بررسی های زیست شناسی نشان می دهند همان طور که ما انسان ها با یکدیگر صحبت می کنیم، درختان نیز با هم صحبت می کنند و از طریق هوا به یکدیگر پیام می فرستند.

به گزارش ایسنا، اگر گمان می کنید ما انسان ها تنها موجوداتی هستیم که به گفت وگو با یکدیگر می پردازیم، کاملا در اشتباه هستید.

به نقل از فوربس، معمولاً اولین چیزی که پس از ورود به جنگل توجه ما را جلب می کند، سکوت است. ممکن است متوجه خش خش برگ های کاج، صدای پرندگان یا باد شوید، اما در هر حال، ما جنگل ها را مکان هایی آرام و ساکت می دانیم. با وجود این، کمتر می دانیم که زیر این آرامش، تبادل مداوم پیام های شیمیایی از برگی به برگ دیگر، از درختی به درخت دیگر و از ریشه ای به ریشه دیگر در جریان است. سکوتی که ما در رابطه با جنگل ها می دانیم، فقط از دیدگاه انسان وجود دارد.

گیاه شناسان دهه ها تلاش کرده اند تا مشخص کنند که آیا گیاهان صرفاً به محیط اطراف خود واکنش نشان می دهند یا این که واقعاً به روش منحصربه فرد خود با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. این پرسش، موجی از پژوهش ها را در 10 سال گذشته برانگیخته و پاسخ را به طور فزاینده ای روشن کرده است. پژوهش ها نشان می دهند که گیاهان در واقع صحبت می کنند و سایر گیاهان نیز توانایی درک آنها را دارند.

صحبت کردن در اینجا استعاره نیست، اما به معنای ارتباط به آن صورتی که ما می شناسیم هم نیست، بلکه از نظر علم شیمی به معنای صحبت کردن است.

وقتی یک درخت مورد حمله حشرات یا تهدیدات محیطی قرار می گیرد، ابری از ترکیبات آلی فرار را آزاد می کند. این ابر حاوی مواد شیمیایی موجود در هواست که به سوی گیاهان همسایه شناور می شوند. گیاهان اطراف قادر به تشخیص پیام فرستاده شده هستند و سپس شروع به آماده سازی دفاعی خود می کنند. برخی از آنها شکارچیان را فرا می خوانند، برخی دیگر بافت های خود را تقویت می کنند و برخی حتی به گیاهان بیشتری در مسیر باد هشدار می دهند.

این یافته ها در پژوهش سال 2019 مجله Current Biology منتشر شدند که به بررسی گیاه علف طلایی (Solidago altissima) پرداخت و امضای بسیار خاص ترکیبات آلی فرار را که گیاهان هنگام بروز حمله آزاد می کنند، آشکار کرد.

به نقل از ساینس دایرکت، ترکیبات آلی فرار گیاهی حامل های اصلی اطلاعات و وسیله انتقال آنها بین موجودات زنده هستند و واسطه بسیاری از تعاملات اکولوژیکی به شمار می روند. امضای ترکیبات آلی فرار اساساً به عنوان یک سیگنال شیمیایی برای درخواست کمک عمل می کنند. در آن پژوهش مشاهده شد که گیاهان همسایه ظرف چند ساعت با افزایش ترکیبات دفاعی خود واکنش نشان می دهند.

براساس نتایج آن پژوهش، ترکیبات آلی فرار شامل موارد زیر هستند.

1. ترپن ها (Terpenes). رایحه کاج که می تواند گیاه خواران را دفع کند.

2. مواد فرار برگ سبز مانند سیس-3-هگزنال (cis-3-Hexenal) که توسط برگ های آسیب دیده تولید می شوند.

3. جاسمونات ها (Jasmonates). ترکیبات شبه هورمونی که ژن های دفاعی را فعال می کنند.

ترکیبات آلی فرار گیاهی حامل های اصلی اطلاعات و وسیله انتقال آنها بین موجودات زنده هستندپژوهش های بیشتر مانند پژوهشی که در سال 2021 در The Plant Journal به چاپ رسید، براساس همین کشف انجام شدند. آن پژوهش به طور ویژه نشان داد که ترپن ها به عنوان واسطه های ارتباط گیاه به گیاه عمل می کنند. به عبارت دیگر، آنها به گیاهان کمک می کنند تا اطلاعات مربوط به تهدیدات بالقوه مانند گیاه خواران، عوامل بیماری زا و حتی استرس های محیطی را منتقل کنند.

به نقل از وب سایت رسمی مرکز ملی اطلاعات زیست فناوری آمریکا (NCBI)، گیاهان با استفاده از ترکیبات آلی فرار با سایر موجودات زنده تعامل برقرار می کنند. بزرگترین گروه ترکیبات آلی فرار منتشرشده از گیاهان، ترپن ها هستند که شامل ایزوپرن ها (Isoprenes)، مونوترپن ها (Monoterpenes) و سزکویی ترپن ها (Sesquiterpenes) می باشند.

پژوهشگران تا سال 2023 توانستند شاهد وقوع در لحظه این ارتباط باشند. پژوهشی که در Nature Communications به چاپ رسید، نشان داد که مواد فرار خاص برگ سبز (زیرمجموعه ای از ترکیبات آلی فرار)، یک آبشار سیگنال دهی سریع از کلسیم را در گیاهان مجاور آزاد می کنند. این سیگنال دهی را می توان معادل مولکولی یک زنگ خطر در نظر گرفت.

پژوهشگرانی که در پژوهش سال 2023 مشارکت داشتند، دو ماده فرار خاص برگ سبز را که توسط برگ های آسیب دیده ساطع می شوند، شناسایی کردند. این مواد به نوبه خود، سیگنال دهی کلسیم را در گیاهان همسایه در عرض چند دقیقه تحریک کردند. این جریان کلسیم نشان می دهد که گیاه گیرنده صرفاً سیگنال را بو نمی کند، بلکه به طور فعال به هشدار هوایی پاسخ می دهد. در عرض چند دقیقه، گیاه گیرنده شروع به تخصیص مجدد منابع، تغییر اولویت های شیمیایی و تقویت بافت های خود پیش از رسیدن خطر می کند.

گیاه شناسان شروع به رمزگشایی پیام های نهفته در ارتباطات شیمیایی گیاهان کرده اند. جالب اینجاست که موضوع های مطرح شده در این گفت وگوها به طور شگفت آوری متنوع از آب درمی آیند.

مواد فرار خاص برگ سبز، یک آبشار سیگنال دهی سریع از کلسیم را در گیاهان مجاور آزاد می کنند. این سیگنال دهی را می توان معادل مولکولی یک زنگ خطر در نظر گرفت.

1. خطر حشرات. وقتی کرم های پیله ساز برگ ها را می جوند، گیاه آسیب دیده ترکیبات آلی فرار را آزاد می کند که به گیاهان اطراف هشدار می دهد، حشرات شکارچی کرم ها را جذب می کند و به تولید فوری تانن ها (Tannins)، لیگنین ها (Lignins) و ترکیبات تلخ منجر می شود. این دفاع غیرمستقیم (فراخوان شکارچیان) در محصولاتی مانند ذرت به خوبی مستند شده است.

2. تهدید عوامل بیماری زا. گیاهان آلوده به قارچ یا باکتری، سیگنال هایی را آزاد می کنند که واکنش های ایمنی را در گیاهان همسایه فعال می کند. در برخی گونه ها، آماده سازی سیستم ایمنی می تواند هفته ها طول بکشد.

3. خشکسالی و گرما. گیاهان تحت فشار گرما، نشانه های متفاوتی را از ترکیبات آلی فرار منتشر می کنند که باعث می شود گیاهان همسایه پیش از بدتر شدن شرایط، آب را ذخیره کنند یا متابولیسم خود را تغییر دهند.

4. آسیب مکانیکی. طوفان و شاخه های شکسته می توانند باعث ایجاد یک هشدار عمومی شوند و درختان را برای فشار فیزیکی بیشتر آماده کنند.

با وجود این، سیستم پیام رسانی هوایی گیاهان فقط یکی از جنبه های ارتباطی آنهاست. پژوهشی که در سال 2024 در مجله Nature Plants منتشر شد، توضیح داد که ریشه های درختان زیرزمینی توسط شبکه های وسیعی از قارچ های هم زیست به نام میکوریزا (Mycorrhiza) به هم متصل هستند. این رشته های نخ مانند می توانند ده ها و گاهی حتی صدها درخت منفرد را در سراسر یک جنگل به هم متصل کنند. بوم شناسان این سیستم زیرزمینی را شبکه گسترده جنگلی نامیده اند.

گیاهان از طریق این پیوندهای قارچی، می توانند موارد زیر را با یکدیگر تبادل کنند.

اگرچه برخی از دانشمندان هنوز در نسبت دادن نیت واقعی یا نوع دوستی به گیاهان و پیام های آنها مردد هستند، اما شواهد فزاینده ای درباره سهیم شدن منابع و کاهش استرس در شرایط خاص وجود دارد.

همه دانشمندان در تفسیر تحقیقات پیرامون ارتباط گیاهان اتفاق نظر ندارند. برخی معتقدند گیاهان صرفاً ماشین های بیوشیمیایی هستند که به نشانه های محیطی واکنش نشان می دهند. برخی دیگر معتقدند که این پیچیدگی، نکات بیشتری را نشان می دهد؛ از جمله رفتار هماهنگ و راهبردهای تکامل یافته ای که به نفع کل جوامع گیاهی هستند.

با وجود این، حتی افراد بدبین نیز حاضرند بپذیرند که گیاهان با پیچیدگی قابل توجهی یکدیگر را درک می کنند، سیگنال می دهند و به یکدیگر پاسخ می دهند. بنابراین، پرسش بهتر این است که این اتصال شیمیایی در مقیاس اکولوژیکی به چه معناست؟ پاسخ این پرسش به چهار عامل اصلی بستگی دارد.

1. افزایش تاب آوری. یک درخت که مورد حمله قرار گرفته است، می تواند واکنش های دفاعی را در سراسر یک منطقه وسیع تحریک کند. در نتیجه، درختان می توانند گسترش گیاه خواران را کاهش دهند و آسیب را محدود کنند.

2. راهبردهای بقا در سطح جامعه. جنگل های متراکم که در آنها ارتباطات معمولاً قوی هستند، در برابر آفات و شیوع بیماری ها بسیار مقاوم تر ظاهر می شوند.

3. سازگاری بهتر با تنش های اقلیمی. وقتی یک گیاه دچار تنش آبی می شود، هشدارهای فرستاده شده مبنی بر انتشار ترکیبات آلی فرار می تواند به گیاهان همسایه کمک کند تا سریع تر به حالت های تحمل خشکی خود تغییر جهت دهند.

4. تغییر در مدیریت جنگل. برخی از طرفداران محیط زیست اکنون معتقدند که حفظ شبکه های قارچی و تنوع گیاهی برای حفظ مسیرهای ارتباطی بسیار مهم است. جنگل هایی که بدون این شبکه ها دوباره کاشته می شوند، ممکن است برای دستیابی به تاب آوری اکوسیستم های قدیمی با مشکل روبه رو شوند.

پژوهشگران هنوز در مراحل اولیه رمزگشایی ارتباطات گیاهی هستند، اما فناوری های نوظهور مانند حسگرهای ژنتیکی، آشکارسازهای ترکیبات آلی فرار موجود در هوا و تصویربرداری از شبکه ریشه، روزنه های جدیدی را به روی گفت وگوهای پنهان جنگل می گشایند.

پژوهشگران آینده ممکن است گفت وگوهای شیمیایی را به صورت در لحظه ترسیم کنند و چگونگی انتقال پیام ها از یک تاج پوش جنگل به تاج پوش دیگر را در کیلومترها ردیابی کنند.