چگونه جابجایی مرزهای مهاجرت با «دیپلماسی مجازی»
وقتی کشتیهای نهاده قربانی سیاست پولی میشوند
ایران حاضر |
میکروبهایی که بهار را رقم میزنند
پیش از این دانشمندان تصور میکردند خاک در زمستان خواب است. در کتابهای درسی و مقالات علمی، زمستان به عنوان فصل تعلیق حیات توصیف میشد؛ زمانی که فرآیندهای بیولوژیک کند میشوند یا به کلی متوقف میگردند.
تصور عمومی این بود که سرما همه چیز را منجمد میکند و چرخه حیات تا بهار به انتظار مینشیند. اما تحقیقات تازه «پاتریک سورنسن» (Patrick Sorensen)، میکروبشناس خاک در «دانشگاه رودآیلند» (The University of Rhode Island)، و همکارانش تصویری کاملاً متفاوت ترسیم کرده است.
برف مانند پتو و یک عایق حرارتی طبیعی عمل میکند و گرمای تابستان را در دل خاک زندانی میکند. در حالی که دمای هوا میتواند تا منفی سی درجه سانتیگراد کاهش یابد، دمای خاک در زیر برف اغلب نزدیک به صفر باقی میماند. همین گرمای اندک برای زنده نگهداشتن اجتماع عظیمی از میکروبها کافی است. به گزارش سایت «اِرف» (Earth) میکروبهایی که برگهای ریخته، ریشههای مرده و بقایای گیاهی را میبلعند و آنها را به نیتروژن، فسفر و سایر مواد مغذی تبدیل میکنند. این مواد مغذی تا بهار در خاک ذخیره میشوند و درست وقتی درختان و گیاهان برای بیدار شدن و رشد سریع آماده میشوند، در دسترسشان قرار میگیرند.
این هماهنگی ظریف که حاصل میلیونها سال تکامل است، هر ساله در جنگلها و مراتع سراسر جهان تکرار میشود، اما حالا تغییرات اقلیمی نظم آن را برهم زده است.
شهر زیرزمینی و دنیای پنهان زیر پای ما
برای درک اهمیت این کشف، باید نخست مقیاس پدیده را درک کنیم. در هر گرم خاک، بین صد میلیون تا یک میلیارد باکتری، هزاران زندگی میکنند. این عدد به این معناست که در زیر هر متر مربع خاک جنگل، جمعیتی از میکروارگانیسمها زندگی میکنند که از جمعیت انسانهای روی کره زمین بیشتر است. این جامعه عظیم میکروبی در طول زمستان نه تنها غیرفعال نیست، بلکه به شدت مشغول بازیافت مواد آلی است.
پژوهشگران با استفاده از تکنیکهای پیشرفته، موفق به شناسایی گروههای مختلف میکروبی شدهاند که هر کدام در بازه زمانی مشخصی از زمستان و بهار فعال میشوند. این کشف نشان میدهد که فعالیت میکروبی در زیر برف نه یک فرآیند ساده و یکنواخت، بلکه یک اجرای هماهنگ و چندبخشی است.
سه گروه میکروبی نظم طبیعت را حفظ میکنند
بر اساس مقاله منتشر شده در ژورنال «نیچر میکروبیولوژی» (Nature Microbiology)؛ پژوهشگران دریافتهاند که میکروبهای خاک مانند شیفتهای کاری در یک کارخانه بیوقفه فعالیت میکنند و هر فصل، گروه جدیدی از آنها مسئولیت را به دست میگیرد.
گروه اول: میکروبهای سرمادوست که در عمیقترین روزهای زمستان فعالند. این باکتریها و قارچها برای فعالیت در دمای نزدیک به صفر درجه تکامل یافتهاند و آنزیمهای ویژهای تولید میکنند که در سرمای شدید کارایی خود را حفظ میکنند. آنها مشغول تجزیه سلولز، لیگنین و سایر ترکیبات پیچیده موجود در بقایای گیاهی هستند. این فرآیند آهسته، اما پیوسته، طی زمستان ادامه مییابد و حجم عظیمی از کربن و نیتروژن آلی را آزاد میکند.
گروه دوم: متخصصان دوره ذوب برف که فقط در پنجره زمانی کوتاه میان آب شدن برف و گرم شدن خاک ظاهر میشوند. این گروه که تا پیش از این پژوهش ناشناخته مانده بودند، میکروبهایی هستند که در شرایط اشباع آب و دمای نزدیک به صفر به اوج فعالیت خود میرسند. آنها از مواد مغذی تازه آزادشده بهره میبرند و با سرعتی حیرتانگیز تکثیر میشوند. جمعیت آنها در عرض چند روز میتواند دهها برابر افزایش یابد و سپس زمانی که منابع غذایی کاهش مییابد، به همان سرعت فروکش میکند. همین مرگ و میر جمعیتی، موجی از نیتروژن را به صورت ناگهانی در خاک آزاد میکند.
گروه سوم: میکروبهای بهاری که با گرم شدن خاک تا دمای بالای پنج درجه فعال میشوند. نقش این گروه تبدیل نیتروژن آلی و آمونیوم به نیترات است؛ فرمی از نیتروژن که ریشههای گیاهان به راحتی میتوانند جذب کنند. این گروه دقیقاً زمانی فعال میشود که درختان جوانه میزنند و به حجم عظیمی از نیتروژن برای رشد برگها و شاخههای جدید نیاز دارند.
سورنسن در اینباره میگوید: «ما از اینکه چقدر بازیافت نیتروژن آلی در این جمعیت عظیم میکروبی نقش محوری دارد، شگفتزده شدیم. این نشان میدهد که چرخه نیتروژن در زمان ذوب برف صرفاً توسط چند واکنش معدنی ساده هدایت نمیشود، بلکه محصول تعاملات پیچیده میان میکروبها، مواد آلی و شرایط متغیر محیطی است.»
شکنندگی یک سیستم میلیونساله
اهمیت این کشف زمانی عمیقتر میشود که بدانیم این سیستم ظریف و هماهنگ در حال فروپاشی تدریجی است. دادههای جمعآوریشده از ایستگاههای تحقیقاتی در سراسر جهان نشان میدهد که الگوهای برفریزی در نیم قرن گذشته به شدت تغییر کرده است.
در منطقه در «کلرادو» (Colorado) که بخشی از این پژوهش در آن انجام شده، ذوب برف نسبت به پنجاه سال پیش حدود سه هفته زودتر رخ میدهد. این سه هفته اختلاف زمانی، معادل سه هفته ناهماهنگی میان تولید مواد مغذی توسط میکروبها و آمادگی گیاهان برای جذب آنهاست.
اما مشکل تنها زودتر آب شدن برف نیست. در بسیاری از مناطق، پوشش برف نازکتر شده و در برخی زمستانها تقریباً به طور کامل غایب است. برف نازکتر به معنای عایق حرارتی ضعیفتر است. خاک بدون پوشش کافی برف بسیار عمیقتر یخ میزند و میکروبهایی که برای دمای نزدیک به صفر تکامل یافتهاند، در سرمای بیست درجه زیر صفر میمیرند یا به خواب اجباری فرو میروند.
حتی زمانی که میکروبها زنده میمانند، تغییر زمان ذوب برف چرخه ظریف همکاری آنها را برهم میزند. اگر برف زودتر آب شود، موج جمعیتی میکروبهای متخصص ذوب برف نیز زودتر رخ میدهد و نیتروژن ذخیره شده هفتهها پیش از بیدار شدن ریشهها آزاد میشود. این نیتروژن که قرار بود خوراک بهار باشد، زودتر آزاد میشود و پیش از آنکه ریشهها بیدار شوند، باران آن را به رودخانهها میبرد یا به صورت گاز در هوا ناپدید میشود.
از خاک ضعیف تا آتشسوزیهای ویرانگر
این پدیده که دانشمندان آن را «عدم همزمانی» مینامند، پیامدهای زنجیرهای و گاه غیرمنتظرهای دارد. خاکی که نیتروژن خود را از دست بدهد، حاصلخیزی کمتری خواهد داشت. درختان در چنین خاکی کندتر رشد میکنند، برگهای کوچکتر تولید میکنند و کربن کمتری از جو جذب میکنند.
اما مهمتر از کاهش رشد، افزایش آسیبپذیری است. درختان ضعیف شده در برابر آفات و بیماریها مقاومت کمتری دارند. پژوهشهای پیشین نشان دادهاند که کمبود نیتروژن، تولید ترکیبات دفاعی در درختان را کاهش میدهد و آنها را در برابر سوسکهای پوستخوار و قارچهای بیماریزا آسیبپذیرتر میکند.
این درختان ضعیفتر، خشکتر نیز هستند. آنها آب کمتری در بافت خود ذخیره میکنند و در فصل خشک، سریعتر به مشتعلشوندهترین نوع سوخت تبدیل میشوند. ارتباط میان کمبود نیتروژن خاک و افزایش شدت آتشسوزیهای جنگلی، یکی از یافتههای نگرانکننده پژوهشهای اخیر است.
سورنسن هشدار میدهد: «این تغییرات تلخ در محیط زیست ما احتمالاً در طول زندگی بسیاری از ما رخ خواهد داد، نه در آیندهای دور. این میتواند بر سلامت جنگلها چه در غرب و چه در شرق آمریکا تأثیر منفی بگذارد؛ برای مثال، افزایش دفعات آتشسوزی در غرب یا شیوع بیشتر پاتوژنهای درختی در جنگلهای شرق.»
آب؛ مقصد نهایی نیتروژن گمشده
بخشی از نیتروژنی که از چرخه خارج میشود، راهی آبهای سطحی میشود. بر اساس تعاریف منتشر شده در سایت «ساینس دایرکت» (Science Direct)؛ این انتقال نیتروژن از خاک به رودخانهها و دریاچهها پدیدهای به نام «اوتریفیکاسیون» (Eutrophication) یا غنیشدگی بیش از حد آبها یا حتی «پر غذایی» را تشدید میکند. نیتروژن اضافی در آبها باعث رشد انفجاری جلبکها میشود و وقتی این جلبکها میمیرند و تجزیه میشوند، اکسیژن آب مصرف میشود و ماهیها و سایر موجودات آبزی خفه میشوند.
این فرآیند که پیش از این بیشتر به مصرف کودهای شیمیایی در کشاورزی نسبت داده میشد، اکنون در مناطق جنگلی دور از زمینهای کشاورزی نیز مشاهده میشود. پژوهشگران هشدار میدهند که تغییر اقلیم از طریق برهم زدن چرخه طبیعی نیتروژن، حتی جنگلهای دستنخورده را به منابع آلودگی آب تبدیل میکند.
این میکروبها میلیاردها سال است که روی زمین زندگی میکنند. آنها پیش از گیاهان، پیش از دایناسورها و پیش از انسانها اینجا بودند. آنها دورههای یخبندان و گرمایش جهانی را پشت سر گذاشتهاند. اما تغییراتی که اکنون با سرعتی بیسابقه در حال رخ دادن است، حتی این میکروبهای باستانی تکامل را نیز به چالش کشیده است.
پاتریک سورنسن پیشنهادی جالب دارد: «دفعه بعد که با اسکی یا کفش برفی از میان جنگلی عبور میکنید، لحظهای توقف کنید و به یاد بیاورید که یک جامعه میکروبی نیرومند و فعال در زیر برف زندگی میکند و احتمالاً در همان لحظه در حال شکوفایی است.»
آرامش به معنای سکون نیست. در خاک، زندگی مشغول شیفت شب است و زمین را برای هر آنچه در پی میآید آماده میکند. اما برای اولین بار در میلیونها سال، این شیفت شب ممکن است پیش از آمدن صبح به پایان برسد.
انتهای پیام/
