می کند. نتیجه آن ، جابجایی سریع توسط کاترهای گرسنه و گرمای بیش از حد برگ است.

مطالعه گیاهان در محیط های واقعی

اینکه چرا حمله حشرات باعث جلوگیری از خنک شدن گیاهان می شود ، یک رمز و راز است. اما وقتی گیاهان در حین حمله حشرات روزنه خود را می بندند ، با جلوگیری از تبخیر برگهای زخمی ، آب آن را ذخیره می کنند. ما فکر می کنیم این پاسخ ممکن است در صورت کمبود آب از گیاه باشد ، که اغلب در طول امواج گرما اتفاق می افتد.

ما قصد داریم این سوال را با مطالعه گیاهانی که در شرایط ناگهانی و سخت محیط های طبیعی رشد می کنند ، بررسی کنیم نه در شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترل شده. ما معتقدیم که چنین مطالعاتی برای توسعه محصولاتی ضروری است که می توانند در مقابل گرما و استرس زخم مقاومت کنند.

ساخت گیاهان مقاوم تر

بسیاری از کارشناسان تخمین می زنند که برای تأمین خواسته های الف ، بهره وری کشاورزی باید در 30 سال آینده دو برابر شود جمعیت به سرعت در حال رشد. مسیرهای عملکرد فعلی محصولات زراعی عمده ، همراه با تأثیرات نامطلوب یک محیط در حال تغییر جهانی ، نشان می دهد که جهان با استفاده از شیوه های معمولی کشاورزی از این تقاضا کاسته نخواهد شد.

انگلستان انجمن سلطنتی و سایر سازمان های علمی خواستار یک دوم انقلاب سبز این امر باعث می شود تشدید پایدار کشاورزی از طریق توسعه محصولاتی که با توجه به شرایط سخت محیطی بطور فزاینده مقاومت می کنند ، تشدید شود.

پیشرفتهای اخیر فن آوری ، از ژنومیک و ویرایش ژن گرفته تا رویکردهای محاسباتی و علوم داده ، فرصتهای بی سابقه ای را برای محققان فراهم می کند تا در این راستا تلاش کنند. برای دستیابی به درک بهتر از فعل و انفعالات پیچیده حملات گرما و حشرات ، امیدواریم که تحقیقات ما بتواند راهکارهای جدیدی را برای افزایش مقاومت گیاهان در یک جهان گرم کننده ارائه دهد.

درباره نویسنده

گرگگ هاو ، استاد بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی ، دانشگاه ایالتی میشیگان و ناتان هاوکو ، همکار فوق دکتری در تحقیقات گیاهان ، دانشگاه ایالتی میشیگان

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط

زندگی پس از کربن: تبدیل جهان بعدی شهرهای

by Pاتر پلاستریک، جان کلیولند
1610918495آینده شهرهای ما چیزی نیست که مورد استفاده قرار گیرد. مدل مدرن شهر که در قرن بیستم در سطح جهان قرار داشت، از اهمیت آن کاسته شده است. این مسئله نمی تواند مشکلات را که باعث ایجاد آن شد، به خصوص گرمایش جهانی، حل کند. خوشبختانه، مدل جدیدی برای توسعه شهری در شهرها به وجود آمده است تا به شدت با واقعیت های تغییرات آب و هوایی مواجه شود. این شیوه تبدیل شهرها به طراحی و استفاده از فضای فیزیکی، ایجاد ثروت اقتصادی، مصرف و دفع منابع، بهره برداری و حفظ اکوسیستم های طبیعی است و آماده شدن برای آینده است. موجود در آمازون

انقراض ششم: تاریخ غیر طبیعی

توسط الیزابت کلبرت
1250062187طی نیم میلیارد سال گذشته، پنج تن از انقراض جمعی وجود داشته است، زمانی که تنوع زندگی بر روی زمین ناگهان و به طور چشمگیری متوقف شد. دانشمندان در سراسر جهان در حال حاضر نظارت بر انقراض ششم، پیش بینی کرده اند که منحرف ترین انقراض از اثر سیارک است که از بین بردن دایناسورها. این زمان در اطراف ما، حوادث ما است. در پروسه ای که یک بار فریبنده، سرگرم کننده و عمیقا آگاه است، نیویورکر نویسنده الیزابت کلبرت به ما می گوید که چرا و چگونه انسان ها زندگی را بر روی سیاره تغییر داده اند به گونه ای که هیچ گونه گونه ای پیش از آن وجود نداشته است. کولبرت، تحقیقات متداول در نیمی از رشته ها، توصیف هایی از گونه های جذاب که قبلا از دست داده اند و تاریخ انقراض به عنوان یک مفهوم، کولبرت یک گزارش متحرک و جامع از ناپدید شدن های قبل از چشم ما را فراهم می کند. او نشان می دهد که انقراض ششم احتمالا میراث پایدار بشریت است و ما را مجبور به بازنگری در مسئله بنیادین آنچه که به معنای انسان است، بازنگری می کنیم. موجود در آمازون

جنگ آب و هوا: مبارزه برای بقا به عنوان بیش از حد جهانی

توسط گونین دایر
1851687181امواج پناهندگان آب و هوا ده ها تن از دولت های شکست خورده. جنگ تمامعیار. از یکی از تحلیل گران بزرگ ژئوپولتیک جهان، یک نگاه اجمالی به واقعیت های استراتژیک آینده نزدیک می آید، زمانی که تغییرات آب و هوایی قدرت های جهانی را نسبت به سیاست گزاف گویی بقا حفظ می کند. پیش داوری و نافذ جنگ آب و هوا یکی از مهم ترین کتاب های سال های آینده خواهد بود. آن را بخوانید و بفهمید چه چیزی را دنبال می کنید. موجود در آمازون

از ناشر:
خرید در آمازون برای هزینۀ آوردن شما هزینه می کند InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com بدون هزینه و بدون تبلیغاتی که عادت مرور شما را دنبال می کنند. حتی اگر روی یک لینک کلیک کنید اما این محصولات انتخابی را خریداری نکنید، هر چیزی که شما در همان بازدید از آمازون خریداری می کنید، یک کمیسیون را به ما می دهد. هیچ هزینه اضافی برای شما وجود ندارد، پس لطفا در تلاش باشید. شما همچنین می توانید از این لینک استفاده کنید برای استفاده از آمازون در هر زمان، بنابراین می توانید به حمایت از تلاش های ما کمک کنید.

enafarZH-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

آخرین فیلم ها

انتشار متان سطح شکستن رکورد آمار
انتشار متان سطح شکستن رکورد آمار
by جوزي گارتويت
میزان انتشار گازهای گلخانه ای متان به بالاترین میزان در رکورد رسیده است.
kelp forrest 7 12
چگونه جنگل های اقیانوس های جهان در کاهش بحران آب و هوا نقش دارند
by اما بریس
محققان در جستجوی کمک به ذخیره دی اکسید کربن در زیر سطح دریا هستند.
پلانکتون ریز پردازش فرآیندهای در اقیانوس است که دو برابر کربن به همان اندازه تصور دانشمندان
پلانکتون ریز پردازش فرآیندهای در اقیانوس است که دو برابر کربن به همان اندازه تصور دانشمندان
by کن بوسهلر
اقیانوس نقش عمده ای در چرخه جهانی کربن دارد. نیروی محرکه از پلانکتون های ریز تولید می شود که…
تغییرات آب و هوایی کیفیت آب آشامیدنی را در سراسر دریاچه های بزرگ تهدید می کند
تغییرات آب و هوایی کیفیت آب آشامیدنی را در سراسر دریاچه های بزرگ تهدید می کند
by گابریل فیلیپلی و جوزف دی اورتیز
"نوشیدنی ننوشید / جوش نزنید" چیزی نیست که کسی بخواهد درباره آب شیرین شهرشان بشنود. اما اثرات ترکیبی از…
صحبت در مورد تغییر انرژی می تواند بن بست آب و هوا را خراب کند
صحبت در مورد تغییر انرژی می تواند بن بست آب و هوا را خراب کند
by InnerSelf کارکنان
همه افراد دارای داستان های انرژی هستند ، خواه در مورد یک خویشاوندی باشند که روی یک روغن کار می کنند ، والدینی که به فرزند می آموزد به نوبه خود ...
محصولات زراعی می توانند با مشکلات مضاعف از حشرات و آب و هوای گرم روبرو شوند
محصولات زراعی می توانند با مشکلات مضاعف از حشرات و آب و هوای گرم روبرو شوند
by گرگگ هاو و ناتان هاکو
هزاره ها ، حشرات و گیاهانی که از آنها تغذیه می کنند درگیر نبرد مشترک بودند: برای خوردن یا نبودن…
برای دستیابی به تولید گازهای گلخانه ای صفر ، دولت باید موانع را کنار بگذارد و مردم را از ماشین های برقی کنار بکشند
برای دستیابی به تولید گازهای گلخانه ای صفر ، دولت باید موانع را کنار بگذارد و مردم را از ماشین های برقی کنار بکشند
by Swapnesh Masrani
دولت های انگلیس و اسکاتلند اهداف بلندپروازانه ای را تعیین کرده اند تا سال های 2050 و 2045 به اقتصاد کربن خالص صفر تبدیل شوند ...
بهار در آغاز ایالات متحده می رسد ، و این همیشه خبر خوبی نیست
بهار در آغاز ایالات متحده می رسد ، و این همیشه خبر خوبی نیست
by ترزا کریمینز
در بیشتر ایالات متحده ، آب و هوا گرم می کند که بهار آمدن را افزایش داده است. امسال نیز از این قاعده مستثنی نیست.

آخرین مقالات

دو سوم یخبندان یخچالهای طبیعی در هیمالیا تا سال 2100 از بین رفت
دو سوم یخبندان یخچالهای طبیعی در هیمالیا تا سال 2100 از بین رفت
by آن روون
در دنیای یخچال و فریزر ، سال 2007 در تاریخ پایین می رود. این سال یک خطای به ظاهر کوچک در یک عمده بود ...
افزایش تمپس ها می توانند میلیونها سال را با پایان قرن به قتل برسانند
افزایش تمپس ها می توانند میلیونها سال را با پایان قرن به قتل برسانند
by ادوارد لمپینن
در اواخر این قرن ، ده ها میلیون نفر می توانند هر سال در سراسر جهان به دلیل افزایش دما ...
نیوزیلند می خواهد یک شبکه 100٪ انرژی تجدیدپذیر احداث کند ، اما زیرساخت های عظیم بهترین گزینه نیست
نیوزیلند می خواهد یک شبکه 100٪ انرژی تجدیدپذیر احداث کند ، اما زیرساخت های عظیم بهترین گزینه نیست
by جانت استفنسون
یک پروژه چند میلیارد دلاری پیشنهادی برای ساخت نیروگاه ذخیره سازی نیروگاه پمپاژ می تواند شبکه برق نیوزلند را…
مزارع بادی ساخته شده در بوگ های غنی از کربن ، ذغال سنگ نارس توانایی های خود را در مبارزه با تغییرات آب و هوایی از دست می دهند
مزارع بادی ساخته شده در بوگ های غنی از کربن ، ذغال سنگ نارس توانایی های خود را در مبارزه با تغییرات آب و هوایی از دست می دهند
by Guaduneth Chico و همکاران
انرژی باد در انگلیس اکنون تقریباً 30٪ از کل تولید برق را تشکیل می دهد. توربین های بادی مستقر در زمین اکنون تولید می کنند ...
انکار آب و هوا از بین نرفته است - در اینجا چگونه می توان استدلال هایی را برای تأخیر در اقدامات آب و هوایی نشان داد
انکار آب و هوا از بین نرفته است - در اینجا چگونه می توان استدلال هایی را برای تأخیر در اقدامات آب و هوایی نشان داد
by استوارت کاپست
در تحقیقات جدید ، آنچه را ما 12 گفتمان تأخیر می نامیم شناسایی کرده ایم. اینها روشهای صحبت کردن و نوشتن در مورد ...
شعله ور شدن گازهای روتین بسیار ناخوشایند ، آلوده کننده و کم خطر است
شعله ور شدن گازهای روتین بسیار ناخوشایند ، آلوده کننده و کم خطر است
by گونار دبلیو شید
اگر در منطقه ای رانندگی کرده اید که شرکت ها نفت و گاز را از سازندهای شیل استخراج می کنند ، احتمالاً شعله های آتش دیده اید ...
پرواز شرم آور: چگونه می توان کمپینی را که باعث شده سوئدی ها از پرواز به خوبی استفاده کنند ، گسترش می دهند
پرواز شرم آور: چگونه می توان کمپینی را که باعث شده سوئدی ها از پرواز به خوبی استفاده کنند ، گسترش می دهند
by Avit K Bhowmik
خطوط هوایی اصلی اروپا احتمالاً در سال 50 به دلیل بیماری همه گیر COVID-2020 ، میزان گردش مالی آنها 19٪ کاهش خواهد یافت ،…
آیا آب و هوا تا آنجا که برخی از آن می ترسید ، گرم خواهد شد؟
آیا آب و هوا تا آنجا که برخی از آن می ترسید ، گرم خواهد شد؟
by استیون شروود و همکاران
ما با افزایش غلظت گازهای گلخانه ای تغییرات آب و هوایی را می دانیم ، اما مقدار دقیق گرم شدن مورد انتظار همچنان باقی می ماند ...