في نموها "ترقص" عباد الشمس حتى لا تخفي الشمس عن بعضها البعض. تسلط هذه الدراسة المفاجئة الضوء على اللغز العلمي الذي شغل الباحثين منذ أيام داروين
كشفت دراسة جديدة أجرتها جامعة تل أبيب، بالتعاون مع جامعة كولورادو بولدر بالولايات المتحدة الأمريكية، أن النباتات التي تنمو في بيئة كثيفة، حيث يلقي كل نبات بظلاله على جاره، تجد حلا جماعيا بمساعدة الحركات العشوائية التي تساعدهم على إيجاد اتجاهات النمو الأمثل، وبهذه الطريقة تسلط الدراسة الضوء على اللغز العلمي الذي شغل الباحثين منذ أيام داروين.
تم إجراء البحث المفاجئ بقيادة البروفيسور ياسمين ماروز من كلية علوم النبات والأمن الغذائي في جامعة تل أبيب، بالتعاون مع البروفيسور أوريت بيليج من جامعة كولورادو بولدر في الولايات المتحدة الأمريكية المجلة المرموقة Physical Review X.
يوضح البروفيسور ميروز: "لقد أظهرت الدراسات السابقة أنه إذا تمت زراعة عباد الشمس في حقل بكثافة عالية جدًا، فعندما تظلل بعضها البعض، فإنها تنمو بنمط متعرج - واحدة للأمام والأخرى للخلف - حتى لا تكون في كل منهما بهذه الطريقة تنمو جنبًا إلى جنب بطريقة مثالية لتحقيق أقصى قدر من تدفق الشمس، وبالتالي عملية التمثيل الضوئي، على المستوى الجماعي. في الواقع، تعرف النباتات التمييز بين ظل المبنى وظل ورقة الشجر سوف تنمو في الاتجاه بعيدا عن الظل."
في الدراسة الحالية، قرر الباحثون فحص مسألة كيفية معرفة عباد الشمس لكيفية الانسجام بطريقة مثالية وقاموا بتحليل ديناميكيات عباد الشمس في المختبر أثناء انسجامها في نمط متعرج. قامت البروفيسور ماروز وفريقها بزراعة عباد الشمس بكثافة عالية وقاموا بتصويرها وهي تنمو. كانت الكاميرا تلتقط صورًا لزهور عباد الشمس كل بضع دقائق، ثم تم تجميع الصور معًا بحركة سريعة (فاصل زمني) لإنشاء ما يشبه الفيديو. وتتبع الباحثون حركة كل زهرة عباد الشمس على حدة، ولاحظوا أنها "رقصت" كثيرًا.
ووفقا للباحثين، كان داروين أول من أدرك أن النباتات - جميع النباتات - تنمو في نوع من الحركة الدورية (تسمى الدورانات)، بين الدوران والعشوائية، بما في ذلك السيقان والجذور. لكن حتى اليوم - باستثناء حالات قليلة مثل النباتات المتسلقة، التي تنمو بحركات دائرية ضخمة للبحث عن شيء ما للتشبث به - لم يكن من الواضح ما إذا كان خللاً أم ميزة. لماذا يستثمر النبات الطاقة لينمو بالتناوب؟
البروفيسور ماروز: "كجزء من بحثنا، أجرينا تحليلًا فيزيائيًا يشير إلى سلوك كل زهرة عباد الشمس ضمن مجموعة عباد الشمس الجماعية ورأينا أن عباد الشمس "ترقص" للعثور على أفضل زاوية حتى لا تخفي إحداها عن الأخرى. لقد قمنا بقياس الحركة إحصائيًا وأظهرنا من خلال المحاكاة الحاسوبية أن الحركات العشوائية تعمل على تحسين العثور على الظل بطريقة جماعية، بالإضافة إلى ذلك، كان من المفاجئ أيضًا اكتشاف أن توزيع "خطوات" عباد الشمس كان واسعًا جدًا، وهو توزيع ثلاثي. من حيث الحجم، من الإزاحة الصفرية إلى حركة بمقدار سنتيمترين كل بضع دقائق في اتجاه أو آخر."
وفي الختام يضيف البروفيسور ماروز: "يستفيد المصنع من حقيقة أنه يحتوي على خطوات صغيرة وبطيئة وأخرى كبيرة وسريعة، كما أن نطاق الخطوات يسمح بترتيبه بأفضل طريقة ممكنة. أي أنه إذا كان نطاق الخطوات أصغر أو أكبر - فسيتم التعبير عن الترتيب بتظليل متبادل أكثر وبالتالي بعملية تمثيل ضوئي أقل. لماذا يشبه هذا حفلة رقص مزدحمة يتحرك الجميع قليلاً إلى اليمين وقليلًا إلى غادر دون أن يسأل بصوت عالٍ: "هل يمكنك التحرك قليلاً؟"، لأنهم إذا تحركوا كثيرًا فسوف يؤذون الراقصين الآخرين، ولكن إذا تحركوا قليلاً جدًا - فلن يتم حل مشكلة الازدحام، سيكون هناك ازدحام شديد في المكان. زاوية واحدة من التمديد وفارغة في الآخر.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
