در نگاه اول، مشاهده یک درخت ژاکاراندا سفید در نزدیکی اقیانوس عجیب به نظر میرسد. جنگلهای ساحلی شنی معمولاً فاقد خاک غنی موردنیاز درختان بزرگ و پُربرگ هستند.
با این حال، ژاکاراندا سفید که با نام «کاروبا» نیز شناخته میشود، موفق میشود در همین شرایط سخت رشد کند؛ پدیدهای که سالها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود.
مطالعهای جدید اکنون توضیح میدهد که این رشد غیرمنتظره چگونه ممکن میشود. پاسخ این معما نه در زیر زمین، بلکه در ارتفاعات بالای درختان و میان شاخهها پنهان است.
زندگی در جنگلهای شنی ساحلی
جنگلهای شنی یا «سَندبَنک» بخشی از جنگل اطلس (Atlantic Forest) هستند و در فاصلهای بسیار نزدیک به دریا قرار دارند. خاک این جنگلها اسیدی است و مقدار بسیار کمی مواد مغذی در خود نگه میدارد.
بیشتر گیاهان این زیستبوم، سازگار با فقر شدید مواد غذایی هستند. اما ژاکاراندا سفید از این قاعده مستثناست. این گونه برای رشد به مواد مغذی بیشتری نیاز دارد؛ چیزی که خاک جنگلهای شنی معمولاً قادر به تأمین آن نیست.
دانشمندان مدتها در پی یافتن دلیل بقای این درخت در چنین شرایطی بودند. برخلاف انتظار، پاسخ نه در ریشهها بود و نه در قارچهای همزیست زیرزمینی، بلکه کمک از بالا میرسید.
بروملیادهای ساکن تاج درختان
بروملیادهای مخزنی اپیفیت، گیاهانی هستند که روی شاخههای درختان رشد میکنند، نه در خاک. برگهای آنها ساختاری مخزنمانند ایجاد میکند که آب باران را در خود جمع میکند.
بهمرور زمان، برگهای افتاده، حشرات و بقایای جانوری در این مخازن انباشته میشوند. این مواد بهآرامی تجزیه شده و عناصر غذایی را وارد آب ذخیرهشده میکنند.
زمانی که مخازن پر میشوند، آب غنی از مواد مغذی به زمین زیرین چکه میکند. در نتیجه، خاک زیر این شاخهها نسبت به محیط اطراف غنیتر میشود و لکههایی حاصلخیز ایجاد میکند که امکان رشد گیاهان پرنیاز را فراهم میسازد.
نوعی جدید از تعامل گیاهان
این پژوهش نوعی رابطه گیاهی ناشناخته را معرفی میکند که «تعامل گیاهی از راه دور» نام گرفته است.
در این تعامل، گیاهان هرگز با یکدیگر تماس مستقیم ندارند. یکی در تاج درخت زندگی میکند و دیگری در خاک پایین رشد مییابد. با این حال، جریان مواد مغذی این دو را به هم پیوند میدهد.
یافتهها نشان میدهد خاک غنیشده توسط بروملیادها به گیاهانی مانند کاروبا امکان بقا در جنگلی را میدهد که معمولاً قادر به پشتیبانی از چنین گونههایی نیست.
تأثیر مستقیم بروملیادها بر رشد کاروبا
آزمایشها این ارتباط را تأیید کردند. پژوهشگران نهالهای جوان کاروبا را با دو نوع آب آبیاری کردند؛ آب باران و آب جمعشده در مخازن بروملیادها.
نتایج تفاوت چشمگیری نشان داد. برگهای گیاهانی که با آب بروملیاد آبیاری شده بودند، حاوی ۳۵ درصد پتاسیم بیشتر، ۳۶ درصد فسفر بیشتر و ۳ درصد آهن بیشتر بودند.
سطح منگنز نیز ۲۴ درصد کاهش یافت؛ موضوعی مهم، زیرا مقدار بالای منگنز میتواند برای برخی گیاهان سمی باشد. از نظر رشد نیز این نهالها تقریباً دو برابر برگ بیشتری نسبت به گیاهان آبیاریشده با آب باران تولید کردند.
«بروملیادها میتوانند تا ۵۰ هزار لیتر آب در هر هکتار از جنگلهای گرمسیری ذخیره کنند»،
«اکنون دریافتهایم که سرریز مخازن این گیاهان، با ایجاد لکههای غنی از مواد مغذی در خاک، رشد گیاهان با نیاز غذایی بالا مانند کاروبا را تسهیل میکند».
نقشهای پنهان بروملیادها در اکوسیستم
بروملیادهای اپیفیت فقط به رشد گیاهان دیگر کمک نمیکنند. هر مخزن آنها زیستگاهی کامل برای حشرات، میکروارگانیسمها و جانوران کوچک است؛ اکوسیستمهایی مینیاتوری در دل تاج درختان.
«اگرچه بروملیادهای مخزنی اپیفیت در تاج درختان زندگی میکنند، اما نقش اکولوژیک مهمی برای جوامع خاکی ایفا میکنند؛ نقشی که تا همین اواخر ناشناخته بود»،
— پروفسور گوستاوو کوئهودو رومرو، مؤسسه زیستشناسی دانشگاه UNICAMP
او تأکید میکند که این گیاهان بهدلیل تحمل تنشهای مختلف و انعطافپذیری فنوتیپی بالا، پتانسیل بالایی برای تسهیل فرآیندهای اکولوژیک دارند. این مطالعه همچنین اهمیت حفاظت از بروملیادها را برجسته میکند، زیرا کاهش آنها میتواند به از دست رفتن گونهها و عملکردهای اکوسیستمی منجر شود.
وقتی مواد مغذی بیش از حد مضر میشوند
پژوهشهای پیشین نشان داده بودند که افزایش ناگهانی مواد مغذی همیشه مفید نیست. برخی گونههای جنگلهای شنی آنقدر به فقر غذایی سازگار شدهاند که دریافت مواد مغذی اضافی باعث کاهش رشد آنها میشود.
«دریافتیم برخی گونهها چنان به کمبود مواد غذایی عادت کردهاند که دریافت پالس مواد مغذی از آب بروملیاد رشد آنها را کاهش میدهد؛ احتمالاً بهدلیل مسمومیت ناشی از مازاد عناصر»،
— تالِس پریرا
درخت کاروبا تنها حدود ۵ درصد از پوشش گیاهی جنگل مورد مطالعه در منطقه پیسینگوابا واقع در پارک ایالتی سرا دو مار در سائوپائولو را تشکیل میدهد. با این حال، لکههای غنی از مواد مغذی، تنوع کلی جنگل را افزایش میدهند.
آزمایش فرضیه در گلخانه
برای جداسازی اثر بروملیادها، پژوهشگران آب باران و آب مخازن بروملیاد را از جنگل جمعآوری کردند. این دو نوع آب برای آبیاری نهالهای کاروبا در گلخانهای در شهر کامپیناس استفاده شد.
برخی بروملیادها با برگهایی غنیشده از نوعی نادر از نیتروژن تغذیه شدند. تحلیلهای شیمیایی بعدی نشان داد که مواد مغذی حاصل از بقایای بروملیاد مستقیماً به برگهای کاروبا منتقل شده است.
در مقایسه با آب باران، آب بروملیاد حاوی دو برابر نیتروژن، چهار برابر کلسیم، ده برابر منیزیم، شش برابر گوگرد و دستکم یازده برابر فسفر بود.
مسیرهای پژوهشی آینده
تالس پریرا اکنون در حال بررسی تأثیر بروملیادها بر میکروبهای خاک است. این پژوهش در قالب دوره تحقیقاتی در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در ایالات متحده ادامه دارد.
نتایج این تحقیقات میتواند نشان دهد چگونه گیاهان کوچک ساکن تاج درختان، از بالا کل سامانههای جنگلی را شکل میدهند.
این مطالعه با حمایت برنامه پژوهشی FAPESP در حوزه تنوع زیستی، حفاظت، بازسازی و استفاده پایدار (BIOTA FAPESP) انجام شده و نتایج آن در نشریه علمی Plant and Soil منتشر شده است.
