גידולים עלולים להתמודד עם צרות כפולות מחרקים ואקלים מחמם

גידולים עלולים להתמודד עם צרות כפולות מחרקים ואקלים מחמם בחום, צמחי עגבניות לא יכולים להילחם בתולעת קרניים הטבק הרעבה, מנדוקה סקסטה. מתוך www.shutterstock.com

במשך אלפי שנים חרקים והצמחים שהם ניזונים מהם ניהלו קרב משותף-אבולוציוני: לאכול או לא לאכול. עד לאחרונה, שני הצדדים האנטגוניסטיים שמרו על קיפאון מסוגים שונים. עם זאת, עם שינוי האקלים, הטמפרטורות החמות יותר עלולות להטות את האיזון לטובת החרקים ולאיים סכנה לגידולים וחקלאים הנוטים להם.

צוות המחקר שלנו באוניברסיטת מישיגן מכון לחוסן הצמח צפה במה שקרה במזג אוויר חם יותר כאשר זחלים תולעי קרניים תקפו צמח עגבניות. העגבנייה איבדה. ראינו חילופי דברים מפתיעים של המפעל במהלך גל החום: הוא התגונן מפני הזחלים אך מאמץ זה מנע ממנו להתמודד עם ההשפעות המזיקות של החום. זה גרם לחימום יתר של הצמח, מה שחיזק את היד של הזחל.

מחקר שנערך על ידי חוקרים בשנת 2018 ניבא כי כל דרגה של התחממות כדור הארץ תעשה זאת הגדלת אובדן היבול מחרקים ב- 10% ל- 25% מכיוון שאוכלוסיות החרקים והתיאבון שלהם גדלים בטמפרטורות חמות. משתנים אחרים הקשורים לאקלים, כולל בצורת או שיטפונות ממושכים, עשויים להרכיב את ההפסדים הללו.

אך למרות שמדענים זיהו את האתגרים המגוונים הללו בייצור המזון, הם עדיין לא יודעים הרבה כיצד השילוב של חום וחרקים ישפיע על מערכות ההגנה המובנות של הצמחים.

צמחים חשים ומגיבים ללא הרף לשינויים בסביבתם, כולל נוכחות של חרקים אוכלים צמחים.

כיצד צמחים נלחמים במזיקי חרקים

שלא כמו בעלי חיים, צמחים אינם יכולים לרוץ או להסתתר מפני טורפים. במקום זאת, הצמחים מייצרים ארסנל של כימיקלים רעילים הדוחים התקפה של חרקים וצרכנים אחרים מהצומח.

ייצור תרכובות אלה הוא יקר ולעיתים קרובות מכוון את גידולן, כך שצמחים מפיצים את ארסנל ההגנה הכימי הזה רק כשנפגעים מחרק לעיסה. תהליך זה מופעל על ידי הורמון הפצע הצמח, יסמונאט, השולט בחוזקה על הביוסינתזה, ההפצה והאחסון של תרכובות הגנה כימיות הדוחות חרקים.

במשך יותר מ 20 שנה, למדנו כיצד ג'סמונאט מגן על צמחים מעשבי עשב חרקים. רק לאחרונה התחלנו לחשוב כיצד הטמפרטורות העולמיות העולות משפיעות על מנגנון ההגנה הנפוץ הזה.

מחממים ואת הזחל הרעב

במחקר שלנו אנו צמחי עגבניות מאתגרים עם זחלים של תולעי קרניים בתנאי טמפרטורה רגילים: 82 מעלות צלזיוס (בערך 28 מעלות צלזיוס) ו -64 מעלות צלזיוס (בערך 18 מעלות צלזיוס). כמו כן הדמנו גלי חום, כאשר הטמפרטורות עולות ל 100 מעלות צלזיוס בשעות היום ויורדות ל 38 מעלות צלזיוס בלילה במשך מספר ימים.

הצמחים הגיבו לטמפרטורות החמות יותר על ידי הגברת הייצור של יסמונאט וכתוצאה מכך הגדילו את התפוקה של מתחמי הגנה שונים. אף על פי כן, חרקים אכלו את הצמחים ללא רחם בחום.

בינתיים, מחקר מקביל של הצוות שלנו מצא כי עלייה מתונה בטמפרטורה האיץ את חילוף החומרים של החרקים כך שהם אכלו מהר יותר וגרמו נזק רב יותר לצמחים. למרות שצמחי עגבניות נלחמו קשה בתגובה הכימית שלהם, הם לא יכלו לנטרל את גירוי האכילה העוצמתי שהפעילו החרקים של החרקים.

דגמים עשויים להמעיט בערך הפסדי היבולים כתוצאה משינויי אקלים מכיוון שהם אינם שוקלים כיצד צמחים שורצים מגיבים לטמפרטורות העולות.

חרקים + חום = צרה כפולה

צמחים משתמשים בשתי אסטרטגיות כדי להתקרר כאשר הטמפרטורות גבוהות מדי. הם יפתחו את נקבוביות העלים הזעירות שלהם, המכונות סטומטה, ומשחררים מים שמצננים אותם כמו שהזעה מקררת את בני האדם. צמחים גם נלחמים בלחץ חום על ידי הרמת העלים שלהם מהאדמה החמה, אולי בחיפוש אחר רוח קרירה.

באופן בלתי צפוי גילינו בעבודתנו שצמחי עגבניות שאותגרו על ידי זחלים בטמפרטורה החמה יותר לא עשו את הדברים האלה, ולכן לא הצליחו לקרר את העלים שלהם.

בניסויי המעקב שערכנו, גילינו שכאשר זחלים אכלו את עליו והצמח הפעיל את ההורמון ג'סמונאט, זה חסם את פתיחת הסטומטה הזעירה, וגם מנע מהעלים להתרומם להתקרר. המפעל לא הצליח לפרוס את תגובת הקירור שלו, ובמקביל הופחת הפוטוסינתזה (הפקת מזון מאור השמש ופחמן דו חמצני).

נסיבות אלה מאטות את גידול הצמח ביעילות. לפיכך, למרות שצמחי עגבניות מסוגלים להתמודד היטב עם התקפי חרקים או טמפרטורה מוגברת, אם שני הלחצים הללו מגיעים באותו זמן, זה מאיית צרות כפולות. התוצאה היא נימול מהיר במהירות על ידי זחלים רעבים בתוספת התחממות יתר של עלים.

חקר צמחים בסביבות אמיתיות

מדוע התקפת חרקים מונעת מהצמחים להתקרר בעצמם נותרת בגדר תעלומה. עם זאת, כאשר צמחים סוגרים את העגבניות שלהם במהלך התקף חרקים, הם חוסכים מים על ידי מניעת התאדותם מעלים פצועים. אנו חושבים שתגובה זו עשויה להועיל לצמח כאשר מחסור במים, מה שקורה לעתים קרובות במהלך גלי חום.

אנו מתכננים להתייחס לשאלה זו על ידי לימוד צמחים הגדלים בסביבת הטבע והסביבה, ולא בתנאי מעבדה מבוקרים מאוד. אנו מאמינים שמחקרים כאלה נחוצים כדי לפתח יבולים שיכולים לעמוד גם בלחץ וגם בלחץ פצעים.

יצירת צמחים עמידים יותר

מומחים רבים מעריכים כי התפוקה החקלאית חייבת להכפיל את עצמה בשלושים השנים הבאות כדי לעמוד בדרישות של אוכלוסייה שהולכת וגדלה במהירות. מסלולי התשואה הנוכחיים לגידולים עיקריים, בשילוב עם ההשפעות הלא וודאיות של סביבה עולמית משתנה, מרמזים על כך שהעולם ייפול לא מעט מהביקוש הזה תוך שימוש בפרקטיקות חקלאיות מקובלות.

בריטניה החברה המלכותית וארגונים מדעיים אחרים קראו ל המהפכה הירוקה השנייה שיאפשרו התגברות בר-קיימא של החקלאות באמצעות פיתוח גידולים עמידים יותר לנוכח תנאי הסביבה הקשים יותר ויותר.

ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה, החל מגנומיקה ועריכת גנים לגישות חישוביות ומדעי נתונים, מספקת לחוקרים הזדמנויות חסרות תקדים לעבוד לקראת מטרה זו. בהשגת הבנה טובה יותר של האינטראקציות המורכבות של התקפי חום וחרקים, אנו מקווים כי המחקר שלנו עשוי ליידע אסטרטגיות חדשות להגברת חוסן הצמחים בעולם מתחמם.

על המחבר

גרג האו, פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, אוניברסיטת מישיגן ונתן חבקו, עמית פוסט-דוקטורט במחקר צמחים, אוניברסיטת מישיגן

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

ספרים קשורים

החיים אחרי הפחמן: השינוי הגלובלי הבא של ערים

by Peter Plastrik, ג'ון קליבלנד
1610918495העתיד של הערים שלנו הוא לא מה שהיה פעם. המודל של העיר המודרנית שהשתלט ברחבי העולם במאה העשרים, שרד את תועלתו. זה לא יכול לפתור את הבעיות שהוא עזר ליצור - במיוחד ההתחממות הגלובלית. למרבה המזל, מודל חדש להתפתחות עירונית מתהווה בערים כדי להתמודד באגרסיביות עם מציאות שינויי האקלים. זה הופך את האופן בו ערים מתכננות ומשתמשות במרחב פיזי, מייצרות עושר כלכלי, צורכים ומשליכים משאבים, מנצלים ומתקיימים את המערכות האקולוגיות הטבעיות ומתכוננים לעתיד. זמין באמזון

ההכחדה השישית: היסטוריה לא טבעית

מאת אליזבת קולברט
1250062187בחצי מיליארד השנים האחרונות היו חמש הכחדות המוניות, כאשר המגוון של החיים על פני האדמה התכווץ לפתע ודרמטית. מדענים ברחבי העולם עוקבים בימים אלה אחר ההכחדה השישית, שחזויה להיות אירוע ההכחדה ההרסני ביותר מאז ההשפעה של האסטרואיד שמחה את הדינוזאורים. הפעם, האסון הוא אנחנו. בפרוזה שהיא גלויה, מבדרת ומושכלת עמוק בבת אחת. ניו יורקר הסופרת אליזבת קולברט מספרת לנו מדוע ואיך בני האדם שינו את החיים בכוכב הלכת באופן ששום מין לא עשה לפני כן. מחקר שזור בין כחצי תריסר תחומים, תיאורים של המינים המרתקים שכבר אבדו והיסטוריה של הכחדה כמושג, קולבר מספק תיאור מרגש ומקיף של ההיעלמות המתרחשת לנגד עינינו. היא מראה שההכחדה השישית עשויה להיות המורשת האחרונה ביותר של האנושות, ומכריחה אותנו לחשוב מחדש על השאלה המהותית של המשמעות של להיות אנושי. זמין באמזון

מלחמות אקלים: המאבק להישרדות ככל שהעולם יתר על המידה

מאת גווין דייר
1851687181גלי פליטי אקלים. עשרות מדינות כושלות. מלחמה כוללת. מאחד האנליסטים הגיאו-פוליטיים הגדולים בעולם מגיע הצצה מבהילה למציאויות האסטרטגיות של העתיד הקרוב, כאשר שינויי האקלים מניעים את כוחות העולם לעבר הפוליטיקה ההישרדותית הקצוצה. קדימה ולא מתרפק, מלחמות אקלים יהיה אחד הספרים החשובים של השנים הבאות. קרא אותו וגלה לאן אנו הולכים. זמין באמזון

מאת המו"ל:
רכישות באמזון ללכת לפרוע את העלות של הבאת לך InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ו ClimateImpactNews.com ללא עלות וללא מפרסם לעקוב אחר הרגלי הגלישה שלך. גם אם תלחץ על קישור אך אינך קונה את המוצרים הנבחרים האלה, כל דבר אחר שאתה קונה באותו ביקור באמזון משלם לנו עמלה קטנה. אין עלות נוספת עבורך, אז אנא תרום למאמץ. אתה יכול גם להשתמש בקישור זה להשתמש באמזון בכל עת כדי שתוכלו לתמוך במאמצים שלנו.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

עקוב אחר InnerSelf ב

facebook-iconאייקון twitterאייקון rss

קבל את הדוא"ל האחרון

{emailcloak = כבוי}

הסרטים האחרונים

תהליכים זעירים של כונן פלנקטון באוקיאנוס הלוכדים פחמן פי שניים כמו שחשבו המדענים
תהליכים זעירים של כונן פלנקטון באוקיאנוס הלוכדים פחמן פי שניים כמו שחשבו המדענים
by קן בוסלר
האוקיאנוס משחק תפקיד מרכזי במחזור הפחמן העולמי. הכוח המניע מגיע מפלנקטון זעיר המייצר ...
שינוי האקלים מאיים על איכות מי השתייה ברחבי האגמים הגדולים
שינוי האקלים מאיים על איכות מי השתייה ברחבי האגמים הגדולים
by גבריאל פיליפלי וג'וזף ד. אורטיז
"אל תשתה / אל תרתח" זה לא מה שמישהו רוצה לשמוע על מי הברז של העיר שלהם. אבל האפקטים המשולבים של ...
שיחה על שינוי באנרגיה עלולה לשבור את מבוי האקלים
שיחה על שינוי באנרגיה עלולה לשבור את מבול האקלים
by צוות InnerSelf
לכל אחד יש סיפורי אנרגיה, בין אם מדובר על קרוב משפחה שעובד על אסדת נפט, הורה מלמד ילד לפנות ...
גידולים עלולים להתמודד עם צרות כפולות מחרקים ואקלים מחמם
גידולים עלולים להתמודד עם צרות כפולות מחרקים ואקלים מחמם
by גרג האו ונתן האבקו
במשך אלפי שנים חרקים והצמחים שהם ניזונים מהם ניהלו קרב משותף-אבולוציוני: לאכול או לא להיות ...
כדי להגיע לפליטות אפס על הממשלה להתמודד עם מכשולים שמכניסים אנשים למכוניות חשמליות
כדי להגיע לפליטות אפס על הממשלה להתמודד עם מכשולים שמכניסים אנשים למכוניות חשמליות
by סוופנש מסראני
יעדים שאפתניים נקבעו על ידי ממשלות בריטניה והסקוטים להפוך לכלכלות פחמן נטו-אפס עד 2050 ו- 2045 ...
האביב מגיע מוקדם יותר ברחבי ארה"ב, וזה לא תמיד חדשות טובות
האביב מגיע מוקדם יותר ברחבי ארה"ב, וזה לא תמיד חדשות טובות
by תרזה קרימינס
ברחבי חלק גדול מארצות הברית, אקלים מתחמם קידם את בוא האביב. השנה אינה יוצאת דופן.
עידן הקרח האחרון מספר לנו מדוע עלינו לדאוג לשינוי בטמפרטורה
עידן הקרח האחרון מספר לנו מדוע עלינו לדאוג לשינוי בטמפרטורה
by אלן נ ויליאמס, et al
הדו"ח האחרון של הפאנל הבין ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) קובע כי ללא ירידה משמעותית ...
עיירה בג'ורג'יה מקבלת מחצית מהחשמל שלה מחוות השמש של הנשיא ג'ימי קרטר
עיירה בג'ורג'יה מקבלת מחצית מהחשמל שלה מחוות השמש של הנשיא ג'ימי קרטר
by ג'וננה קריידר
Plains, ג'ורג'יה, היא עיירה קטנה שנמצאת מעט דרומית לקולומבוס, מקון ואטלנטה וצפון אלבני. זה…

כתבות אחרונות

הוריקנים ואסונות מזג אוויר קיצוניים אחרים מבקשים מאנשים לעבור וללכוד אחרים במקום
הוריקנים ואסונות מזג אוויר קיצוניים אחרים מבקשים מאנשים לעבור וללכוד אחרים במקום
by ג'ק דוואר
אם זה נראה כאילו אסונות מזג אוויר קיצוניים כמו הוריקנים ושרפות בר הופכים תכופים יותר, חמורים ו ...
אם כל המכוניות היו חשמליות, פליטות הפחמן בבריטניה היו צונחות ב -12%
אם כל המכוניות היו חשמליות, פליטות הפחמן בבריטניה היו צונחות ב -12%
by ג'ורג 'מילב ואמין אל-חיבה
הנעילה של COVID-19 הובילה להפחתת הזיהום והפליטות בבריטניה ובעולם, וסיפקה ...
הג'איר בולסונארו של ברזיל מחסל אדמות ילידים, כשהעולם מוסח
הג'איר בולסונארו של ברזיל מחסל אדמות ילידים, כשהעולם מוסח
by בריאן גארווי, ומוריסיו טורס
שריפות האמזונס של שנת 2019 הניעו את ההפסד הגדול ביותר ביער הברזילאי מזה עשור. אבל עם העולם ...
מדוע מדינות אינן סופרות פליטות ממוצרים שהם מייבאים
מדוע מדינות אינן סופרות פליטות ממוצרים שהם מייבאים
by שרה מקלארן
ברצוני לדעת אם פליטת הפחמן של ניו זילנד בשיעור של 0.17% כוללת פליטות המיוצרות ממוצרים המיוצרים ...
חילוצים ירוקים: הסתמכות על קיזוז פחמן תאפשר לזהם את חברות התעופה מהוו
חילוצים ירוקים: הסתמכות על קיזוז פחמן תאפשר לזהם את חברות התעופה מהוו
by בן כריסטופר האוורד
מגיפת נגיף הקורונוס מייצרת אלפי מטוסים, ותורמת לנפילה השנתית הגדולה ביותר אי פעם ב- CO₂ ...
עונות גדולות ארוכות יותר משפיעות מוגבלת על המאבק בשינויי אקלים
עונות גדולות ארוכות יותר משפיעות מוגבלת על המאבק בשינויי אקלים
by עלמו גונסמו
התחממות האקלים מובילה למעיינות מוקדמים ולתעיכוב של עמודים בסביבות קרות יותר, ומאפשרים לצמחים לגדול במשך ...
גם השמרנים וגם הליברלים רוצים עתיד אנרגטי ירוק, אך מסיבות שונות
גם השמרנים וגם הליברלים רוצים עתיד אנרגטי ירוק, אך מסיבות שונות
by דיידרה מיניארד ואח '
החלוקה הפוליטית היא מתקן הולך וגובר בארצות הברית כיום, בין אם הנושא הוא נישואין על פני קווי מפלגה, ...
כיצד ההשפעה האקלימית של בשר בקר משווה לחלופות מבוססות צמח
כיצד ההשפעה האקלימית של בשר בקר משווה לחלופות מבוססות צמח
by אלכסנדרה מקמילן וג'ונו דרו
אני תוהה לגבי השפעת האקלים של בשר טבעוני לעומת בשר בקר. כיצד משווה קציצה מעובדת מאוד ל ...