كيف يتشكل المطر بشكل طبيعي

تقريبا كل شيء “سيء” له دور “جيد” مماثل ، والبكتيريا ، Psudomonas syringae ، ليست استثناء. لقد حارب المزارعون على مدى دهور ما يسمونه “البقع السوداء” على الطماطم والمحاصيل الأخرى ، دون أن يدركوا أن البكتيريا التي اعتقدوا أنها تسببت فيها هي منشئ أساسي للمطر. بعبارة أخرى ، لقد قمنا بقتل البكتيريا المسببة للتساقط حتى تتمكن المحاصيل من الازدهار ، مع تقليل فرص هطول الأمطار والصقيع والثلوج في الوقت نفسه

سيودوموناس سيرينجاي حدد الدكتور ليندو ، أخصائي علم أمراض النبات بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، لأول مرة Pseudomonas syringae كنواة جليد بيولوجية خلال دراساته العليا في السبعينيات. اكتشف أن البكتيريا تنتج نوعا من “البروتين” (تنوي نشط للثلج) ، والذي يعمل على تجميد الماء وتنعيم جلد النباتات ، وبالتالي يمكن للبكتيريا حفر ثقوب تحتها لامتصاص العصير. لكن التجميد لا يتوقف عند هذا الحد. أينما ذهبت البكتيريا ، ستتحمل معهم عملية التجميد. تساعد القدرة على نواة الجليد في Pseudomonas syringae النباتات على الصقيع. بحوث هطول الأمطار أظهرت الدراسات الحديثة التي أجراها علماء الأرصاد الجوية وعلماء أمراض النبات أن Pseudomonas syringae تلعب دورًا مهمًا في تكوين جميع أشكال هطول الأمطار (قطرات المطر والبرد والثلج). في عام 1982 ، لاحظ راسل شنيل ، الذي كان يدرس في جامعة كولورادو في ذلك الوقت ، أن إحدى مزارع الشاي في غرب كينيا تنخفض فيها البرد 132 يومًا في السنة. وجد أن البَرَد يتكون حول جزيئات صغيرة تحمل Pseudomonas syringae ، والتي تم طردها بواسطة جامعي الشاي في الحقل. البكتيريا المسببة للمطر Pseudomonas syringae. كيف يتشكل المطر؟ في عام 2008 ، اكتشف عالم الأحياء الدقيقة في جامعة ولاية لويزيانا أن 70-100٪ من لب الجليد في الثلج الطازج في مونتانا وأنتاركتيكا بيولوجي. في مايو 2012 ، وجد باحث في جامعة ولاية مونتانا تركيزًا عاليًا من البكتيريا في البَرَد في الحرم الجامعي. بناءً على هذا الدليل وغيره من الأدلة التي تم جمعها ، يريد العلماء الآن معرفة ما إذا كان هناك نظام بيئي كامل للبكتيريا التي تصنع المطر والتي تعيش وتتكاثر في الستراتوسفير. حتى الآن ، تم إجراء معظم الأبحاث بواسطة علماء الأحياء النباتية ، لكن نتائجهم تثير اهتمام علماء فيزياء الغلاف الجوي. في الوقت الحاضر ، يدرس ما لا يقل عن 30 عالمًا من جميع أنحاء العالم دور البكتيريا في تكوين مياه الأمطار. وتكهنوا بأن هطول الأمطار قد يكون ناتجًا عن الإنتاج المتعمد لنوى جليدية بيولوجية معروفة (مثل Pseudomonas syringae). إذا “نمت” البكتيريا في مكان جاف ، فإن الرياح ستحمل عددًا كبيرًا من المستعمرات ، لأن Pseudomonas syringae يمكن أن تعمل كمبرد ، وسيتكثف بخار الماء حول قطرات المطر (أو البرد). على الرغم من أنه عندما يكون الطقس باردًا بدرجة كافية ، فإن مياه الأمطار ستتشكل حول جزيئات الغبار والرماد البركاني وجزيئات الملح ، نظرًا لبروتينها المتأصل ، فإن Pseudomonas syringae ستبرد البخار لترسب في درجات حرارة أعلى. وفقًا للدكتور سنو من جامعة مونتانا ، يمكن لنوع واحد من البكتيريا أن يصنع ما يكفي من البروتين لتكوين 1000 بلورة ثلجية.

بحوث التكنولوجيا الحيوية

فيما يبدو حالة أخرى من التخصص الانفصالي ، كان علماء الزراعة يدرسون سلالة P. syringae التي تنمو على نباتات الطماطم (من وجهة نظر زراعية) لمعرفة ما إذا كانت تتكرر باستمرار ، حتى بعد تطبيقات المبيدات القوية وتطورها. من الطماطم المعدلة وراثيًا ، تظهر قدرة لا تصدق على التكيف ، أو إذا كانت بكتيريا مختلفة تمامًا تظهر في كل مرة.

قرروا أن البكتيريا تتغير وتتكيف بسرعة لتتغلب على العقبات الموضوعة في طريقها. ويحذر هؤلاء العلماء العالم من أن “.. متغيرات جديدة من العوامل الممرضة ذات الفوعة المتزايدة تنتشر في جميع أنحاء العالم دون أن يتم ملاحظتها ، مما يشكل تهديدًا محتملاً للأمن البيولوجي.”

طماطم صحية غير متأثرة بالبقع البكتيرية.

البكتيرية شبيك ، كما يطلق عليها عادة في نبات الطماطم.

يتمثل حلهم في تحطيم “العامل الممرض” بشكل أكبر ، وتحديد ميزاته بشكل أكثر دقة ، ومعرفة من أين أتى ، ومن أين ينتشر ، وما الذي يمكن فعله للتدخل في الانتشار ، و / أو محاولة صنع طماطم التي هي أكثر مقاومة. من بين كل هذه الخيارات ، يبدو لي أن الخيار الأخير فقط له صلاحية. . . طالما أن المستعمرات البكتيرية يمكن أن تنمو في مكان آخر.

لحسن الحظ ، هناك العديد من النباتات البديلة لـ P. syringae لتتغذى عليها. نبات الشاي هو واحد من 50 نباتًا آخر حدده المزارعون حتى الآن (التبغ والزيتون والفول والأرز وغيرها). تسمى نتيجة نويات الجليد البيولوجية التي تستعمر على الشاي “مرض اللفحة الجرثومية” ، ولكن العملية في الأساس هي نفسها التي تحدث مع نبات الطماطم.

يتسبب نشاط النواة الجليدية لبكتيريا P. syringae في تجميد الماء على أوراق النبات أو الفاكهة ، مما يضعف الغطاء الواقي ، مما يسمح للبكتيريا بالحفر والتغذية والتكاثر. هذا يخلق نفس البقع السوداء الرطبة والضعيفة على أوراق الشاي والسيقان كما يحدث في الطماطم. مع نمو المستعمرة البكتيرية ، يسقط الكثير منها في التربة ، حيث تحركها الرياح أو أقدام المسافرين أو الجامعين – ربما يعطي مصداقية لفعالية رقصات المطر.

أعطى العلماء كل نبات “مسار” تسميته الفرعية (P. syringae pv. tomato ، P. syringae pv. theae) ، لكن وفقًا لويكيبيديا ، لا يعرفون حتى الآن ما إذا كان كل باثوفار قد تم تكييفه للبقاء على قيد الحياة فقط نوع النبات ، أو إذا كانت جميعها نفس البكتيريا التي تتغذى على العديد من المضيفين. تظهر جميعها نفس السمات وتوجد في جميع أنحاء العالم ، على الأرض وفي الجو.

تسمى نفس الحالة على النباتات الأخرى: البقعة البنية ، ولفحة الهالة ، والتقرح البكتيري ، وتقرح النزيف ، وبقع الأوراق ، واللفحة البكتيرية ، لأولئك منكم الذين يتعرفون على أمراض النبات.

  • فريق البحث يكشف حيل التجارة لمسببات أمراض الطماطم | Seed Daily
    Blacksburg، VA (SPX) 09 تشرين الثاني (نوفمبر) 2011 – على مدى عقود ، حاول العلماء والمزارعون فهم كيف يستمر العامل الممرض البكتيري في إتلاف الطماطم على الرغم من المحاولات الزراعية العديدة للسيطرة على انتشاره.
  • مخطط تفاعل نبات Pseudomonas للنباتات التي توجد عليها بكتيريا P. syringae بشكل شائع ، جنبًا إلى جنب مع أسماء “المرض”.

صنع الغيوم

على الرغم من استمرار هطول الأمطار والثلوج ، أصبحت الأحداث أكثر تطرفاً والمواقع أكثر استقطابًا – مع هطول أمطار غزيرة حيث تسمح الظروف المادية بذلك والجفاف حيث لم يعد كذلك. قد يكون هذا جزئيًا بسبب انخفاض الموائل للبكتيريا المسببة للمطر. في الماضي ، كان بوسع P. syringae التكاثر أينما أراد وخلق المطر في أي مكان تتكاثر فيه. هذه القدرة لا تزال موجودة ، لكن احتمالها أقل بكثير ، حيث تختفي النباتات المضيفة أو محمية بالمبيدات. يوضح الرسم البياني التالي بعض الأمثلة على كيفية تدمير النشاط البشري لموائل P. syringae:

كيف يمكننا تعزيز ، أو على الأقل إعادة التوازن ، قدرة الطبيعة على تكوين غيوم ببكتيريا يحتقرها مزارعونا؟ أحد الاحتمالات الجيدة هو اختيار موقع محدد – لنقل جزيرة – على الجانب المواجه للريح من الأراضي الجافة لزراعة البكتيريا. دعه يتكاثر في نباتاته المفضلة هناك وقياس ما يحدث عندما تهب رياح جيدة. ثم انظر لترى متى وأين تمطر على البر الرئيسي القريب.

توازن الطقس

هذا هو الهدف النهائي: الحصول على توازن في المناطق الأحيائية في كل قارة مع وجود أمطار كافية لدعمها. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لأستراليا مدن خضراء وصحراء وغابة وأراضي عشبية ومناظر بحرية ، بدلاً من أن تكون في الأساس صحراء عملاقة محاطة بالمحيط مع غابة صغيرة في الشمال. سيتمكن جميع مواطنيها من الوصول إلى مياه الشرب من المياه الجوفية والأمطار و / أو بحيرة عملاقة في الداخل.

لن يكون الإنسان تحت رحمة الطقس ، ولكنه سيكون قادرًا على التنبؤ بموعد هطول الأمطار ومكانه تقريبًا. لن يكون هناك المزيد من الحروب على أساس ندرة المياه (على الرغم من أنها قد تكون بسبب أشياء أخرى). سيكون لكل من فلسطين والأردن وباكستان مصادر المياه الخاصة به ، وكذلك إسرائيل والهند.

قد تقلب البشرية الموازين من تحديد Pseudomonas syringae على أنها “سيئة” إلى التعرف على الطبيعة البناءة الأساسية لهذه البكتيريا المسببة للمطر وربما العديد من الأشياء الأخرى التي وصفناها بأنها “سيئة” أيضًا. حيثما يوجد شيء سيء ، هناك دائمًا خير. نحن بحاجة إلى البحث في كثير من الأحيان عن الجانب البناء والمفيد لما أطلقناه منذ زمن طويل على “الآفات”.

مستقبل Pseudomonas Syringae

واصل الدكتور ليندو تجاربه مع P. syringae ، واكتشف لاحقًا بكتيريا متحولة أطلق عليها سلالة “Ice-minus” ، ثم قام بتكرار نفسه عن طريق تجربة الكائنات المعدلة وراثيًا. عند اختبارها على عدة محاصيل مختلفة ، عملت السلالة الطافرة على منع النباتات من التجمد حتى أثناء الطقس البارد. هذه أخبار جيدة لمزارع المصانع. ومع ذلك ، بالنسبة لأي شخص يعتمد على هطول الأمطار ، بما في ذلك المزارعين ، قد لا يكون هذا خبرًا جيدًا. إذا كانت السلالة تتنافس بشكل جيد مع P. syringae لإخراجها ، فقد تخلق مشاكل خطيرة مع الطقس.

يؤدي الصقيع في الطقس البارد والجليد البكتيري إلى تدمير المحاصيل ، لكن المحاصيل لا يمكن أن تعيش على الإطلاق بدون المطر والثلج الناتج عن البكتيريا التي تتكون من نواة الجليد. يعد استمرار التجريب أمرًا ضروريًا لزيادة فهمنا للدور الذي تلعبه P. syringae داخل الدورة الهيدرولوجية ، ولمعرفة كيف يمكننا تعزيز ، بدلاً من تدمير ، قدرتها على خلق المطر عند الحاجة.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول