اکوفیزیولوژی گیاهی (جلد دوم)

در دهه‌ای که از زمان اولین ویراست این کتاب گذشته است، محیط زیست جهانی به‌سرعت تغییر کرده است. حتی راسخترین «انکارکنندگان» مجبور شده‌اند بپذیرند که افزایش غلظت کربن دیوکسید جوّ و گرم شدن جهانی چالشی جدی بر حیات بر روی کره زمین تحمیل کرده است. متأسفانه این پذیرش بر اثر وقایع فاجعه‌بار پدید آمده است و نه بنابر هشدارهای خردمندانه جامعه علمی که از دیرباز داده شده است. به نظر می‌رسد باور رو به رشدی وجود دارد که «فناوری» ما را از پیامدهای ناگوار یک سیاره گرمتر و آب و هوای بی‌ثبات آن حفظ خواهد کرد. این امید، که در نهایت ممکن است ثابت شود چیزی جز یک خیال واهی نیست، در واقع با محیط ساخته‌شده و امور انسانی ارتباط دارد. منابع جایگزین انرژی که با کارایی بیشتر استفاده می‌شوند، در کانون چنین امیدهایی قرار دارند؛ حتی روشهای جایگزین تولید غذا یا به‌دست آوردن آب نیز شاید ممکن باشد. برای گیاهان، اما، هیچ راهی نیست مگر استفاده از نور خورشید و تثبیت کربن و گرفتن آب از خاک (در گسترۀ معینی از شرایط محیطی، این فرایندها هم‌اکنون با استانداردهای صنعتی کارایی چشمگیری دارند). آیا ما می‌توانیم با فناوری از مسائلی که گیاهان در محیطهای بی‌ثبات، طوفانی‌تر، گرمتر، خشکتر، یا شورتر با آنها مواجه خواهند شد راه به در بریم؟ تغییر اقلیم ماهیت اصلی تنشهایی را که گیاهان باید تحمل کنند تغییر نخواهد داد، اما سبب وقوع آنها در مکانهایی خواهد شد که پیش از این تأثیر این تنشها در آنجا اندک بوده است، و بنابراین انواع گونه‌ها و پوشش گیاهی را در معرض رخدادهای شدیدتر تنش قرار خواهد داد که قادر به تحمل آن نیستند. مقیاس زمانی تغییر اقلیم سریع‌تر از آن است که بتوان منتظر تکامل راه‌حلهایی برای مسائل بود. بنا به دلایل متعدد، به‌نظر می‌رسد دورنماهای مدیریت تغییر در کشاورزی بسیار بهتر باشد تا در جنگلها یا در جوامع گیاهان وحشی. این امکان هست که با دستورزی ژنتیکی تا حد چشمگیری در فرایندهای معمول تغییر تکاملی مداخله کرد. غربالگری گسترده جهشهای تصادفی در یک گونۀ هدف همچون Arabidopsis thaliana می‌تواند ژنهایی را آشکار کند که در آزمونهای نسبتاً ساده‌شدۀ تنش به گیاهان امکان زنده ماندن می‌بخشند. این اولین مرحله از مراحل متعدد است، ولی در نهایت این مراحل تأثیرشان را عمدتاً بر گیاهان کشاورزی و صنعتی خواهند گذاشت. تلاشهای پژوهشی عظیمی در این حوزه در دست اجراست و امید زیادی به دستاوردهای آن وجود دارد. بخش بزرگ این تلاشها با ارجاع اندکی به فیزیولوژی یا زیست‌شیمی گیاهی انجام شده است و ماهیتی تجربی دارد. می‌توان بی‌اشتیاقی را در مورد فیزیولوژی گیاهی احساس کرد زیرا در تعریف کردن تحمل به‌تنش بسیار کُند بوده است، و این باور هست که اگر ژنی را بتوان یافت که تحمل به تنش را به گیاه ببخشد، و بتوان آن را به یک گونه مورد علاقه انتقال داد، دیگر چندان اهمیت ندارد که بدانیم این ژن در کارکردهای گیاه چه نقشی دارد. چنین راهبردی بیشتر در جهت کسب نتیجه است تا درک سازوکارها، حتی به‌رغم اینکه فناوری برای اکولوژی فیزیولوژیکی وجود دارد؟ پاسخ شاید فلسفی باشد. پیشرفت در طی قرنها به تکامل تدریجی شناخت ما از حقایق بنیادین درباره گیتی و جهان ما وابسته است. کشف علمی همواره از وجه خوش‌شانسی خود سود برده است، اما اگر صرفاً به نتایج آزمون و خطا اکتفا می‌کردیم در جایی که امروزه هستیم قرار نداشتیم. منطقی است که بپرسیم چه عواملی تحمل به تنش یک گونه معین را محدود می‌کند. برای پاسخ به این پرسش ابتدا باید بدانیم گیاه چگونه «عمل می‌کند»؛ به‌طور کلی بخش عمده این دانش در دسترس است، اما این دانش مبتنی بر تعداد نسبتاً اندکی از گونه‌های مدل است که معمولاً به‌دلیل سهولت کار با آنها در شرایط آزمایشگاهی یا به‌دلیل اهمیت اقتصادی آنها انتخاب شده‌اند. مؤلفان این کتاب علاوه بر توصیف فیزیولوژی بنیادی گیاهان، می‌خواهند به پرسشهای دشوارتری دربارۀ تفاوتهای بین گونه‌ها با توجه به متغیرهای محیطی پاسخ دهند. مؤلفان نخستین کسانی‌اند که می‌پذیرند مطالعات جامع نسبتاً اندکی در زمینۀ فیزیولوژی و زیست‌شیمی مقایسه‌ای در دسترس است. تنها در مواردی اندک واقعاً می‌دانیم یک گونه، یا یک ژنوتیپ در کشاورزی، چگونه مهارت بقا یا رشد و نمو در شرایطی را کسب می‌کند که دیگر گیاهان در آن شرایط از بین می‌روند.در دهه‌ای که از زمان اولین ویراست این کتاب گذشته است، محیط زیست جهانی به‌سرعت تغییر کرده است. حتی راسخترین «انکارکنندگان» مجبور شده‌اند بپذیرند که افزایش غلظت کربن دیوکسید جوّ و گرم شدن جهانی چالشی جدی بر حیات بر روی کره زمین تحمیل کرده است. متأسفانه این پذیرش بر اثر وقایع فاجعه‌بار پدید آمده است و نه بنابر هشدارهای خردمندانه جامعه علمی که از دیرباز داده شده است. به نظر می‌رسد باور رو به رشدی وجود دارد که «فناوری» ما را از پیامدهای ناگوار یک سیاره گرمتر و آب و هوای بی‌ثبات آن حفظ خواهد کرد. این امید، که در نهایت ممکن است ثابت شود چیزی جز یک خیال واهی نیست، در واقع با محیط ساخته‌شده و امور انسانی ارتباط دارد. منابع جایگزین انرژی که با کارایی بیشتر استفاده می‌شوند، در کانون چنین امیدهایی قرار دارند؛ حتی روشهای جایگزین تولید غذا یا به‌دست آوردن آب نیز شاید ممکن باشد. برای گیاهان، اما، هیچ راهی نیست مگر استفاده از نور خورشید و تثبیت کربن و گرفتن آب از خاک (در گسترۀ معینی از شرایط محیطی، این فرایندها هم‌اکنون با استانداردهای صنعتی کارایی چشمگیری دارند). آیا ما می‌توانیم با فناوری از مسائلی که گیاهان در محیطهای بی‌ثبات، طوفانی‌تر، گرمتر، خشکتر، یا شورتر با آنها مواجه خواهند شد راه به در بریم؟ تغییر اقلیم ماهیت اصلی تنشهایی را که گیاهان باید تحمل کنند تغییر نخواهد داد، اما سبب وقوع آنها در مکانهایی خواهد شد که پیش از این تأثیر این تنشها در آنجا اندک بوده است، و بنابراین انواع گونه‌ها و پوشش گیاهی را در معرض رخدادهای شدیدتر تنش قرار خواهد داد که قادر به تحمل آن نیستند. مقیاس زمانی تغییر اقلیم سریع‌تر از آن است که بتوان منتظر تکامل راه‌حلهایی برای مسائل بود. بنا به دلایل متعدد، به‌نظر می‌رسد دورنماهای مدیریت تغییر در کشاورزی بسیار بهتر باشد تا در جنگلها یا در جوامع گیاهان وحشی. این امکان هست که با دستورزی ژنتیکی تا حد چشمگیری در فرایندهای معمول تغییر تکاملی مداخله کرد. غربالگری گسترده جهشهای تصادفی در یک گونۀ هدف همچون Arabidopsis thaliana می‌تواند ژنهایی را آشکار کند که در آزمونهای نسبتاً ساده‌شدۀ تنش به گیاهان امکان زنده ماندن می‌بخشند. این اولین مرحله از مراحل متعدد است، ولی در نهایت این مراحل تأثیرشان را عمدتاً بر گیاهان کشاورزی و صنعتی خواهند گذاشت. تلاشهای پژوهشی عظیمی در این حوزه در دست اجراست و امید زیادی به دستاوردهای آن وجود دارد. بخش بزرگ این تلاشها با ارجاع اندکی به فیزیولوژی یا زیست‌شیمی گیاهی انجام شده است و ماهیتی تجربی دارد. می‌توان بی‌اشتیاقی را در مورد فیزیولوژی گیاهی احساس کرد زیرا در تعریف کردن تحمل به‌تنش بسیار کُند بوده است، و این باور هست که اگر ژنی را بتوان یافت که تحمل به تنش را به گیاه ببخشد، و بتوان آن را به یک گونه مورد علاقه انتقال داد، دیگر چندان اهمیت ندارد که بدانیم این ژن در کارکردهای گیاه چه نقشی دارد. چنین راهبردی بیشتر در جهت کسب نتیجه است تا درک سازوکارها، حتی به‌رغم اینکه فناوری برای اکولوژی فیزیولوژیکی وجود دارد؟ پاسخ شاید فلسفی باشد. پیشرفت در طی قرنها به تکامل تدریجی شناخت ما از حقایق بنیادین درباره گیتی و جهان ما وابسته است. کشف علمی همواره از وجه خوش‌شانسی خود سود برده است، اما اگر صرفاً به نتایج آزمون و خطا اکتفا می‌کردیم در جایی که امروزه هستیم قرار نداشتیم. منطقی است که بپرسیم چه عواملی تحمل به تنش یک گونه معین را محدود می‌کند. برای پاسخ به این پرسش ابتدا باید بدانیم گیاه چگونه «عمل می‌کند»؛ به‌طور کلی بخش عمده این دانش در دسترس است، اما این دانش مبتنی بر تعداد نسبتاً اندکی از گونه‌های مدل است که معمولاً به‌دلیل سهولت کار با آنها در شرایط آزمایشگاهی یا به‌دلیل اهمیت اقتصادی آنها انتخاب شده‌اند. مؤلفان این کتاب علاوه بر توصیف فیزیولوژی بنیادی گیاهان، می‌خواهند به پرسشهای دشوارتری دربارۀ تفاوتهای بین گونه‌ها با توجه به متغیرهای محیطی پاسخ دهند. مؤلفان نخستین کسانی‌اند که می‌پذیرند مطالعات جامع نسبتاً اندکی در زمینۀ فیزیولوژی و زیست‌شیمی مقایسه‌ای در دسترس است. تنها در مواردی اندک واقعاً می‌دانیم یک گونه، یا یک ژنوتیپ در کشاورزی، چگونه مهارت بقا یا رشد و نمو در شرایطی را کسب می‌کند که دیگر گیاهان در آن شرایط از بین می‌روند.