تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۰۴/۲۷ ساعت ۱۷:۲۰
کد مطلب : ۳۴۷۸۴۵
ارتباط نور مصنوعی با اختلال ریتم فصلی گیاهان
گروه علمی: یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که نورهای مصنوعی شبانه در شهرها می‌توانند فصل گرده افشانی را طولانی‌تر کنند و ریتم فصلی گیاهان را بر هم بزنند.به گزارش ایسنا، هر گیاه یک فصل گرده افشانی دارد که معمولاً در فصل بهار شروع می‌شود، اما مثلا ممکن است در مناطق جنوبی ایالات متحده در اوایل ژانویه(دی) شروع شود. این فصل گرده افشانی معمولاً تا ماه نوامبر(آبان) ادامه دارد.
چراغ‌هایی که در شهرها در تمام مدت شب روشن هستند، به شدت فنولوژی(پدیده‌شناسی) گیاهان شهری را که شامل اوقاتی است که جوانه‌هایشان در بهار باز می‌شود و وقتی برگ‌هایشان تغییر رنگ می‌دهد و در پاییز می‌ریزد، مختل می‌کنند. اکنون یک تحقیق جدید نشان می‌دهد که چگونه نورهای شبانه، فصل رشد را در شهرها طولانی‌تر می‌کنند و این موضوع می‌تواند بر همه چیز از آلرژی گرفته تا اقتصاد محلی تأثیر بگذارد.
پدیده‌شناسی یا فنولوژی(Phenology) دانش مطالعه‌ی رویدادهای چرخه‌ی زیستیِ حیوانات و گیاهانِ دوره‌ای و چگونگی تاثیرپذیری آنها از تغییرات اقلیمی فصلی و میان‌سالی در بازه چندین ساله است. مثال‌هایی مانند نخستین نشانه‌ها از کوچ پرندگان، تاریخ گل‌دهی و برگ‌دهی اضطراری، تاریخ تغییر رنگ برگ‌ها و خزان گیاهان برگریز، نخستین پرواز پروانه‌ها، تاریخ تخم‌گذاری پرندگان و خزندگان نمونه‌هایی مطالعات پدیده‌شناختی هستند.
به دلیل حساسیت زیاد برخی پدیده‌ها به تغییرات کوچک در یک اقلیم به ویژه دما، مشاهدات ثبت شده‌ی پدیده‌شناختی به عنوان نماینده‌ای از دما در اقلیم‌شناسی تاریخی مورد استفاده قرار می‌گیرد که تغییر اقلیم و گرمایش جهانی از این جمله هستند.
"یویو ژو" دانشیار علوم محیطی از دانشگاه ایالتی "آیووا" که محقق اصلی این مطالعه است، می‌گوید: من و همکارانم در این مطالعه، درختان و درختچه‌ها را در حدود ۳۰۰۰ مکان در شهرهای ایالات متحده تجزیه و تحلیل کردیم تا ببینیم که آنها در یک دوره پنج ساله در شرایط نوری مختلف چگونه واکنش نشان می‌دهند.
وی افزود: گیاهان از چرخه طبیعی روز و شب به عنوان سیگنال تغییر فصلی همراه با دما استفاده می‌کنند و ما دریافتیم که نور مصنوعی به تنهایی تاریخ شکوفیدن جوانه‌های برگ در بهار را در مقایسه با مکان‌هایی که نور شبانه نداشتند، به طور متوسط حدود ۹ روز افزایش می‌دهد. زمان تغییر رنگ برگ‌ها در پاییز نیز تغییر می‌کند و به طور متوسط تقریباً ۶ روز در ۴۸ ایالت به تأخیر افتاد. به طور کلی، ما دریافتیم که هر چه شدت نور مصنوعی بیشتر باشد، تفاوت نیز بیشتر است.
وی ادامه داد: ما همچنین تأثیر آینده نورهای شبانه را در پنج شهر ایالات متحده شامل مینیاپولیس، شیکاگو، واشنگتن، آتلانتا و هیوستون بر اساس سناریوهای مختلف در ارتباط با گرمایش جهانی آینده و افزایش سالانه یک درصدی در شدت نور شبانه پیش‌بینی کردیم و دریافتیم که افزایش نور شبانه احتمالاً شروع فصل را زودتر تغییر می‌دهد، اگرچه تأثیر آن بر زمان تغییر رنگ پاییزی پیچیده‌تر بود.
این نوع تغییر در ساعت بیولوژیکی گیاهان پیامدهای مهمی برای خدمات اقتصادی، آب و هوایی، بهداشتی و اکولوژیکی که گیاهان شهری ارائه می‌دهند، دارد.از جنبه مثبت، فصول رشد طولانی‌تر می‌تواند به مزارع شهری اجازه دهد تا در دوره‌های زمانی طولانی فعال باشند. گیاهان همچنین می‌توانند در اوایل بهار و دیرتر در پاییز با افزایش دمای جهانی، برای خنک شدن محله‌ها سایه ایجاد کنند.
اما تغییرات در فصل رشد همچنین می‌تواند آسیب پذیری گیاهان را در برابر آسیب سرمازدگی بهاره افزایش دهد، همچنین در زمان‌بندی سایر فرآیندها مانند گرده‌افشان‌ها که برخی گیاهان شهری به آنها تکیه می‌کنند، ناسازگاری ایجاد کند.
یک فصلِ فعالِ طولانی‌تر برای گیاهان شهری همچنین نشان دهنده یک فصل گرده افشانی زودتر و طولانی‌تر است که می‌تواند آسم و سایر مشکلات تنفسی را در افرادی که آلرژی دارند، تشدید کند. به عنوان مثال یک مطالعه نشان داد که در مریلند، در سال‌هایی که گیاهان خیلی زود شکوفا می‌شدند، بستری شدن افراد به علت بیماری آسم در بیمارستان ۱۷ درصد افزایش داشته است.
اینکه چگونه زمان‌بندی تغییر رنگ پاییزی در آینده با افزایش نور شبانه و افزایش دما تغییر می‌کند، مشخص نیست. دما و نور مصنوعی با هم به روشی پیچیده بر تغییر رنگ پاییزی تأثیر می‌گذارند و پیش‌بینی‌های محققان نشان می‌دهد که تاخیر در تغییر رنگ به دلیل گرم شدن آب و هوا ممکن است در اواسط قرن حاضر متوقف شود و احتمالاً به دلیل نور مصنوعی معکوس شود. البته این موضوع نیاز به تحقیقات بیشتری دارد و چگونگی تغییر نور مصنوعی شهری در آینده را نیز باید در نظر گرفت.
یک مطالعه نشان داد که نور شهری در شب از سال ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۶ حدود ۱.۸ درصد در سال در سراسر جهان افزایش یافته است. با این حال، بسیاری از شهرها و ایالت‌ها در تلاش هستند تا آلودگی نوری را با روش‌هایی نظیر تعبیه محافظ برای کنترل نفوذ نور و تغییر به استفاده بیشتر از چراغ‌های LED در خیابان‌ها که انرژی کمتری مصرف می‌کنند و تأثیر کمتری بر گیاهان نسبت به چراغ‌های خیابانی سنتی با طول موج‌های بلندتر دارند، کاهش دهند.
فنولوژی گیاهان شهری نیز ممکن است تحت تأثیر عوامل دیگری مانند کربن دی اکسید و رطوبت خاک باشد. علاوه بر این، افزایش سریع‌تر دما در شب، در مقایسه با روز می‌تواند منجر به الگوهای دمایی مختلف روز و شب شود که ممکن است به روش‌های پیچیده‌ای بر فنولوژی گیاه تأثیر بگذارد.
درک این فعل و انفعالات بین گیاهان و نور مصنوعی و دما به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات در فرآیندهای گیاهی را در شرایط آب و هوایی در حال تغییر پیش‌بینی کنند. شهرها در حال حاضر به عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی به این حوزه خدمت می‌کنند.
پدیده‌شناسی یا فنولوژی(Phenology) دانش مطالعه‌ی رویدادهای چرخه‌ی زیستیِ حیوانات و گیاهانِ دوره‌ای و چگونگی تاثیرپذیری آنها از تغییرات اقلیمی فصلی و میان‌سالی در بازه چندین ساله است. مثال‌هایی مانند نخستین نشانه‌ها از کوچ پرندگان، تاریخ گل‌دهی و برگ‌دهی اضطراری، تاریخ تغییر رنگ برگ‌ها و خزان گیاهان برگریز، نخستین پرواز پروانه‌ها، تاریخ تخم‌گذاری پرندگان و خزندگان نمونه‌هایی مطالعات پدیده‌شناختی هستند.
به دلیل حساسیت زیاد برخی پدیده‌ها به تغییرات کوچک در یک اقلیم به ویژه دما، مشاهدات ثبت شده‌ی پدیده‌شناختی به عنوان نماینده‌ای از دما در اقلیم‌شناسی تاریخی مورد استفاده قرار می‌گیرد که تغییر اقلیم و گرمایش جهانی از این جمله هستند.
"یویو ژو" دانشیار علوم محیطی از دانشگاه ایالتی "آیووا" که محقق اصلی این مطالعه است، می‌گوید: من و همکارانم در این مطالعه، درختان و درختچه‌ها را در حدود ۳۰۰۰ مکان در شهرهای ایالات متحده تجزیه و تحلیل کردیم تا ببینیم که آنها در یک دوره پنج ساله در شرایط نوری مختلف چگونه واکنش نشان می‌دهند.
وی افزود: گیاهان از چرخه طبیعی روز و شب به عنوان سیگنال تغییر فصلی همراه با دما استفاده می‌کنند و ما دریافتیم که نور مصنوعی به تنهایی تاریخ شکوفیدن جوانه‌های برگ در بهار را در مقایسه با مکان‌هایی که نور شبانه نداشتند، به طور متوسط حدود ۹ روز افزایش می‌دهد. زمان تغییر رنگ برگ‌ها در پاییز نیز تغییر می‌کند و به طور متوسط تقریباً ۶ روز در ۴۸ ایالت به تأخیر افتاد. به طور کلی، ما دریافتیم که هر چه شدت نور مصنوعی بیشتر باشد، تفاوت نیز بیشتر است.
وی ادامه داد: ما همچنین تأثیر آینده نورهای شبانه را در پنج شهر ایالات متحده شامل مینیاپولیس، شیکاگو، واشنگتن، آتلانتا و هیوستون بر اساس سناریوهای مختلف در ارتباط با گرمایش جهانی آینده و افزایش سالانه یک درصدی در شدت نور شبانه پیش‌بینی کردیم و دریافتیم که افزایش نور شبانه احتمالاً شروع فصل را زودتر تغییر می‌دهد، اگرچه تأثیر آن بر زمان تغییر رنگ پاییزی پیچیده‌تر بود.
این نوع تغییر در ساعت بیولوژیکی گیاهان پیامدهای مهمی برای خدمات اقتصادی، آب و هوایی، بهداشتی و اکولوژیکی که گیاهان شهری ارائه می‌دهند، دارد.از جنبه مثبت، فصول رشد طولانی‌تر می‌تواند به مزارع شهری اجازه دهد تا در دوره‌های زمانی طولانی فعال باشند. گیاهان همچنین می‌توانند در اوایل بهار و دیرتر در پاییز با افزایش دمای جهانی، برای خنک شدن محله‌ها سایه ایجاد کنند.
اما تغییرات در فصل رشد همچنین می‌تواند آسیب پذیری گیاهان را در برابر آسیب سرمازدگی بهاره افزایش دهد، همچنین در زمان‌بندی سایر فرآیندها مانند گرده‌افشان‌ها که برخی گیاهان شهری به آنها تکیه می‌کنند، ناسازگاری ایجاد کند.
یک فصلِ فعالِ طولانی‌تر برای گیاهان شهری همچنین نشان دهنده یک فصل گرده افشانی زودتر و طولانی‌تر است که می‌تواند آسم و سایر مشکلات تنفسی را در افرادی که آلرژی دارند، تشدید کند. به عنوان مثال یک مطالعه نشان داد که در مریلند، در سال‌هایی که گیاهان خیلی زود شکوفا می‌شدند، بستری شدن افراد به علت بیماری آسم در بیمارستان ۱۷ درصد افزایش داشته است.
اینکه چگونه زمان‌بندی تغییر رنگ پاییزی در آینده با افزایش نور شبانه و افزایش دما تغییر می‌کند، مشخص نیست. دما و نور مصنوعی با هم به روشی پیچیده بر تغییر رنگ پاییزی تأثیر می‌گذارند و پیش‌بینی‌های محققان نشان می‌دهد که تاخیر در تغییر رنگ به دلیل گرم شدن آب و هوا ممکن است در اواسط قرن حاضر متوقف شود و احتمالاً به دلیل نور مصنوعی معکوس شود. البته این موضوع نیاز به تحقیقات بیشتری دارد و چگونگی تغییر نور مصنوعی شهری در آینده را نیز باید در نظر گرفت.
یک مطالعه نشان داد که نور شهری در شب از سال ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۶ حدود ۱.۸ درصد در سال در سراسر جهان افزایش یافته است. با این حال، بسیاری از شهرها و ایالت‌ها در تلاش هستند تا آلودگی نوری را با روش‌هایی نظیر تعبیه محافظ برای کنترل نفوذ نور و تغییر به استفاده بیشتر از چراغ‌های LED در خیابان‌ها که انرژی کمتری مصرف می‌کنند و تأثیر کمتری بر گیاهان نسبت به چراغ‌های خیابانی سنتی با طول موج‌های بلندتر دارند، کاهش دهند.
فنولوژی گیاهان شهری نیز ممکن است تحت تأثیر عوامل دیگری مانند کربن دی اکسید و رطوبت خاک باشد. علاوه بر این، افزایش سریع‌تر دما در شب، در مقایسه با روز می‌تواند منجر به الگوهای دمایی مختلف روز و شب شود که ممکن است به روش‌های پیچیده‌ای بر فنولوژی گیاه تأثیر بگذارد.
درک این فعل و انفعالات بین گیاهان و نور مصنوعی و دما به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات در فرآیندهای گیاهی را در شرایط آب و هوایی در حال تغییر پیش‌بینی کنند. شهرها در حال حاضر به عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی به این حوزه خدمت می‌کنند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
