مقاله فارسی گياهان چگونه به تغيير اقليم واكنش نشان خواهند داد

گياهان چگونه به تغيير اقليم واكنش نشان خواهند داد؟
مطالعات ديرينه شناسي حاكي است غلظت گاز كربنيك موجود در اتمسفر از حدود 150 هزار سال تاكنون بين 200 تا 300 پي پي ام در نوسان بوده است و در هزار سال اخير نيز غلظت آن تقريبا 280 پي پي ام بوده است. از سال 1850 ميلادي با شروع انقلاب صنعتي و بدليل استفاده بي رويه از سوختهاي فسيلي، تخريب اراضي و جنگل زدايي مخصوصات در نواحي حاره باراني، ميزان گاز كربنيك بصرت نمائي شروع به افزايش نمود بطوريكه در سال 1990 به بيش از 325 پي پي ام رسيد. كليه گياهان اعم از پست و عالي، گاز كربنيك را در مرحله تاريكي فتوسنتز، از طريق مكانيسم يكساني تحت عنوان چرخه احياء كربن (PCR) به هيدراتهاي كربن احياء مي كنند. درگياهان سه كربنه، آنزيم را بيسكو علاوه بر كاتاليز واكنش گاز كربنيك با RUBP، كاتاليزور واكنش RUBP با اكسيژن نيز مي باشد. در اين حالت، بجاي تثبيت گاز كربنيك و تشكيل دو مولكول اسيد 3- فسفتو گليسريك، يك ملكول اسيد 3- فسفوگليسريك يك مولكول اسيد فسفوگليكوليك تشكيل مي شود. تركيب RUBP با اكسيژن يا تنفس نوري نه تنها باعث هدر رفتن يك مولكول رابيسكو مي شود ، بلكه يك مولكوي گاز كربنيك را هم كه قبلا تثبيت شده، ازاد مي كند. همين مسئله باعث پايين آمدن راندمان فتوسنتز در گياهان سه كربنه، در غلظت معمولي گاز كربنيك مي شود. تنفس نوري باعث مي شود كه فتوسنتز درگياهان سه كربنه در غلظت 35 تا 45 پي پي ام
و در گياهان چهار كربنه در غلظت 0 تا 5 پي پي ام گاز كربنيك، به نقطه جبراني برسد. از طرفي گياهان چهاركربنه در غلظت حدود 400 پي پي ام و حتي برخي از آنها در غلظت فعلي گاز كربنيك واكنش نشان ميدهند. بنابراين با توجه به اينكه غلظت فعلي گاز كربنيك كمتر از حد مطلوب گياهان است، در مجموع مي توان انتظار داشت كه افزايش آن باعث ازدياد توليد در هر دو گروه مخصوصا گياهان سه كربنه شود. از طرفي ديگر افزايش غلظت گاز كربنيك از طريق تشديد اثر گلخانه اي، ازدياد دما را بدنبال دارد. افزايش دما موجب كاهش حلاليت اكسيژن و گاز كربنيك در آب شده و شدن اين كاهش براي گاز كربنيك بيشتر است. همچنين افزايش دما با كاهش ميل تركيبي رابيسكو با گاز كربنيك موجب افزايش تنفس نوري مي شود. به همين دليل تاثير مثبت افزايش گاز كربنيك بر فتوسنتز در دماي بالا بيش از دماي پايين است، همچنين تاثير آن بر گونه هاي سه كربنه مناطق گرمسيري بيش از ساير مناطق خواهد بود. تاثير مثبت افزايش شدت تشعشع بر فتوسنتز نيز در غلظتهاي بالاتر گاز كربنيكك بيش از غلظتهاي پايين است. همني امر باعث مي شود كه در محيطهايي كه تشعشع زياد است اثر افزايش غلظت گازكربنيك بيش از غلظتهاي پائين است. همين امر باعث مي شود كه در محيطهاي كه تشعشع زياد است اثر افزايش غلظت در گاز كربنيك بر فتوسنتز بيشتر باشد. عقيده بر اين است كه در غلظتهاي پايين گاز كربنيك، محدوديت گاز كربنيك و در غلظتهاي پايين گاز كربنيك، محدوديت گاز كربنيك و در غلظتهاي بالاتر، تجديد RUBP عامل
محدود كننده فتوسنتز است. قابليت تجديد RUBP خود متاثر از ظرفيت انتقال الكترون بوده و لذا مستقيما تحت تاثير شدت تشعشع جذب شده قرار مي گيرد. يكي از اميتازات گياهان چهاركربنه در دما و نور زياد برتري راندمان مصرف آب (WUE) است. در يك مقاومت روزنه اي معين، مقدار خروج آب بيشتر از ورودگار كربنيك است، چون اولاً همواره اختلاف غلظت بخار آب درون و بيرون گياه بيش از اختلاف غلظت گاز كربنيك است. ثانياً در مسير خروج آب، مقاومتهاي كمتري نسبت به مسير ورودگاز كربنيك وجود دارد.با افزايش غلظت گاز كربنيك محيط، هدايت روزنه اي در گياهان سه كربنه كاهش مي يابد (اين گياهان نيازي به باز كردن بيش از حد روزنه هاي خود ندارد) و اين امر اثر بازدارندگي بيشتري بر خروج آب نسبت به ورود گاز كربنيك دارد. در نتيجه منجر به افزايش راندمان مصرف آب مي شود. از طرفي ديگر افزايش فتوسنتز، مخصوصا در گياهان سه كربنه موجب توسعه سطح برگ مي شود كه افزايش تعرق را بدنبال دارد. همچنين افزايش دما منجر به ازدياد دماي برگ و نياز اتمسفري براي جذب رطوبت مي شود. برخي از محققين معتقدند كه مجموع اين دو عامل ، تعرق و مصرف آب را افزاش داده و اثر مثبت افزايش غلظت گاز كربنيك بر راندمان مصرف آب را خنثي خواهد كرد.
آب و هوای مناسب برای رشد غلات
عوامل مختلف آب و هوایی قادرند طرز رشد، میزان عملکرد و همچنین کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهند. بنابراین تولید اقتصادی هر نوع غله در هر ناحیه، کاملاً تابع شرایط
آب و هوایی می‌‌باشد. گندم، جو و چاودار که به دلیل کوچک بودن بوته شان، غلات کوچک نام می‌‌گیرند، به بارندگی سالیانه 300 تا 1300 میلیمتر نیاز دارند و به صورت دیم هم کشت می‌‌شوند.
برنج به حرارت و بارندگی کافی (یا آبیاری کافی) نیاز دارد. معمولاً برنج در نواحی که سالانه نزدیک به 1000 میلیمتر یا بیشتر بارندگی دارند کشت می‌‌شود. ذرت هم با این که یک گیاه گرمسیری است در آب و هوا و ارتفاعات مختلف از نواحی پست تا ارتفاع 3000 متری از سطح دریا کشت می‌‌گردد.
جو از همهٔ غلات مقاوم تر است و می‌‌توان آن را حتی در کشور سیبری هم کاشت. گندم از همهٔ غلات رایج تر است. معمولاً گیاهان سردسیری را در نواحی گرمسیری، البته در نواحی بلند و خنک کوهستانی می‌‌کارند که در این صورت، کشاورزان می‌‌توانند به دلیل شرایط مساعد و خنکی کوهستان‌های نواحی گرمسیر، هر ساله چند بار غلات بکارند.
غلات گرمسیری را در نواحی پست گرمسیری که آب و هوای معتدلی دارند می‌‌کارند و همچنین می‌‌توان این غلات را در نواحی معتدل، البته در فصل‌هایی که سرما و یخبندان نباشد کشت نمود. معمولاً این دسته انواع بهاره و زمستانی دارند.
هواشناسي کشاورزي (Agrometeorology)
توسعه بسيار زياد پژوهش در دهه‌هاي اخير منتهي به پيدايش علوم حاشيه‌اي شده است که با اتکا به پيشرفتهاي رشته‌هاي مربوط، ميدان را براي پژوهشها و روشهاي مناسب آماده نموده‌اند. هواشناسي کشاورزي يا اگرومتئورولوژي يکي از اين علوم حاشيه‌اي است که از تاثيرمتقابل عوامل هواشناسي و کشاورزي (گياه و دام) بحث مي‌نمايد. هدف علم هواشناسي کشاورزي، کشف و تعريف چنين اثرها و لذا کاربرد دانش هواشناسي در کشاورزي عملي است.
‌ميدان توجه اين علم از لايه خاکي که در آن عميق ترين ريشه‌هاي گياهي قرار دارند تا لايه هوايي که در آن محصولات زراعي و درختان ميوه ميرويند و حيوانات زندگي مي‌کنند مي‌باشد. وظيفه اصلي هواشناسي کشاورزي
و حيواني (کمي و کيفي) به منظور تطبيق کليه عمليات زراعي با ويژگي‌هاي شرايط جوي و در نتيجه استفاده از منابع اقليمي به بهترين وجه مي‌باشد. هواشناسي کشاورزي در انجام وظايف خود با رشته‌هاي زير ارتباط نزديکي دارد که عبارتند از:
۱- هواشناسي عمومي و اقليم شناسي که از مطالعه پديده‌هاي جوي بحث مي‌کند.۲- بيولوژي کشاورزي (grobiology) و فيزيولوژي گياهي که از عکس العمل گياه نسبت به شرايط فيزيکي محيط بحث مي‌نمايد.
۳- زراعت يا Agronomy که از نقش فنون کشاورزي در اصلاح شرايط رويشي و اکولوژيکي گفتگو مي‌کند.
۴- پدولوژي (pedology) که از رژيم هيدروترمال (آبي – حرارتي) خاک بحث مي‌کند.
۵- فنولوژي (phenology) که از مراحل مختلف رشد و نمو و سيکل‌ها يا چرخه‌هاي بيولوژيک از قبيل (جوانه زدن، سبز کردن، گل کردن، رسيدن، تولد و تناسل حيوانات اهلي و مراحل مختلف آفات و امراض دامي و گياهي) که تمام آنها توسط آب وهوا تعيين مي‌‌شوند مورد مطالعه قرار مي‌دهد.
۶- جغرافياي کشاورزي که با توسعه تاريخي انواع محصولات و تجزيه و تفکيک ناحيه‌اي آنها و منطقه بندي کشاورزي ارتباط دارد
با استفاده از اطلاعات لازم که از ساير رشته‌ها فراهم مي‌گردد، هواشناسي کشاورزي اين رشته‌ها را با نتيجه گيريهاي حاصل در تحقيقات خود تکميل و توسعه مي‌دهد. در بين اين اقدامات انجام شده به منظور برآورده کردن نيازهاي مذکور تعين منطقي مناطق مناسب توليدات کشاورزي با استفاده از pedoclimatic (در نظر گرفتن خصوصيات خاک و آب و هوا) و مشخص نمودن منطقي عمليات زراعي مناسب بر اساس شرايط اکولوژيکي موجود حائز اهميت خاص مي‌باشد.
درهر حال يکي از مفيد ترين گرايشهاي علم هواشناسي، هواشناسي کشاورزي است که کاربرد آن در بخش کشاورزي از مرحله کاشت تا برداشت محصول و انبار کردن آن بسيار زياد مي‌باشد و در واقع کشاورزي نوين بدون مطالعه دايمي شرايط کشاورزي و اقليمي و خاکشناسي قابل تصور نيست.
امروزه اطلاعات مربوط به وضع رويش گياهان، پيش بيني مقدار عملکردها، مقدار و دوره‌هاي آبياري، تهيه دستور العملهاي مربوط به حفاظت گياهان در مقابل پديده‌هاي نامساعد جوي (يخ بنديهاي ديررس، بادهاي شديد، خشکسالي، دماهاي زياد) در ارتباط با هواشناسي کشاورزي مي‌باشد، تحقيق در مورد تعديل مصنوعي آب وهوا (ايجاد کمربندهاي حفاظتي، آبياريها، گلخانه‌ها، طويله‌هاي حيوانات) و هم چنين شرايط ميکروکليمائي ايجاد شده در پناهگاهها و فضاهاي سربسته توسط متخصصين هواشناسي کشاورزي صورت مي‌گيرد.
جهت دستيابي به اهداف فوق الذکر سازمان هواشناسي کشور از سالها قبل اقدام به تاسيس ايستگاههاي تحقيقاتي هواشناسي کشاورزي نموده که عمدتا در مراکز تحقيقات کشاورزي کشور مستقر مي‌باشند و اهم فعاليت‌هاي اين نوع ايستگاهها تحقيقاتي عبارتند از:
۱- انجام ديده بانيهاي جوي۲- انجام ديده بانيهاي رشد و نمو محصولات (فنولوژي و بيومتري)
۳- تعين ميزان رطوبت در اعماق مختلف خاک۴- تعين وضعيت سله، پوکي و عمق و شدت يخبندان خاک۵- تهيه بولتن‌هاي ده روزه، ماهانه و فصلي محصولات تحت مطالعه۶- تهيه بولتن‌هاي علمي و ترويجي محصولات مختلف۷- انجام طرح‌ها و پروژه‌هاي مطالعاتي و تحقيقاتي
نظر به اينکه توليد مواد غذايي بهتر و بيشتر يکي از مسائل مهم دنياي کنوني بشمار مي‌رود و با توجه به اينکه توليد محصول و قابليت‌هاي کشاورزي هر منطقه به هوا و مشخصات اقليمي آن بستگي دارد لذا مطالعه عوامل جوي موثر بر کشاورزي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. با درک اين اهميت سازمان هواشناسي جهاني (WMO) يکي از هشت کميسيون فني خود را به هواشناسي کشاورزي يا CAgm اختصاص داده است. قسمت اعظم فعاليت‌ها پژوهش‌هاي هواشناسي کشاورزي به جستجوي روابط آب و هوا و محصول (modelling) اختصاص دارد تا با شناخت اثرات آب و هوا بر گياه و دام بتوان توليد مواد غذايي کافي براي بشر را ممکن ساخت.
پيشرفتهاي فني و علمي در زمينه مخابرات و به ويژه ماهواره و رادارهاي هواشناسي و سنجش از راه دور، کاربرد هواشناسي در امور کشاورزي و سياست گذاريهاي کلان در اين بخش با استفاده از اين ابزار صورت مي‌گيرد. فرايندهاي رايانه‌اي اطلاعات و داده‌هاي هواشناسي و انتقال و مخابره اين اطلاعات ازطريق رسانه‌هاي گروهي به کاربران به
خصوص در زمينه اطلاع رساني وضع پيش بيني آب و هوا گامي بسيار سودمند براي آنها بوده که اغلب منافع اقتصادي آن کاملا چشمگير مي‌باشد. هر چند کاربردهاي هواشناسي کشاورزي در امر عمليات زراعي بسيار متفاوت مي‌باشد ولي مي‌توان از موارد ذيل نام برد.
۱- ارايه پيش بيني‌هاي کوتاه مدت، ميان مدت، بلند مدت، جهت تصميم گيري در موارد ذيل:
۱-۱- شخم زدن زمين و آماده سازي بستر مناسب جهت کشت بذر۲-۱- برنامه ريزي آبياري و تعين نياز آبي گياهان۳-۱- کاربرد کودهاي شيميايي۴-۱- حفاظت در برابر آفات و بيماريها (زنگ گندم، سن گندم، حمله ملخها)۵-۱- تعين ميزان عملکرد محصول به منظور پيش خريد يا پيش فروش نمودن آنها۶-۱- تعين زمان برداشت محصول
۲- حفاظت در برابر آب و هواي نامساعد (بلاياي جوي و اقليمي) به منظور کنترل يا کاهش اثر آنها بر افت محصول و ضرر و زيان ناشي از آن بمانند پيش بيني تاريخ وقوع پديده‌هاي زير۱-۲- دماهاي بحراني (يخ بندانها، گرمبادها)۲-۲- خشکسالي‌ها
۳-۲- طوفانها و سيلابها و تگرگ۴-۲- آتش سوزي‌هاي خود به خود در جنگل‌ها
تاثير وضعيت آب خاک و کمبود فشار بخار هوا بر روي تبادل گازي گندم زمستانه در مزرعه وضعيت آب خاک و کمبود فشار بخار هوا (VPD)عوامل محيطي مهمي هستند که تبادل گازي گياه را تحت تاثير قرار مي دهند. اهداف اين آزمايش مطالعه اثرات پتانسيل آبي خاک (ψs) بر روي عکس العمل تبادل گازي به VPD در چهار رقم گندم کاشته شده در مزرعه بود. پارامترهاي تبادل گازي: سرعت جذب خالص دي اکسيد کربن (An)، هدايت روزنه اي (gs)، سرعت تنفس (E)، غلظت داخل سلولي دي اکسيد کربن (ci)، تحت شرايط کمبود فشاربخار هوا و پتانسيل هاي آبي مختلف خاک در طي دوره سنبل دهي تا اواسط پر شدن دانه اندازه گيري شدند.پتانسيل آب خاک تاثير معني داري بر روي عکس العمل پارامترهاي تبادل گازي به VPD داشت. در (ψs) بالا (-0.09 MPa)، An نسبت به افزايش VPD عکس العملي نشان نداد. در حاليکه An  نسبت به افزايش VPD در پتانسيل پايين حساس بود و کاهش An  در مقابل افزايشVPD اغلب تحت شرايط تنش شديدخشکي ديده شد. عکس العمل (gs) به VPD به عنوان يک مکانيسم پسخور نمي تواند شرح داده شود و کاهش (gs)به علت افزايش سرعت تنفس در VPD بالا نيست. عکس العمل (gs) به VPD در اين آزمايش شامل يک مکانيسم پيشخور بود. در ميان چهار رقم، Karl 92 کمترين سرعت جذب
خالص دي اکسيد کربن، هدايت روزنه اي و سرعت تنفس را داشت. در حاليکه سه رقم ديگر (Arapahoe، Cheyenne و Scout 66) بيشترين سرعت جذب خالص دي اکسيد کربن، هدايت روزنه اي و سرعت تنفس را تحت شرايط پتانسيل آب خاک پايين و کمبود فشار بخار هواي بالا داشتند
آثار اقتصادي تغييرات آب وهوا بر كشاورزي
به‌نظر مي‌رسد تغيير آب و هوا يكي از مهم‌ترين چالش‌هايي است كه بشر در سال‌هاي آينده با آن روبه‌رو خواهد شد.
اين پديده مي‌تواند به‌عنوان عامل تهديد عمده امنيت غذايي جهان به شمار آيد، چرا كه اثر قوي بر توليد غذا و دسترسي و توزيع آن دارد. تغييرات غيرعادي در دماي هوا، ميزان بارش باران، افزايش دفعه‌ها و شدت خشكي و سيلاب داراي مفهوم دراز مدتي براي زيست پذيري و توليد اكوسامانه كشاورزي در دنياست.
اين مهم‌ترين پيامي است كه 10 سپتامبر 2007 توسط الكساندر مولر، معاون مديركل فائو، به بيش از 140 كارشناس جهاني كه در رم براي كارگاه آموزشي تطبيق تصميمات و راهبردها گرد‌هم آمدند، ابلاغ شد.
در حالي كه سروكار داشتن با علل تغيير آب و هوا- از طريق كاهش پخش و افزايش مخازن گازهاي گلخانه اي- يك بحران است، مولر خواستار اقدامي فوري براي مقابله با
اثرات آن است. وي همچنين افزود: بايد راهكارهاي مناسب مانند توجه آنان به سامانه‌هاي توليد غذا، براي جلب توجه مردم به اين وضعيت اتخاذ شود.
كشورهاي در حال توسعه در معرض بيشترين خطركشاورزي بخشي است كه بيشترين تأثير را از تغييرات در الگوهاي آب و هوايي مي‌پذيرد و به ميزان زيادي در آينده آسيب پذير خواهد بود.
به خصوص كشورهاي در حال توسعه كه تا حد زيادي به كشاورزي وابسته بوده و منابع و اختيارات كمتري براي رويارويي با خطرهاي ناشي از تغيير آب و هوايي دارند، در معرض خطر هستند. در كوتاه مدت، زماني كه ميانگين درجه حرارت جهاني 3-1 درجه سانتيگراد بالا مي‌رود، كشورهاي صنعتي قادرند سود خوبي را در توليد بالقوه غذا به دست آورند.
هرچند كه در عرض‌هاي جغرافيايي پايين تر- به خصوص در مناطق معيشتي، حاشيه، نيمه خشك و نيمه مرطوب، جايي كه تغذيه كشاورزي از طريق باران معمول است- حتي با كمترين افزايش در دماي جهاني، پتانسيل توليد ميوه به احتمال بسيار زياد كاهش مي‌يابد.
كشاورزي هم مقصر و هم قرباني زماني كه به بحث تغيير آب و هوا مي‌رسيم كشاورزي هم مقصر و هم قرباني است.تخمين زده شده است كه بخش دام به تنهايي مسئول 18 درصد از پخش گاز گلخانه‌اي در جهان است، در حالي كه جنگل زدايي نيز سهم 18
درصدي از پخش دي اكسيد كربن را داراست. طبق نظر فائو، معرفي شيوه‌هاي مديريت بهبود يافته دام و فعاليت‌هاي مربوط به توليد محصول همراه با مديريت سازگاريافته جنگل‌ها مي‌تواند اثر بسيار معني داري داشته باشد.اتخاذ اقداماتي براي استفاده از زمين مانند حفظ و تداوم كشاورزي نيز مي‌تواند به نگهداري ميزان زيادي از كربن در خاك كمك كند. توليد برنج يك منبع عمده ديگر پخش گاز گلخانه‌اي است.
چه بسا كه اين منبع، منبع اصلي متان انتروپوژنيك، با مقدار 50 تا 100 ميليون متر مربع تن در هر سال است كه از 130 ميليون هكتار مزارع برنج دفع مي‌شود
در همين زمان شرايط هوايي نامطلوب مي‌تواند توليد محصول برنج را تهديد كند. محصولي كه بيش از نيمي از جمعيت دنيا را تغذيه مي‌دهد. مزيت اين گونه شرايط آب و هوايي اين است كه مي‌تواند ارقام متفاوت و بهبود يافته‌اي از برنج را كه مقاومت بيشتري به شوري دارند معرفي كند.
فائو از اين شرايط براي تسريع بهبود توليد در مناطقي كه به وسيله تسونامي آسيا در سال 2004 خسارت ديدند، استفاده كرد. ارقام مقاوم بيشتري با عملكرد بالاي 4 تن در هكتار به‌طور موفقيت آميزي در بنگلادش- كشوري كه مكرراً تحت‌تأثير سيلاب قرار دارد- پرورش يافته و آزمايش شد. تحول سريع به سمت استفاده گسترده‌تر از سوخت‌هاي
بيولوژيكي نيز مي‌تواند به كاهش پخش گاز گلخانه‌اي و در درازمدت به حفظ امنيت غذايي و محيطي كمك كند.
نقش فائوتغيير آب و هوا يك پديده جهاني با ويژگي‌هاي محلي و منطقه‌اي است كه احتياج به درك و پيش بيني دارد.
 آقاي مولر مي‌گويد: فائو از مدتي قبل به شكلي فعال در حال كمك به اعضاي خود به ويژه كشورهاي در حال توسعه است تا توانائي خود را براي رويارويي با اثرات منفي تغيير آب و هوا بر كشاورزي، جنگل‌ها و ماهيگيري افزايش دهند.
اين بدين معناست كه به مردم كمك مي‌شود تا سامانه‌هاي كشاورزي خود را سازگار با تغيير شرايط و استرس‌هاي ويژه، تطبيق دهند.
اين كار مستلزم تهيه خلاقانه راهكارها و شيوه‌هاي متوالي مانند معرفي ارقام توليدي است كه بتوانند گرما و كمبود آب را تحمل كنند.
مولر افزود: پيش بيني وقايع ناخوشايند و روند آنها از طريق جمع آوري داده‌ها و ابزار پيشرفته براي ايجاد اطلاعات در دسترس است، تا كشورها به اين‌نكته كه -كشاورزي محيط ديگري بوده و به توجه بيشتري نياز دارد- مجاب شوند.

فایل : 15 صفحه

فرمت : Word