زیست شناسی

مطالب گوناگون در رابطه با زیست شناسی

زیست شناسی

مطالب گوناگون در رابطه با زیست شناسی

بررسی چگونگی ارتباط شیمیایی بین گیاهان و بندپایان

 

بررسی چگونگی ارتباط شیمیایی بین گیاهان و بندپایان از طریق زبان گیاهی‌

 

تشخیص محیط اطراف توسط گیاهان‌

جام جم آنلاین: پیدایش نخستین گیاه به سال‌ها پیش از آغاز حیات انسان برمی‌گردد. اما ما انسان‌ها هرگز آن طور که باید گیاهان را نشناخته‌ایم؛ چرا که آنقدر غرق در دنیای خودمان شده‌ایم که به تمام موجودات دیگر به چشم پدیده‌های بی‌جان می‌نگریم و شاید اگر شاهد حرکت جانوران نبودیم، این موجودات را نیز به عنوان پدیده‌ای ساکن در نظر می‌گرفتیم.

 

 اما آیا گیاهان موجودات ساکن و بی‌حرکتی هستند یا می‌توانند با محیط اطرافشان در ارتباط باشند؟ آیا آنها می‌توانند با محیط اطراف خود صحبت کنند؟ اگر این توانایی را دارند، این کار را چگونه انجام می‌دهند؟

 

در این طرح تحقیقاتی که در بخش دانشجویی نهمین جشنواره جوان خوارزمی توانست رتبه سوم پژوهش‌های بنیادی را کسب کند، تلاش شده است با درک بهتر از روابط موجود بین دنیای گیاهی و جانوری و بررسی ماهیت و چگونگی ارتباطات شیمیایی بین بندپایان و گیاهان گامی به منظور تولید علم و در نتیجه بهبود کارآیی عوامل مفید برای کنترل آفات برداشته شود.

جانوران در بستری از انواع روابط پیچیده با افراد همگونه خود و افرادی از دیگر گونه‌ها و همچنین محیط فیزیکی خود قرار دارند. از سوی دیگر، بقای هر گونه در محیط به توانایی افراد آن گونه در کسب غذا، سرپناه، جفت‌یابی، تولید مثل و دفاع در برابر شکارگران، انگل‌ها و عوامل محیطی بستگی دارد. در این خصوص رفتارهای سازگار به طرق گوناگون سبب تضمین بقای گونه و در نهایت دستیابی به موفقیت تکاملی می‌شوند. از مطالعه بر روی جانوران، اطلاعات ارزشمندی درباره روابط میان موجودات زنده و محیط غیرزنده، فرایندهای فیزیولوژیک تعیین‌کننده رفتارها و برخی از علل فراوانی و پراکندگی جانوران به دست آمده است.

 

بیشتر رفتارشناسان به ارائه اصول کلی قابل تعمیم به کلیه گروه‌های جانوری تمایل دارند. برخی محققان نیز رفتارهای جانوران را به منظور حفظ و حمایت از گونه‌های در حال انقراض مطالعه می‌کنند. دیگر رفتارشناسان تنها به عملکرد جانوران آفت، شکارگر و انگل که دارای اهمیت اقتصادی هستند، توجه می‌کنند. عده معدودی نیز رفتارهای جانوران اهلی را تنها با هدف بهبود شرایط زندگی انسان‌ها و یا افزایش دانش اطلاعات بشری بررسی می‌کنند.

 

رفتارشناسی موجودات زنده به مطالعه و بررسی رابطه رفتار یک گونه جانوری با رفتار جانوری دیگر از همان گونه محدود نمی‌شود، بلکه کنش‌ها و واکنش‌های مختلفی که میان گونه‌های مختلف جانوری و حتی کنش‌هایی که بین گونه‌های جانوری یا گونه‌های گیاهی صورت می‌گیرد را نیز شناسایی می‌کند. این واکنش‌ها می‌توانند در نتیجه اطلاعاتی که ناشی از حواس بینایی، شنوایی، بویایی و لامسه هستند ایجاد شوند. این حواس از مهم‌ترین عواملی هستند که بر هم‌کنش میان موجودات زنده را تحت تاثیر قرار می‌دهند. اطلاعات مورد استفاده از سوی مهره‌داران در این برهم کنش‌ها معمولا از نوع دیداری یا شنیداری است. در حالی که بیشتر بندپایان از حس بویایی و علایم شیمیایی برای پیدا کردن جنس مخالف، غذا و اجتناب از رقبا و دشمنان طبیعی خود استفاده می‌کنند. از مهم‌ترین ویژگی‌های علایم شیمیایی می‌توان به برد زیاد، قدرت عبور از مانع و تخصصی بودن آنها  اشاره کرد که به بندپایان این امکان را می‌دهد تا در فواصل زیاد بتوانند علایم مرتبط با هدف را از علایم غیرمرتبط تفکیک کنند.

 

فریاد برای کمک گیاه‌

 

به گفته دکتر حمیدرضا صراف معیری، عضو هیات علمی دانشگاه زنجان و مجری این طرح تحقیقاتی امروزه روان‌شناسی جانوری ترکیبی از زیرشاخه‌های قدیمی و جدید است. مطالعه یادگیری مقایسه‌ای و تئوری یادگیری نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است  و در تحقیقات رفتارشناسان جانوری همچون پیترسن و رویت بلات کاملا مشهود است پیشرفت مهم رفتارشناسی مدیون بررسی‌های محققان دیگری مانند اپن هایم و همکارانش در زمینه سیستم عصبی، بوگارت و همکارانش در زمینه رفتار تغذیه در خزندگانی مانند مار بندجورابی و هالو و همکارانش در زمینه رفتارهای ابتدایی است. براساس تحقیقات انجام شده در این طرح، وقتی گیاهان مورد حمله آفات قرار می‌گیرند، رایحه یا سیگنال‌های شیمیایی یا علایم بویایی از خود متصاعد می‌کنند که سبب جلب دشمنان طبیعی آفت به این رایحه‌ها می‌شود. به این ترکیبات اصطلاحا رایحه‌های القایی گیاه یا فریاد برای کمک گیاه (S.O.S) گفته می‌شود که از آن به عنوان زبان شیمیایی گیاه نام برده می‌شود.

 

در این پژوهش، رفتار بیش از 2400 فرد در آفات و حشرات مفید به روش بویایی‌سنجی‌  (OLFACTOMETERY) مورد مطالعه قرار گرفته و عکس‌العمل هر فرد در مقابل رایحه‌های گیاه و جانور بررسی شد. برای درک بهتر از علت بروز رفتار متفاوت در افراد مورد آزمایش، استفاده از روش‌های مدرن ملکولی گاز کروماتوگرافی و اسپکترومتری جرمی، ترکیبات شیمیایی موثر در تعامل بین جانوران و گیاهان میزبان ردیابی، استخراج و شناسایی شد.

 

در یک برهم کنش سه‌سطحی میان گیاه، گیاهخوار و دشمن طبیعی، بندپایان شکارگر می‌توانند از علایم ناشی از خود شکار یا مواد فرار گیاه بهره‌برداری کنند. اگرچه ترکیبات فرار خود شکار بسیار تخصصی بوده و برای دشمنان طبیعی قابل اطمینان نیست؛ اما به دلیل این که به مقدار کم متصاعد می‌شود، از قابلیت تشخیص کمتری برخوردار است. برخلاف مواد فرار ناشی از طعمه‌، گیاه در مقادیربیشتری مواد فرار از خود متصاعد می‌کند که بندپایان می‌توانند براحتی آن را دریافت کنند. اما به نسبت از درجه تخصصی کمتری برخوردار است.

 

با توجه به این که گیاه همواره و حتی بدون حضور گیاهخوار این ترکیبات فرار را تولید می‌کند، به نظر می‌رسد که در سیر تکامل، گیاهان در پاسخ به فشار ناشی از گیاهخواری با تغییر در ترکیبات تشکیل‌دهنده رایحه خود این علایم را به اطلاعات قابل اطمینانی برای دشمنان طبیعی تبدیل کرده‌اند. این علایم شیمیایی که به عنوان رایحه‌های القایی گیاه شناخته شده است، گیاه را در یک تعامل مثبت با دشمنان طبیعی قرار می‌دهد که هر دو از این رابطه سود می‌برند.

 

به گفته صراف، یکی از مهمترین دستاوردهای این طرح چاپ 8 مقاله علمی است که 4 مقاله از بین آنها با نمایه بین‌المللی علمی I.S.I در مجلات معتبر و بین‌المللی به چاپ رسیده است.

 

همچنین براساس این تحقیقات 2 مقاله‌ علمی - پژوهشی در داخل و خارج کشور ارائه شده است. در این طرح، مطالعاتی برای شناسایی ترکیبات شیمیایی که گیاهان در فراخوانی حشرات مفید برای مقابله با آنان از خود متصاعد می‌کنند، انجام شده که نتایج آن ارائه شده است، همچنین ابعاد و زمینه‌های مختلف با فرضیه‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و قدرت تشخیص گیاه و رفتار و واکنش گیاه در برابر تغذیه دوست و دشمن  مطالعه شده که نتایج آن در سایت‌های معتبر علمی ارائه شده است.

 

گسترش مرزهای دانش‌

 

به گفته دکتر احمد عاشوری، عضو هیات علمی دانشگاه تهران و استاد راهنمای این طرح پژوهشی، گیاه با جلب شکارگران و پارازیتوئیدها فشار ناشی از گیاهخواری را کاهش می‌دهد و دشمنان طبیعی نیز با استفاده از علائم شیمیایی گیاه، شکار مناسب را پیدا می‌کنند.

 

این فرآیند در حقیقت سازوکاری از جانب گیاه برای افزایش شایستگی خود است که به عنوان دفاع غیرمستقیم گیاه علیه گیاهخوار تلقی می‌شود. اگرچه به نظر می‌رسید که ترکیبات القایی برای بهره‌برداری شکارگران به وسیله گیاه تولید می‌شود، اما این علایم اطلاعاتی را نیز برای گیاهخواران به همراه خواهد داشت. گیاهخواران از رایحه القایی گیاهان برای اطلاع از حضور رقبای هم‌گونه و غیر هم‌گونه، فعال شدن مکانیسم دفاع گیاه در نتیجه گیاهخواری و همچنین برای ارزیابی از حضور احتمالی دشمنان طبیعی استفاده می‌کنند. در این طرح، تلاش بر این بود تا بتوان مرزهای دانش را گسترش داد و پی برد که چگونه گیاهان با یکدیگر و حتی موجودات دیگر ارتباط برقرار می‌کنند و این ارتباط با دشمنان یعنی آفات و دشمنان دشمنان یعنی حشرات که به عنوان عوامل بیولوژیک در نظر گرفته می‌شوند، چگونه خواهد بود؛ بنابراین باید دنیای موجودات زنده را که شامل همه گیاهان و جانوران ساکن کره زمین است، مورد بررسی قرار داد. نتایج تحقیقات انجام شده حاکی از آن است که موجودات زنده از طریق ارسال محرک یا علائم مشخصی با هم ارتباط برقرار می‌کنند. معمولا محرک‌های شناخته شده از جنس صوت و نور هستند. صوت در شنوایی و لامسه و نور در بینایی موثر است و علایم شیمیایی نیز نوعی محرک بویایی هستند.

بیشتر محرک‌های شیمیایی به عنوان 2 عامل یا 2 حس بویایی و چشایی قابل فهم هستند و می‌توان بر این اساس به ماهیت و اطلاعات نهفته در آنها دست یافت. همیشه این پرسش مطرح بوده است که گیاهان چگونه با هم ارتباط برقرار می‌کنند. بیش از 10 سال است که دنیای علم و جامعه تخصصی در این زمینه به تحقیق پرداخته و نشان داده‌اند که گیاهان با ارسال محرک‌های شیمیایی که بر دیگر موجودات نیز تاثیرگذار است، با هم ارتباط برقرار می‌کنند. پرسش مهمی که مطرح می‌شود این است که آیا وقتی گیاه مورد حمله یا تغذیه 2 موجود که یکی از آنها دشمن یا آفت و دیگری از حشرات مفید یا دشمنان طبیعی آفت یا عوامل کنترل بیولوژیک است، قرار می‌گیرد چه پاسخی می‌دهد؟ آیا گیاه می‌تواند دوست و دشمن را از یکدیگر تشخیص دهد؟

 

از آنجا که این طرح یک طرح بنیادی است، در حال حاضر کاربردی ندارد و هدف اصلی این بوده است که بتوان به پاسخی بنیادی دست یافت؛ اما مانند دیگر دستاوردهای علمی بنیادی که پس از چند سال کاربردی می‌شود، در آینده‌ای نه چندان دور انسان می‌تواند از نتایج به دست آمده به نفع خود بهره‌برداری کند و از یک محرک مصنوعی برای کنترل آفات در مزارع و گلخانه‌ها بهره ببرد.

 

رشد بی‌رویه جمعیت انسان‌ها از یک‌سو و افزایش تقاضا و بالا رفتن سطح توقعات انسان‌ها در زندگی از سوی دیگر سبب افزایش نیاز آنها به مواد غذایی گیاهی شده است. با افزایش سطح زیرکشت و افزایش عملکرد محصولات در واحد سطح می‌توان به این نیاز پاسخ داد. اصلاح بذر و نهال و استفاده از مواد شیمیایی به صورت کود یا سموم کشاورزی از مهم‌ترین راهکارهایی است که می‌تواند عملکرد محصولات کشاورزی را افزایش دهد. این در حالی است که استفاده از مواد شیمیایی می‌تواند خطرات جبران‌‌ناپذیری را به همراه داشته باشد. دانشمندان نیز به دنبال روش‌های جایگزین هستند که یکی از این روش‌ها استفاده از عوامل کنترل بیولوژیک است که در طبیعت وجود داشته و انسان نیز به دانش فنی استفاده از آن دست یافته است. در راستای سند چشم‌انداز توسعه کشاورزی پایدار که مبتنی بر استفاده از روش‌های بی‌خطر برای محیط زیست است، کنترل بیولوژیک به عنوان یکی از بهترین روش‌های جایگزین سموم شیمیایی توصیه شده است.

 

در این طرح سعی شده است با درک بهتر از روابط موجود بین دنیای گیاهی و جانوری و بررسی ماهیت و چگونگی این ارتباط‌ها گامی در جهت بهبود کارآیی عوامل مفید برای کنترل آفات برداشته شود.

 

کنترل بیولوژیک‌

 

متخصصان گیاه‌شناسی مجموعه عملکرد گیاهان را که به منظور دفع آفات و دشمنان آنها انجام می‌شود، فریاد برای کمک به گیاهان یا زبان شیمیایی گیاهان نامیده‌اند. این متخصصان برای شناسایی و تشخیص اطلاعات صادر شده از سوی گیاهان از روش‌های جدید مولکولی استفاده می‌کنند تا بتوانند ترکیبات شیمیایی موثر در تعامل بین جانوران و گیاهان میزبان را شناسایی کنند.بررسی رفتار گیاهان یا مطالعه علائم ارتباطی آنها با دیگر جانداران یکی از روش‌های کنترل بیولوژیک محصولات کشاورزی است. کنترل بیولوژیک به عنوان یکی از بهترین روش‌های جایگزین سموم شیمیایی توصیه شده است که براساس آن روابط موجود بین دنیای گیاهی و دنیای جانوری بهتر شناخته خواهد شد.

 

فرانک فراهانی‌جم‌

لینک مطلب: روزنامه جام جم

عامل موثر در نغمه خوانی

 

 

بسیاری از پرندگان در هنگام سحر به نغمه خوانی می‌پردازند. خروسها چنانکه مشهور است با نوای خود وقت نماز صبح را به مومنان یادآور می‌شوند و برخی از مرغان نغمه‌خوان مدتها قبل از اذان صبح نوای خود را سر می‌دهند.

به این ترتیب این پرسش اهمیت پیدا می‌کند که پرندگان مختلف با توجه به کدام عامل زمان نغمه سرایی صبحگاهی خود را انتخاب می‌کنند.

به نوشته نشریه ارگان انجمن سلطنتی علوم در انگلستان یک گروه از پرنده شناسان در دانشگاه بین‌المللی فلوریدا به سرپرستی کارل برگ برای یافتن پاسخ این پرسش به مدت یک ماه در جنگلهای گرمسیری بخشهای کم ارتفاع اکوادور که منزلگاه شمار زیادی از پرندگان نغمه خوان است، به ضبط صدای این مرغان اقدام کردند.

این پژوهشگران با بررسی اطلاعات جمع آوری شده در مورد ۵۷نوع مختلف از پرندگان نغمه خوان به این نتیجه رسیدند که توالی زمانی نغمه خوانی این مرغان با توجه به ارتفاع لانه آنها از سطح زمین و نیز درشتی چشمانشان تعیین می‌شود.

هرچه ارتفاع لانه مرغان نغمه خوان بالاتر و هرچه قوت دید آنها بیشتر، آغاز نغمه خوانی آنها زودتر است.

این یافته‌ها با یک فرضیه قدیمی در خصوص زمان شروع و خاتمه نغمه خوانی مرغان سحری هماهنگی کامل دارد. بر اساس این فرضیه مرغان نغمه خوان زمانی آوازه خوانی را در هنگام صبحگاه آغاز می‌کنند که محیط به اندازه کافی روشن شده باشد تا آنها قادر به تشخیص مرغان شکاری و دیگر مهاجمانی باشند که با صدای آواز آنها به محدوده زیست این مرغان نزدیک می‌شود.

همچنین بر طبق این فرضیه نغمه خوانی مرغان زمانی پایان می‌یابد که نور در محیط به اندازه‌ای زیاد شده باشد که این مرغان بتوانند وجود غذا را در اطراف خود تشخیص دهند.

 

رفتار شناسی

رفتار شناسی شاخه ای از علوم زیستی است که به مطالعه ی رفتار جانوران می پردازد .

رفتار به عمل یا مجموعه ای از اعمال گفته می شود که جانور در پاسخ به محرک از خود بروز می دهد.

محرک ها بروز رفتار دو نوع اند: محرک درونی( مانند گرسنگی و تشنگی )  و محرک بیرونی ( مانند بوی غذا ، مشاهده ی و یا فرد دیگر ).

 

در بسیاری از رفتار ها وراثت نقش دارد.

 

کوکو پرنده ای است که در لانه ی سایر پرندگان تخم می گذارد.جوجه ی کوکو به طور نارس و زود تر از جوجه های پرنده ی میزبان از تخم خارج می شود.جوجه ی کوکو بلافاصله پس از خروج از تخم ، تخم های میزبان را از لانه بیرون می اندازد.دستورالعمل ها و اطلاعات لازم برای بروز این رفتار به صورت اطلاعات ژنی به جوجه ی کوکو به ارث رسیده است.

شکل الف : جوجه تازه از تخم بیرون آمده ی کوکو ، تخم های میزبان را بیرون می اندازد.

شکل ب : پرنده ی میزبان به تغذیه ی جوجه ی کوکو که چند برابر اوست ، ادامه می دهد.

 

رفتار غریزی

آزمایش ویلیام دیلگر ( Dilliam Dilger ) در رابطه با آشیانه سازی پرندگان:

ویلیام دیلگر رفتار غریزی را در دو گونه مرغ عشق افریقایی بررسی کرد.مرغ عشق صورت هلویی ، با نوک قوی خود ، باریکه های منظم و دراز از مواد مورد استفاده برای آشیانه سازی را می بُرد.سپس این باریکه ها را در لا به لای پرهای نزدیک به دمش جا می دهد و آن ها را به سمت آشیانه می برد.مرغ عشق فیشر مواد سخت تر ، مانند چوب را بدون استفاده از پرهای نزدیک به دُم ، با نوک خود به محل آشیانه می برد.

 

 

 

استدلال دیلگر این بود که اگر رفتار انتخاب و حمل آشیانه سازی وراثتی باشد ، بنابراین دو رگه های حاصل از آمیزش این دو نوع مرغ عشق رفتار حد واسطی از خود نشان خواهند داد.

همانطور که او پیش بینی کرده بود ، پرندگان دو رگه رفتار حد واسطی در حمل مواد آشیانه سازی نشان دادند و مواد آشیانه سازی را بین نوک و پرهای ناحیه ی دُمی به تکرار جا به جا می کردند.

 

الگوی عمل ثابت


رفتار های غریزی در افراد مختلف یک گونه به یک شکل انجام می شوند.این رفتار ها مجموعه ای از حرکت های مشخص و ثابت است.غاز ماده ای که روی تخم های خوابیده است ، هر چند وقت یک بار تخم ها را جا به جا می کند تا تخم ها به طور یکنواخت گرم شوند.غاز ماده اگر تخمی را در خارج از لانه ببیند ، از جای خود بلند می شود ، گردنش را دراز می کند و با منقار خود تخم را در یک مسیر زیگزاگی به لانه می آورد.حال اگر هنگام انجام چنین حرکتی تخم را بردارند ، غاز همان حرکات را انجام می دهد، بدون اینکه به نبودن تخم توجهی داشته باشد .رفتار برگرداندن تخم در غاز ها مثالی از الگوی عمل ثابت است که همه ی آن ها به یک شکل آن را نشان می دهند.

 

 

 

در الگوی عمل ثابت رفتار با یک محرک آغاز می شود ، به طور کامل تا پایان پیش می رود و همیشه به یک شکل انجام می گیرد.به محرکی که باعث بروز الگوی عمل ثابت می شود ، محرک نشانه می گویند که اغلب یک علامت حسی است. در مورد رفتار غاز ماده ، محرک نشانه شکل هندسی و انحنای جسم است.

 

جانوران رفتار های متنوعی از خود نشان می دهند

 

سریع ترین راه برقراری ارتباط بین جانور و محیط پیرامونش رفتار هایی است که جانور از خود نشان می دهد

بیشتر جانوران رفتار های متفاوتی را متناسب با موقعیت های خاص از خود نشان می دهند.

افراد نوعی گاو وحشی که در قطب زندگی می کنند ، رفتار دفاعی خاصی از خود نشان می دهند.این گاو ها با دیدن شکارچی ها-که معمولا گرگ هستند-حلقه ای دفاعی به دور جوان تر ها تشکیل می دهند .این رفتار مشارکتی و گروهی مانع از حمله ی موفقیت آمیز شکارچی ها می شود.

 

  یا سنجابی که فندقی را پیدا می کند و برای زیر خاک کردن آن زمین را می کند .اما وقتی یک مار را میبیند ، رفتار متفاوتی از خود بروز می دهد .در این هنگام برای یافتن یک پناهگاه میدود.در چنین موقعیتی کندن زمین به فرار او از مار کمکی نمی کند.

 

 

و یا خرگوشی را که برای فرار از دشمن و دیده نشدن توسط دشمن خود را لابه لای برف ها پنهان می کند و به خاطر همخوانی داشتن رنگ پوستش با رنگ برف دیده نمی شود.

 

 

انتخاب جفت به همراه رفتارهای زیادی است:

 

جانوران در فصل تولید مثل برای ارتباط با جفت ، علایم خاصی از خود بروز می دهند .که معمولا این علایم خاص همان گونه است.

مثلا هر یک از گونه های کرم شب تاب ، الگوی تابش خاص خود را دارند و کرم شب تاب ماده ، نرهای گونه ی خود را بر اساس تعداد تابش های آن ها شناسایی می کند و به نری که الگوی تابشی متفاوتی دارد ، توجهی نمی کند.

 

انتخاب جفت:

 

والد ماده ، انرژی بیشتری برای تولید مثل صرف می کند و محدودیت بیشتری در تولید مثل دارد ، بنابراین منطقی است که جانور ماده در انتخاب جفت دقت داشته باشد و بهترین جفت ممکن را برای خود انتخاب کند تا انرژی را که صرف می کند ، به هدر نرود.در واقع این افراد ماده هستند که جفت خود را انتخاب می کنند و باه ر نری جفت گیری نمی کنند .

مثلا نوعی قورباغه ی ماده در میان نر هایی که می خوانند ، گردش میکند. او وقتی در کنار یک نر می نشیند چند دقیقه ای به صدایش گوش می دهد.سپس به سمت قورباغه ی دیگر می رود و به صدایش گوش می دهد .و ممکن است این کار را چندین بار تکرار کند و در نهایت جفت خود را انتخاب می کند.