پژوهش جديد دانشمندان در خصوص نحوه پاسخدهي منافذ ميكروسكوپي برگ‌ها نسبت به نور خورشيد توانسته پرده از روي شماري از نخستين روابط عالمگير موجود ميان گياهان و اقليم كنار زده و رازگشاي شگفتي‌هاي ديگري از مادر طبيعت باشد. دانشمندان معتقدند با درك اين روابط كلي مي‌توان تا حد گسترده‌اي مدل‌هاي آب و هوايي و اقليمي را توسعه و بهبود بخشيد، چرا كه چنين قابليت‌هايي قادرند تغييرات جوي روي جنگل ها، علفزارها، سبزال‌ها و ساير نواحي تحت سيطره و فراواني گياهان را به شكلي صحيح به نمايش بگذارند.

محققان دانشگاه استنفورد و مركز تحقيقات علوم كارنگي كه پيشروي تحقيقات فراواني درخصوص فرآيندهاي تنفس و تعريق گياهان به شمار مي‌روند در بيان اهميت و درستي پيش‌بيني‌هاي آب و هوايي ساختار برگي گياهان و اطمينان از اتكا به مدل‌هاي ارائه شده از سوي گياهان در نمايش مدل‌هاي اقليمي مورد انتظار معترفند چنانچه يكي از اين مدل‌هاي اقليمي را اتخاذ كرده و تمامي گياهان روي زمين را نيز محو و از ميان رفته فرض كنيم، مشاهده مي‌شود مدل پيشنهادي حاكي از اقليمي گرم و خشك‌تر خواهد بود.

دليل اين برآورد صاف و ساده و البته صحيح از جانب گياهان به يكي از كاركردهاي حياتي و پر راز و رمز طبيعت سبز يعني فرآيند فراتراوش يا همان تعرق برمي‌گردد كه از گذشته دور محل حدس و گمانه‌زني‌هاي گياه‌شناسان متقدم بوده و اكنون نيز به كانون توجه و دلبستگي رشته‌هاي بسيار تخصصي دانش گياه‌شناسي در حد فوق‌تخصص‌هاي تعريق و تعرق و فتوسنتز بدل شده است. واقعيت اين است كه گياهان در پاسخ به محرك‌هاي محيطي، آب را از طريق منافذي موسوم به روزنه‌هاي دهاني يا همان استوماتا فراتراوش مي‌كنند. از جمله موارد مهمي كه روزنه‌هاي برگي گياهان را وادار به عكس‌العمل حياتي تعرق مي‌كند مي‌توان به ميزان و نحوه تابش نور خورشيد روي آنها، ميزان فرآيند فتوسنتزي كه در اين راه خرج مي‌شود و ميزان دي اكسيد كربن موجود در هوا اشاره كرد.

چند سالي مي‌شود كه اقليم‌شناسان به فكر استفاده بيشتر و نزديك‌تر از اطلاعات گياهان در مدل‌هاي پيش‌بيني اقليمي افتاده‌اند. به بيان ديگر، از سال‌ها قبل تا امروز محققان تلاش كرده اند مدل‌هاي اقليمي را با داده‌هاي گياهي آشنا و مأنوس كنند و در اين راه مدل‌هاي آب و هوايي هدف گنجاندن اطلاعاتي درباره گياهان شده‌اند كه محتواي اطلاعاتي آنها بيشتر مبتني بر سنجش‌ها و اندازه‌گيري‌هاي جمع‌آوري شده از مكانيسم واقعي تعرق گياهان بوده است.

اما اين مهم كه دانشمندان از گنجاندن اطلاعات گياهي در مدل‌هاي اقليمي چه اهدافي را در سر داشته‌اند بايد گفت اين داده‌ها به منظور طرح بحث و استدلال و همچنين كمك به يافتن دلايلي براي ابعاد كمتر شناخته شده روابط متقابل گياهان و محيط مورد استفاده قرار گرفته اند كه به عنوان مثالي شاخص مي‌توان به بحث درخصوص اين رابطه مهم اشاره كرد كه سطوح بالاتر دي اكسيد كربن باعث مي‌شود گياهان روزنه‌هاي برگي‌شان را ببندند و تعرق آب‌شان را كاهش دهند، بنابراين همچنان كه گياهان آب كمتري را از زمين برداشت و جذب مي‌كنند، سيلان جريان‌هاي داخلي گياه افزايش مي‌يابد.

با اين اوصاف و به‌رغم اهميت موضوع ورود داده‌هاي با ارزش گياهي به محدوده مدل‌هاي آب و هوايي و نقش مهم آنها در نمايش دلايلي براي شناخت بهتر روابط محيطي و ترسيم الگوهاي صحيح پيش‌بيني، اما گويا دانشمندان با مشكلي روبه‌رو هستند. اين مشكل از آنجا ناشي مي‌شود كه داده‌هاي گياهي اوليه كه براي گنجانده شدن در مدل‌هاي آب و هوايي مورد استفاده واقع شدند تنها شمار معدودي از گياهان را پوشش مي‌دهند و از طرفي چنين داده‌هايي نسبت به اين موضوع مهم كه گياهان ـ يا بهتر بگوييم روزنه‌هاي برگي‌شان ـ چگونه به تغييرات حاصله در نور، گرما و دي اكسيد كربن واكنش نشان مي‌دهند، قابل استناد و مبتني بر درك و شناخت عميقي نيست. اين موضوع باعث شده محققان به فكر چاره افتاده و عوض درگير شدن در مدلي با داده‌هاي ابتدايي و نارسا، خواهان اطلاعات افزون‌تري درخصوص رفتار روزنه‌هاي برگي گياهان شوند تا اين‌كه صرفا به داده‌هاي گياهي تجربي اكتفا كنند؛ چرا كه به اعتقاد محققان مكانيسم كاركرد و رفتار روزنه‌هاي دهاني برگ گياهان و رابطه متقابل آنها با شرايط محيطي، كليد اصلي پيش‌بيني درست مدل‌هاي آب و هوايي به شمار مي‌رود و اكنون كه يافته‌هاي آنها گوياي اين قابليت كارآمد است نمي‌توان از كنار توانمندي بالايي كه طبيعت در اختيار ما گذاشته است براحتي گذشت.

از اين رو محققان براي يافتن پاسخ‌هاي بهتر و قابل اطمينان به اجرا و هدايت تحقيقات آزمايشگاهي بسيار دقيقي همت گماشته‌اند كه محور مطالعاتي آن در خصوص نحوه رفتار روزنه‌هاي دهاني برگ گياهان و در نتيجه فرآيند تعرق و تعادل آب درون برگ‌ها و واكنش آنها نسبت به نور جذب شده توسط برگ‌هاست. در اين ميان محققان كشف كرده‌اند كه روزنه‌هاي دهاني برگ‌ها نه تنها در حكم منافذ ساده‌اي در ساختار برگي گياهان محسوب نمي‌شوند، بلكه اين ريز ساختارهاي حياتي به مثابه سنجشگرهاي انرژي خورشيدي به حساب مي‌آيند كه نرخ‌هاي تعرق در برگ گياهان را كنترل مي‌كنند. نكته جالب در پس اين يافته‌هاي ارزشمند كه شرح گزارش آن در شماره تابستان نشريه اقدامات آكادمي ملي علوم آمريكا آمده است از اين واقعيت خبر مي‌دهد كه مشاهدات جديد در مغايرت با مفاهيم رايج فعلي درخصوص نحوه رفتار روزنه‌هاي برگي درباره حس و كنترل فرآيند تعرق است.

اين كشف با ارزش در مورد رفتار روزنه‌هاي برگي گياهان نسبت به عوامل محيطي در حالي مطرح مي‌شود كه از ديرباز تصور دانشمندان و بضاعت دانش گياه‌شناسي بر اين مهم استوار بوده است كه فرآيند فتوسنتز در اصل به ميزان نور موجود در محيط برمي‌گردد. اما اكنون و با نتايج به دست آمده بايد اعتراف كرد كه فرآيند فتوسنتز و مكانيسم‌هاي مرتبط با آن قدري پيچيده‌تر، ماهرانه تر و نافذتر از روندي است كه تاكنون تصور و تعريف مي‌شده است. محققان مطرح مي‌كنند سلول‌هاي محافظي كه در نقش اپراتوري و راه اندازي روزنه‌هاي دهاني برگ گياهان انجام وظيفه مي‌كنند بايد اطلاعات مورد نياز عملياتي خود را از برگ گياه كسب كنند. درواقع آنچه اكنون و به دنبال آشكار شدن كشف جديد محققان مطرح مي‌شود اين واقعيت مهم است كه روزنه‌هاي دهاني برگ گياهان از قرار معلوم كار حياتي و خطير گرفتن و پاسخ‌دهي به سيگنال‌هاي دريافتي را نه تنها در مورد نور خورشيد، بلكه در مورد دي اكسيد كربن و ديگر تغييرات مهم موجود در برگ‌ها نيز انجام مي‌دهند.

محققان معتقدند اهميت اين موضوع تا همين حدي كه فعلا درك شده حاوي يك پيام نويد بخش براي ما و نقطه شروعي براي ساخت و ارائه مدل‌هاي جديد است. چنين مدلي را مي‌توان با هدف نمايش بهتر و كارآمدتر واقعيت با مدل‌هاي آب و هوايي آميخته و يكپارچه‌سازي كرد؛ البته ماحصل كار نسخه كاملي به حساب نمي‌آيد، چون شاخص‌هاي ديگري از جمله تنش خشكي و غلظت‌هاي دي اكسيد كربن نيز وجود دارند كه قرار است به كليت كار وارد شوند. اما با اين اوصاف محققان نسبت به اين موضوع كه رفتار روزنه‌هاي برگي تا چه حد فراگير و جهاني است بسيار خوشبين و مطمئن هستند. به هر حال نبايد فراموش كنيم كه ساختارهاي ظريفي در طبيعت همچون روزنه‌هاي برگي قدمتي 300 ميليون ساله در عالم دارند و جالب توجه‌تر اين كه فسيل روزنه برگي شباهت بسيار زيادي با روزنه‌هاي برگي فعلي جهان دارد.با اين كشف ارزشمند كه از جانب متخصصان دانش هواشناسي زيستي با عناوين تحسين آميزي همچون كار ناب و تحقيق كاملا ژرف روبه‌رو شده است و صد البته با شناخت ژرف‌تر نسبت به ساز و كار و رفتار اين ريز ساختارهاي طبيعت، مي‌توان از هم‌اكنون چشم‌انداز گسترده و اميد بخشي از پيشرفت حوزه‌هاي مختلف دانش را در سايه كمك ارزنده‌اي كه طبيعت در اختيار بشر قرار داده است به نظاره نشست.

مهريار ميرنيا / جام جم

منابع: Discovery‌/ Nature