كيف تتواصل النباتات مع جيرانها كيميائيًا.. النباتات تتحدث بروائحها

النباتات قد تبدو صامتة، لكن مجتمعاتها تتواصل باستمرار.

بدلاً من الصوت أو الحركة، تتبادل النباتات المعلومات من خلال الروائح الكيميائية المنبعثة من أوراقها وزهورها وجذورها.

في المروج، تمتزج العديد من الروائح لتشكل لغة غير مرئية.

وتُظهر الأبحاث أن التنوع النباتي يؤثر بشكل كبير على غنى وقوة هذه اللغة الكيميائية.

الروائح النباتية تدعم النظم الحية

تطلق النباتات مركبات عضوية متطايرة توجه التفاعلات مع الحشرات والميكروبات والنباتات المجاورة.

بعض الروائح تجذب الملقحات مثل النحل، بينما تبعد أخرى الحشرات التي تتغذى على الأوراق. كما ترسل بعض الإشارات تحذيرات للنباتات المجاورة لتستعد للدفاع مسبقًا.

تؤثر الروائح أيضًا على حياة التربة؛ فالميكروبات والفطريات تستجيب للإشارات الكيميائية الصادرة فوق وتحت الأرض، ويعزز هذا التواصل الصحي دورة المواد الغذائية ونمو النباتات واستقرار النظم البيئية.

قامت فريق بحث بقيادة سيبيل أونسكر في معهد ماكس بلانك لعلم البيئة الكيميائي بدراسة تأثير التنوع النباتي على إطلاق الروائح عبر المجتمعات النباتية الكاملة وداخل النباتات الفردية.

الدراسة منشورة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.

“فهم كيفية تغير إشارات النبات الكيميائية مع التنوع النباتي في بيئته يساعدنا على إدراك فقدان التنوع البيولوجي على أنه أكثر من مجرد فقدان أنواع، بل يغير التواصل الكيميائي في النظام البيئي بأكمله”، قالت أونسكر.

الإشارات في النظم البيئية الحقيقية

تجري معظم الدراسات النباتية في المختبرات أو البيوت الزجاجية، حيث تقل التفاعلات الطبيعية، بينما تقدم المروج صورة مختلفة؛ إذ تنمو النباتات متقاربة وتتشارك الحشرات والكائنات الدقيقة والضوء والهواء. كل نبات يتعرض لإشارات من العديد من الجيران في آن واحد.

استخدم الباحثون تجربة يينا الطويلة المدى في المروج، والتي تشمل قطع أراضي تحتوي على نوع نبات واحد وأخرى تحتوي على عدة أنواع معًا. وتتيح هذه الظروف ظهور السلوك الطبيعي للنباتات.

“أردنا في تجاربنا أن تشمل أكثر من نبات أو اثنين، كما هو شائع في المختبرات”، قالت الكاتبة الأولى للدراسة باميلا ميدينا فان بيركوم، وأضافت “في النظم البيئية الطبيعية، تعيش النباتات في مجتمعات متنوعة وتتفاعل مع العديد من النباتات والحشرات والميكروبات. وقدمت تجربة يينا الظروف المثالية لأبحاثنا.”

قياس الروائح النباتية

يعد قياس الروائح في الهواء الطلق تحديًا، إذ يحمل الرياح الروائح بعيدًا بسرعة. وللتغلب على هذه المشكلة، بنى الباحثون أقفاصًا شفافة تغطي قطع الأراضي، تسمح بمرور ضوء الشمس بينما تحبس الروائح داخلها، كما استخدمت أكياس أصغر لتغطية النباتات الفردية.

استخدمت الأدوات الكيميائية لتحديد أكثر من مئة مركب عطري أطلقته المجتمعات النباتية، وشكلت التربينات ومركبات الأوراق الخضراء جزءًا كبيرًا من هذه المزيجات.

مزيد من النباتات = روائح أغنى

أظهرت النتائج نمطًا واضحًا؛ المروج ذات الأنواع النباتية المتعددة أطلقت كميات أكبر من الروائح وأنتجت أنواعًا أكثر من المركبات العطرية.

كل نوع نباتي أضاف مركبات فريدة، وظهرت مركبات نادرة بكميات صغيرة لكنها زادت التعقيد الكيميائي. ويؤثر التنوع الكيميائي حتى في الإشارات الصغيرة على سلوك الحشرات، والدفاع النباتي، والتواصل على مسافات بعيدة.

أنتجت المروج الغنية بالأنواع خلطات عطرية أطول وأكثر تنوعًا مقارنة بالمجتمعات النباتية البسيطة، كما شكلت تركيبة المجتمع النباتي إطلاق الروائح، حيث أطلقت قطع الأراضي التي يهيمن عليها العشب مستويات عالية من التربينات، مؤثرة على إنتاج الروائح في جميع النباتات المحيطة.

النباتات تؤثر على جيرانها

استخدم الباحثون نبات البلانتاجو (Ribwort plantain) كنموذج، لم يغير التنوع النباتي مباشرة إطلاق الروائح من هذا النبات، لكن الإشارات الكيميائية المحيطة لعبت دورًا كبيرًا.

مستويات عالية من مركبات الأوراق الخضراء في النباتات المجاورة قللت من إطلاق الروائح في البلانتاجو، بينما زادت مستويات التربين في البيئة المحيطة تنوع الروائح داخل النبات.

قد يقلل التشارك في الإشارات الكيميائية الحاجة إلى إرسال إشارات قوية بشكل فردي، كما قد تؤدي كثافة الروائح إلى تقليل وضوح الإشارة، مما يشجع على استجابات أكثر هدوءًا، ويحدث التواصل بين النباتات على مستوى المجتمع وليس بين نباتين فقط.

الإشارات تقلل الضرر

أظهرت المجتمعات النباتية الغنية بالروائح انخفاضًا في تغذية الحشرات وتقليل الضرر الناتج عن الأمراض، قللت مركبات الأوراق الخضراء نشاط الحشرات، بينما خفضت البيئات الغنية بالتربين الضرر الناتج عن مسببات الأمراض.

إذ تساعد التعرضات الروائحية النباتات على الاستعداد للتهديدات قبل حدوث الضرر.

قد تربك الخلطات العطرية المعقدة الحشرات والمتطفلين المتخصصين الذين يعتمدون على إشارات واضحة، في حين تستجيب الكائنات المفيدة بشكل أقوى للإشارات الكيميائية المتنوعة.

التواصل النباتي والتنوع البيولوجي

يؤدي فقدان الأنواع النباتية إلى تقليل التنوع الكيميائي، ما يضعف التواصل في النظم البيئية، وقد يزيد ذلك من أضرار الآفات ويعطل علاقات النباتات بالميكروبات.

“للتنوع النباتي تأثير مباشر على التطور المشترك بين الأنواع، واستقرار النظم البيئية، وحفظ الطبيعة. فقدان التنوع البيولوجي يمكن أن يعرقل التفاعلات المرئية وغير المرئية بين الأنواع”، قالت أونسكر.

يمكن للممارسات الزراعية المستدامة مثل زراعة محاصيل مختلطة، وأشرطة الأزهار، وتقليل استخدام المبيدات أن تساعد في استعادة نظم الإشارات الطبيعية.

يشكل التنوع النباتي النظم البيئية بطرق مرئية وغير مرئية، حيث تربط الإشارات العطرية النباتات والحشرات والميكروبات والتربة في شبكات حية. وتُظهر هذه الدراسة أن التنوع البيولوجي عامل رئيسي في التواصل الكيميائي.