معلومة

كيف تنمو الأشجار؟

كيف تنمو الأشجار؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتم إدخال مسمار في جذع الشجرة في مرحلة صغيرة من تطورها. في أي ارتفاع سنجد المسمار بعد بضع سنوات؟ هل سيتم العثور عليها أعلى أم على نفس الارتفاع (ما مدى الدقة؟) كما كانت عند إدخالها؟ لدي سؤالان محددان:

  1. ألا يؤثر النسيج الإنشائي المقسم المسئول عن زيادة الطول الداخلي على الموضع النسبي للظفر؟

  2. عندما تكون النباتات في مرحلة صغيرة ، يكون موقع فروعها منخفضًا ولكن بعد بضع سنوات كانت سترتفع. كيف يحدث هذا إذا كان النمو يحدث فقط في القمة؟ على سبيل المثال ، في الصورة التالية ، يتغير موضع الفروع بمرور الوقت. لماذا لا يحدث الشيء نفسه مع مسمار؟


سوف تجد المسمار على نفس الارتفاع. تنمو الأشجار عن طريق أ) إضافة أطراف فروعها (تنبت أحيانًا فروعًا جديدة في العقد) ، و 2) إضافة إلى قطرها. (فقط طبقة رقيقة داخل اللحاء تنمو بالفعل ، وتشكل حلقات النمو السنوية).

تغيير موقع الفروع في صورتك هو وهم. الفروع لا تتحرك في الواقع. ما يحدث هو أن الفروع العليا تنمو بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى تظليل الفروع السفلية ، والتي تموت (أو تصبح فروعًا داعمة بلا أوراق). يمكنك أن ترى هذا بشكل أكثر وضوحًا في العديد من الصنوبريات ، حيث تميل الأغصان السفلية الميتة إلى البقاء على الجذوع. إذا قمت بقص وتقسيم جذع ، على سبيل المثال بالنسبة للحطب ، فستجد عقدًا في الخشب حيث تم ربط الفروع القديمة ، الميتة الآن.


ماذا يمكن أن تخبرنا الأشجار عن تغير المناخ؟

لكن لفهم ما تخبرنا به الأشجار ، علينا أولاً أن نفهم الفرق بين الطقس والمناخ.

طقس هو حدث معين - مثل عاصفة ممطرة أو يوم حار - يحدث خلال فترة زمنية قصيرة. يمكن تتبع الطقس في غضون ساعات أو أيام. مناخ هو متوسط ​​الأحوال الجوية في مكان ما على مدى فترة زمنية طويلة (30 سنة أو أكثر).

يتابع العلماء في دائرة الأرصاد الجوية الوطنية حالة الطقس في الولايات المتحدة منذ عام 1891. ولكن يمكن للأشجار الاحتفاظ بسجل أطول بكثير لمناخ الأرض. في الواقع ، يمكن للأشجار أن تعيش لمئات - وأحيانًا آلاف - من السنين!

إحدى الطرق التي يستخدم بها العلماء الأشجار للتعرف على المناخ في الماضي هي دراسة حلقات الشجرة. إذا كنت قد رأيت جذع شجرة من قبل ، فمن المحتمل أنك لاحظت أن الجزء العلوي من الجذع يحتوي على سلسلة من الحلقات. يبدو قليلا مثل بولس.

حلقات الشجرة المضيئة والمظلمة. رصيد الصورة: مستخدم Flickr Creative Commons أماندا تروملي

يمكن أن تخبرنا هذه الحلقات عن عمر الشجرة وكيف كان الطقس خلال كل عام من عمر الشجرة. تمثل الحلقات ذات الألوان الفاتحة الخشب الذي نما في الربيع وأوائل الصيف ، بينما تمثل الحلقات الداكنة الخشب الذي نما في أواخر الصيف والخريف. حلقة ضوئية واحدة بالإضافة إلى حلقة مظلمة واحدة تساوي عامًا واحدًا من عمر الشجرة.

يمكن أن يوفر لون وعرض حلقات الشجرة لقطات من الظروف المناخية السابقة.

نظرًا لأن الأشجار حساسة للظروف المناخية المحلية ، مثل المطر ودرجة الحرارة ، فإنها تقدم للعلماء بعض المعلومات حول المناخ المحلي لتلك المنطقة في الماضي. على سبيل المثال ، عادة ما تنمو حلقات الأشجار على نطاق أوسع في السنوات الدافئة الرطبة وتكون أرق في السنوات عندما يكون الجو باردًا وجافًا. إذا تعرضت الشجرة لظروف مرهقة ، مثل الجفاف ، فمن الصعب أن تنمو الشجرة على الإطلاق في تلك السنوات.

يمكن للعلماء مقارنة الأشجار الحديثة بالقياسات المحلية لدرجة الحرارة وهطول الأمطار من أقرب محطة أرصاد جوية. ومع ذلك ، يمكن للأشجار القديمة جدًا أن تقدم أدلة حول شكل المناخ قبل وقت طويل من تسجيل القياسات.

يُقال أن هذه هي شجرة متوشالح ، وهي واحدة من أقدم الأشجار الحية في العالم. Methuselah ، شجرة صنوبر من نوع بريستليكون في وايت ماونتن ، كاليفورنيا يعتقد أن عمرها ما يقرب من 5000 عام. رصيد الصورة: Oke / Wikimedia Commons

في معظم الأماكن ، تم الاحتفاظ بسجلات الطقس اليومية منذ 100 إلى 150 عامًا فقط. لذلك ، لمعرفة المزيد عن المناخ منذ مئات إلى آلاف السنين ، يحتاج العلماء إلى استخدام مصادر أخرى ، مثل الأشجار والشعاب المرجانية ولب الجليد (طبقات الجليد المحفورة من نهر جليدي).

هل يجب أن تقطع شجرة لترى الحلقات؟

مستحيل! يمكنك عد حلقات الشجرة من خلال جمع عينة بأداة تسمى الحفار المتزايد. يستخرج الحفار شريطًا رقيقًا من الخشب يصل إلى مركز الشجرة. عندما تسحب الشريط للخارج ، يمكنك حساب الحلقات الموجودة على شريط الخشب وستظل الشجرة صحية بقدر الإمكان!

يتعلم أحد الطلاب كيفية أخذ عينة أساسية من شجرة مع حفار إضافي في غابة Manti-LaSal الوطنية في ولاية يوتا. رصيد الصورة: وزارة الزراعة الأمريكية


كيف تنمو النباتات وتتطور

مقطع عرضي من خلال جنين مبكر ، حيث يتم تمييز الخلايا الأربع التي ستطور أنسجة الأوعية الدموية بالكامل. تحتوي الخلايا ذات الملصقات الخضراء على المزيد من هرمون النبات أكسين وتتشارك في جدار خلوي صغير مشترك ، والذي تبين أنه ضروري للنمذجة. سيحدث النمو من خلال الانقسامات الخلوية الموجهة في الغالب في الخلايا المجاورة (باللون الأحمر).

كيف يتطور نبات كامل بسيقان وأوراق وأزهار من كتلة صغيرة من الخلايا التي تبدو متطابقة؟ لفترة طويلة جدًا ، ظلت آلية تكوين الأنسجة في النباتات غير واضحة. لم يكن علماء الكيمياء الحيوية من جامعة Wageningen ليخرجوا بالإجابة إذا لم يكن لزملائهم في بناء النموذج محاكاة تطوير النبات باستخدام أدواتهم الرياضية. يصفون اكتشافهم المشترك للآلية في المجلة العلمية علم 8 أغسطس.

على عكس الحيوانات ، فإن النباتات ليست متحركة وتثبت في التربة. وبالمثل ، فإن الخلايا النباتية غير متحركة أيضًا. في حين أن التطور المبكر للحيوانات يتميز بهجرة الخلايا ، فإن الخلايا النباتية مرتبطة بإحكام ببعضها البعض. نتيجة لذلك ، ينمو جنين النبات بشكل أساسي من خلال انقسامات خلوية موجهة بدقة في ثلاثة أبعاد. في الوقت نفسه ، تحتاج هذه المجموعات من الخلايا إلى اكتساب "هويات" محددة تؤدي في النهاية إلى تكوين أنسجة الخشب أو الأوعية الدموية على سبيل المثال. حتى الآن ، لم يكن واضحًا تمامًا كيف تم التحكم في هاتين العمليتين الأساسيتين للنمو وتكوين الأنماط أثناء تكوين الأنسجة بطريقة تحافظ على استقرار الأنسجة على الرغم من الانقسامات الخلوية المستمرة. اكتشف الباحثون أن تشكيل أنسجة الأوعية الدموية يحدث بالفعل عندما يحتوي الجنين فقط على أربع خلايا طليعية للأوعية الدموية.

يمكن لمجموعة البحث في مختبر الكيمياء الحيوية بجامعة Wageningen أن تظهر أن الشبكة الجينية تتحكم في اتجاه انقسامات الخلايا أثناء نمو الأنسجة الوعائية للنبات. تعمل هذه الشبكة على تشغيل مجموعة من الجينات التي تسبب إنتاج هرمون النبات سيتوكينين ، والذي بدوره ينظم انقسام الخلايا وتوجيه تلك الانقسامات. يوضح الباحث بيرت دي ريبل: "لكننا بعد ذلك علقنا". "لم نتمكن من التفكير في تجربة لإظهار أن هذه الشبكة الجينية تتحكم في وقت واحد في تشكيل الأنماط." هذا عندما ظهر في الصورة المصممون الرياضيون لمختبر بيولوجيا الأنظمة. "تساءلنا عما إذا كانت هذه الخلايا الأولية الأربعة متطابقة حقًا." يقول ميلاد أديبي. "إذا كانت هذه الخلايا الوعائية الأربعة متطابقة ، ومتناسقة تمامًا ، مثل قطع الفطيرة ، فلن يحدث شيء أثناء محاكاة هذا."

منظر جانبي لجنين مبكر لنبات أرابيدوبسيس النموذجي ، حيث يكون الاتصال الخلوي مرئيًا كجدارين خلويين عموديين في المركز.

لذلك ، أعاد بيرت دي ريبل وزملاؤه فحص الصور المجهرية التي التقطوها. "لدهشتنا ، أظهرت صورنا للخلايا الوعائية الأولية الأربعة أن الخلايا لا تلمس بعضها البعض في نقطة واحدة. تشترك الخليتان المتعارضتان في قطعة صغيرة من جدار الخلية. وبهذه الطريقة ، تختلفان عن زوج الخلايا الآخر. يمكننا حتى أن نرى هذا الاتصال الخلوي في التسجيلات القديمة من عام 1995. لم يره أحد من قبل ، حتى أشار واضعو النماذج إلى أن هذا الاتصال يجب أن يكون موجودًا نظريًا ".

وبالتالي فإن مرحلة الخلايا الأربع ليست مجرد كتلة من الخلايا المتطابقة. وبالتالي فإن سر الزخرفة هو الجمع بين اتصال جدار الخلية المشترك واختلاف طفيف في تركيز هرمون النبات أوكسين. تتأكد الدائرة الجينية التي اكتشفها هؤلاء الباحثون من أن الخلايا الأربع تتطور إلى أنسجة وعائية كاملة تحتوي على أنواع مختلفة من الخلايا. يمكن للباحثين أيضًا إظهار أن النشاط المحلي لهذه الشبكة ، في تلك الخلايا ذات المحتوى العالي من الأوكسين ، يؤدي إلى انقسامات في الخلايا المجاورة وبالتالي يعمل كمنظم للأنسجة بأكملها. وهكذا تتحكم الشبكة الجينية نفسها في النمو من خلال الانقسامات الخلوية الموجهة وتشكيل الأنماط التي تؤدي إلى أنواع خلايا متميزة.

"هذا مثال نموذجي للتآزر ، حيث يؤدي الجمع بين الأبحاث الكيميائية الحيوية والوراثية التجريبية مع النماذج الرياضية النظرية إلى رؤى جديدة لم يكن بإمكان أي من المجموعات البحثية أن تنجزها بمفردها!" ، وفقًا للأستاذ. دولف وييرز (الكيمياء الحيوية) وكريستيان فليك (بيولوجيا الأنظمة).


بالنسبة لهذا المشروع العلمي ، سوف تحتاج إلى تطوير الإجراء التجريبي الخاص بك. استخدم المعلومات الموجودة في علامة تبويب الملخص كمكان بداية. إذا كنت ترغب في مناقشة أفكارك أو تحتاج إلى مساعدة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها ، فاستخدم منتدى Ask An Expert. لن يقوم خبراؤنا بالعمل نيابة عنك ، لكنهم سيقدمون اقتراحات ويقدمون التوجيه إذا أتيت إليهم بأسئلة محددة.

إذا كنت تريد فكرة مشروع مع التعليمات الكاملة ، يرجى اختيار واحدة بدون علامة النجمة (*) في نهاية العنوان.


كيف تصبح البذور الأشجار

تنبت (إنبات)

بمجرد أن تجد البذرة الظروف المناسبة ، فإنها تحتاج إلى تأمين نفسها. يخترق الجذر الأول البذرة ويرسيها ويأخذ الماء من أجل النبات النامي. المرحلة التالية من الإنبات هي ظهور اللقطة الجنينية.

تندفع النبتة لأعلى عبر التربة ، حيث تبرز أوراق النبتة فوق الأرض أو تتعفن تحتها بينما تنمو بقية اللقطة فوقها.

شتلات

تصبح النبتة شتلة عندما تكون فوق الأرض. هذه المرحلة هي عندما تكون الأشجار أكثر عرضة للأمراض والأضرار مثل رعي الغزلان.

شتلة

تصبح الشجرة شتلة عندما يزيد ارتفاعها عن 3 أقدام. يعتمد طول مرحلة الشتلة على نوع الأشجار ، لكن الشتلات لها خصائص محددة:

  • جذوع مرنة
  • لحاء أنعم من الأشجار الناضجة
  • عدم القدرة على إنتاج الفاكهة أو الزهور.

تعتبر الأشجار ذات العمر الطويل حقًا مثل الطقسوس والبلوط شتلات لفترة أطول بكثير من الأنواع ذات العمر الأقصر مثل البتولا الفضي والكرز البري.

شجرة ناضجة

تصبح الشجرة ناضجة عندما تبدأ في إنتاج الفاكهة أو الزهور. هذا عندما تكون الشجرة أكثر إنتاجية. كم من الوقت ستبقى منتجة يعتمد على الأنواع.

تبدأ شجرة البلوط الإنجليزية النموذجية في إنتاج الجوز في حوالي 40 عامًا ، وتبلغ ذروتها في الإنتاجية حوالي 80-120 عامًا. يمكن أن تكون البلوط ، بشكل عام ، منتجة لمدة 300 عام ثم تستريح لمدة 300 عام قبل الانتقال في دورة الحياة. في المقابل ، يبدأ روان في إنتاج التوت بعد حوالي 15 عامًا ، وبحلول 120 عامًا أو نحو ذلك يكون قد انتهى بالفعل.

تتشتت هذه الثمار وتتكرر دورة الحياة ، لكن هذه ليست نهاية رحلة الشجرة.


كيف تنمو الأشجار والغابات؟

سنقوم هذا الشهر بتسخين أيدينا من خلال البحث في كيفية نمو الأشجار وكيف تتفاعل الأشجار في الغابة. مهمتي هي مساعدتك على فهم كيفية ارتباطها بالأشجار التي تراها في غاباتك ، ولماذا تتغير أنواع الأشجار بمرور الوقت. يعد فهم بيولوجيا الأشجار أمرًا مهمًا أيضًا إذا كنت ترغب في زراعة الأشجار (أي ما هي الأشجار التي تنمو بشكل أفضل في أنواع التربة وظروف الشمس التي تعمل بها؟).

مثل أي نبات آخر ، تحتاج الأشجار إلى الشمس والماء والمغذيات للبقاء على قيد الحياة. هناك ثلاثة أجزاء رئيسية للشجرة: الجذور ، والجذع ، والتاج (الأغصان والأوراق) ، وكل منها يلعب دورًا في مساعدة الشجرة على استخدام الشمس والماء والمغذيات. تمتص الجذور الماء والمواد المغذية من التربة. يستخدم التاج الماء والمغذيات وضوء الشمس لإنتاج السكر لنمو الشجرة. معظم جذع الشجرة عبارة عن خشب ميت ، ولكن الجزء الخارجي الموجود مباشرة تحت اللحاء الخشن هو المكان الذي تحدث فيه كل الإجراءات. هناك خلايا تعمل مثل القش حيث تأخذ الماء والعناصر الغذائية من الجذور إلى التاج ، وهناك مجموعة ثانية من الخلايا تنقل السكريات من التاج إلى الجذور.

هنا & # 8217s ، لا يوجد سوى الكثير من الشمس والماء والعناصر الغذائية المتاحة في أي مكان معين ، والأشجار الموجودة في تلك المنطقة يجب أن تتنافس على هذه الموارد. ستزدهر تلك الأشجار التي يمكن أن تنافس أو تتكيف مع تلك الظروف. وإلا فإنهم يميلون إلى الموت.

يمكن للأشجار أن تتكيف مع الظروف التي تعيش فيها عن طريق تغيير طريقة نموها. على سبيل المثال ، فكر في شجرة البلوط الكبيرة التي تنمو في حقل مزرعة مفتوح. هذا البلوط لديه كل الشمس التي يريدها لنفسه. والنتيجة هي فروع طويلة ممدودة مع الكثير من الأوراق للاستفادة من أشعة الشمس. ومع ذلك ، إذا نمت تلك البلوط نفسها في غابة أكثر ازدحامًا ، فلن تنفق & # 8217t طاقة قيمة في زراعة فروع طويلة والكثير من الأوراق التي لن تظل مظللة إلا بالأشجار المحيطة. بدلاً من ذلك ، فإنه يضع طاقته في النمو الطويل والنحيف للاستيقاظ بشكل أسرع في الشمس.

على الرغم من أن بعض الأشجار تكيفت لتنمو في ظروف الإضاءة والتربة غير المواتية ، فإن معظم الأشجار تنمو جيدًا فقط في ظروف محددة نسبيًا. تختلف التربة من حيث كمية العناصر الغذائية المتاحة ، لذلك تكيفت بعض الأشجار للعيش في تربة رملية أقل ثراءً بالمغذيات. لا يعني ذلك & # 8217t أن تلك الأشجار المتكيفة مع الرمال لن تنمو في تربة غنية بالمغذيات ، ولكن هذا يعني أنها يمكن أن تتفوق الآن على تلك التي يمكنها التعامل مع الرمال. تحتاج بعض الأشجار إلى الكثير من أشعة الشمس لتنمو وتعيش ، بينما يتكيف البعض الآخر للنمو في ظل ظروف أكثر ظلًا. مرة أخرى ، يمكن لتلك الأشجار التي تتكيف مع الظروف المظللة أن تنمو تحت أشعة الشمس الكاملة. ومع ذلك ، فإن الأشجار المتكيفة مع الشمس الكاملة لن تنجو أو تنمو في الظل. هذا المفهوم مهم بالنسبة لك كمالك للأرض ، خاصة إذا كنت مهتمًا بأشجار معينة. على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في إنتاج الجوز للديك الرومي ، فأنت بحاجة إلى فهم تفضيلات التربة والشمس لأنواع البلوط المختلفة.

الجزء التالي من هذه المعادلة هو كيفية استبدال الأشجار ببعضها البعض. تموت شجرة (أو أشجار) بسبب الشيخوخة أو سوء الصحة أو حدث طبيعي ، والأشجار الصغيرة الأخرى تنتظر في الأجنحة للاستفادة من الموارد المتاحة حديثًا. دعونا نستكشف ما يعنيه هذا بالنسبة لأشجار معينة في الغابة. بناءً على مكان وجود الغابات الخاصة بك ، يمكن للغابات أن يتنبأوا جيدًا بالمسار الذي ستتخذه أشجارك. على سبيل المثال ، في الجزء الشمالي الشرقي من WI ، من الشائع العثور على تربة تعتبر متوسطة (كمية معتدلة من الماء / الرطوبة) وغنية بالمواد المغذية. إذا كان لديك حقل مفتوح (شمس كاملة) ، فستكون الأشجار الأولى التي تبدأ في النمو هي الحور الرجراج والبتولا الأبيض. بمرور الوقت ، سيكون لديك غابة بها أشجار الحور الرجراج والبتولا الأبيض ، ولكن نظرًا لأنها تحتاج إلى الكثير من أشعة الشمس لتنمو ، يمكنها & # 8217t إنتاج القليل من الحور الرجراج والبتولا الأبيض تحتها. بدلاً من ذلك ، يتحرك قيقب السكر وخشب الزيزفون والرماد الأبيض والجوز والدردار للاستفادة من ظروف النمو الأكثر ظلًا. مع موت الحور الرجراج والبتولا ، ستكون المرحلة التالية من الغابة هي هذه الأشجار ، ما لم يحدث شيء ما (حريق أو عاصفة رياح أو أي شيء آخر) يقرع جميع الأشجار تقريبًا ويفتح ذلك للشمس الكاملة مرة أخرى حيث الحور الرجراج والبتولا تزدهر. هذه العملية تسمى الخلافة.

يصبح الأمر أكثر تعقيدًا ، لكني & # 8217 سأوفر لك العناء. إن الغابات على دراية جيدة بمتطلبات مختلف الأشجار وعمليات الغابات. يمكنهم مساعدتك في فهم الأشجار التي ستنمو بشكل أفضل في غاباتك ، وكيف يمكن أن يتغير ذلك بمرور الوقت. إذا كنت تريد معرفة المزيد حول أي من هذه المفاهيم ، فراجع هذه المنشورات الثلاثة:


كيف تساعد النباتات الفطريات الفطرية؟

النباتات تجعل البستانيين رائعين. تمامًا كما نخصب حدائقنا ، تغذي النباتات الفطريات الفطرية الخاصة بها. تأخذ النباتات السكر الزائد المنتج في الأوراق من خلال عملية التمثيل الضوئي وترسله إلى الجذور. من هنا ، تستطيع الفطريات الفطرية امتصاصها لتحافظ على نفسها. هناك القليل جدًا من ضوء الشمس تحت الأرض ، وحتى لو كان هناك ، فلن تتمكن الفطريات الفطرية من حصادها مثل النباتات لأنها لا تمتلك المعدات اللازمة لعملية التمثيل الضوئي. يحافظ السكر من النباتات حرفيًا على تغذية الفطريات الفطرية وتعيشها.


كيف يغير تغير المناخ نمو النبات

نبات الأرابيدوبسيس thaliana غالبًا ما يستخدم ككائن نموذجي. الائتمان: ماركوس شولز / MLU

يؤثر الاحترار العالمي على أكثر من مجرد التنوع البيولوجي للنبات - بل إنه يغير طريقة نمو النباتات. تعاون فريق من الباحثين في جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ (MLU) مع معهد لايبنيز للكيمياء الحيوية النباتية (IPB) لاكتشاف العمليات الجزيئية التي تشارك في نمو النبات. في علم الأحياء الحاليتقدم المجموعة أحدث نتائجها حول آلية التحكم في النمو في درجات الحرارة العالية. في المستقبل ، يمكن أن يساعد هذا في تكاثر النباتات التي تتكيف مع ظاهرة الاحتباس الحراري.

تتفاعل النباتات بشكل أكثر حساسية لتقلبات درجات الحرارة من الحيوانات. كما أنهم غير قادرين على البحث عن أماكن أكثر دفئًا أو برودة. يوضح البروفيسور مارسيل كوينت ، وهو عالم زراعي في MLU: "عندما ترتفع درجات الحرارة ، تنمو النباتات أطول من أجل تبريد نفسها. تصبح سيقانها أطول وتصبح أوراقها أضيق وتتباعد عن بعضها. ومع ذلك ، فإن هذا يجعل النبات أكثر استقرارًا بشكل عام". . هذا ملحوظ ، على سبيل المثال ، أثناء حصاد الحبوب. تنحني النباتات غير المستقرة بشكل أسرع في المطر وتنتج عمومًا كتلة حيوية أقل. هناك أيضًا انخفاض في نسبة المواد الأساسية ، مثل البروتينات ، التي يمكن تخزينها في نواة الحبوب.

"في حين أن العلاقة بين درجة الحرارة ونمو النبات على المستوى الكلي مفهومة جيدًا نسبيًا ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة على المستوى الجزيئي. لقد بدأنا للتو في فهم كيفية اكتشاف النباتات للتغيرات في درجة الحرارة وترجمتها إلى تفاعلات محددة ،" يقول. أظهرت الدراسات السابقة أن البروتين PIF4 يتحكم بشكل مباشر في نمو النبات وأن هذا البروتين يعتمد أيضًا على درجة الحرارة. عندما يكون الجو باردًا ، يكون PIF4 أقل نشاطًا - بمعنى آخر لا ينمو النبات. في درجات الحرارة المرتفعة ، ينشط PIF4 الجينات المعززة للنمو وينمو النبات أطول. يقول كوينت: "حتى الآن لم يكن واضحًا كيف يعرف النبات وقت تنشيط PIF4 والكمية التي يجب إطلاقها. كانت هناك فجوات كبيرة في معرفتنا بمسار التأشير الدقيق للنمو المتحكم في درجة الحرارة".

هذا ما اكتشفه فريق البحث في هاله الآن. قاموا بالتحقيق في سلوك نمو شتلات نبات الرشاد النموذجي (Arabidopsis thaliana). عادة ، تكون شتلاتها قصيرة السيقان عند 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت). تصبح هذه السيقان أطول بكثير عند 28 درجة (82.4 درجة فهرنهايت). في المختبر ، حدد العلماء النباتات التي بها عيب جيني والتي لا تزال تشكل جذوعًا قصيرة فقط عند 28 درجة. ثم قاموا بالبحث عن الأسباب المحتملة لهذا النقص في النمو. اكتشفوا هرمونًا ينشط جين PIF4 في درجات حرارة عالية ، وبالتالي ينتج البروتين. لم يحدث هذا التفاعل في النباتات الطافرة. يوضح كوينت: "لقد اكتشفنا الآن دور هذا الهرمون الخاص في مسار الإشارات ووجدنا آلية يتم من خلالها تنظيم عملية النمو بشكل إيجابي في درجات حرارة أعلى". الدراسة هي تتويج لمشروع بحث تم تمويله من قبل Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG ، مؤسسة الأبحاث الألمانية) حتى نهاية عام 2016 والذي سيستمر الآن في تلقي التمويل من DFG في مشروع متابعة.

قد تساعد النتائج التي توصلت إليها مجموعة البحث من Halle في استنباط نباتات في المستقبل تظل مستقرة حتى في درجات الحرارة المرتفعة وتكون قادرة على إنتاج غلات كافية. لتحقيق ذلك ، يجب نقل نتائج البحث الأساسي حول النباتات النموذجية أولاً إلى النباتات المزروعة مثل الحبوب.


ما أنواع الغابات الصنوبرية التي تحتاج النار؟

تعتبر غابات الصنوبر الجنوبية طويلة الأوراق مثالًا رئيسيًا على كيفية إنشاء الحرائق لأنظمة بيئية أكثر تنوعًا. كانت هذه الغابات ذات يوم تتراوح في معظم أنحاء جنوب شرق الولايات المتحدة ، ولكن بسبب التحول إلى الأراضي الزراعية ، والإفراط في قطع الأشجار ، وإخماد الحرائق ، لا تحتل هذه الغابات سوى جزء صغير من الأراضي التي كانت تسيطر عليها. شاهد هذا الفيديو لترى مدى أهمية النار في أنظمة الصنوبر البيئية طويلة الأوراق:

لقد أدرك العلماء مؤخرًا فقط مدى أهمية الحريق لهذه الأنواع من النظم البيئية ، والآن يغيرون التروس: إنهم في الواقع يستخدمون النار كأداة إدارة للحفاظ على بعض الغابات الصنوبرية التي تركناها. التقى روب بمجموعة من علماء الحرائق الجنوبيين لمعرفة كيفية عمل هذه العملية:

تحتاج الأنواع الأخرى من الغابات الصنوبرية إلى النار لأسباب أخرى. غابات الصنوبر جاك في الجزء الشمالي من الغرب الأوسط وكندا ، على سبيل المثال ، لا يمكن في الواقع التكاثر على الإطلاق إلا إذا اندلعت حرائق الغابات. ينتجون مصلي المخاريط ، مما يعني أنه يتم لصقها دائمًا بإحكام بواسطة الراتنجات والشموع ، ولا يمكن للبذور أن تخرج من المخروط فعليًا - إلا إذا اندلعت حريق في الغابة وأذوب الشمع ، وأطلق البذور.

تعد غابات جاك باين فريدة من نوعها من تلقاء نفسها ، ولكن لديها أيضًا ساكن نادر آخر: طائر كيرتلاند. تحتوي هذه الطيور الصغيرة ذات اللون الرمادي والأصفر على بعض من متطلبات الموائل الأكثر تحديدًا التي يمكنك التفكير فيها: فهي تعشش فقط في مدرجات كبيرة ونقية من غابات الصنوبر ، ويجب أن يتراوح ارتفاع الأشجار نفسها بين 5 و 20 قدمًا و6-22 عامًا .

كما هو الحال مع العديد من الغابات الصنوبرية الأخرى التي تتكيف مع الحرائق ، كانت النظم البيئية لصنوبر جاك آخذة في التدهور ، وانخفض معها عدد سكان هذا الطائر الصغير. بحلول عام 1974 ، لم يكن هناك سوى 167 طائرًا معروفًا ، وقد تربوا جميعًا في مقاطعة واحدة في شمال ميشيغان. بفضل برامج الإدارة المكثفة لغابات الصنوبر ، ازداد عدد السكان أخيرًا: في عام 2011 ، أحصى علماء الأحياء 1828 طائرًا. حتى أنهم شوهدوا مؤخرًا لأول مرة في حالات جديدة تمامًا:


كيف تنمو الأشجار؟ - مادة الاحياء

  • ASU الصفحة الرئيسية
    • الأخبار و الأحداث
    • أكاديميون
    • بحث
    • ألعاب القوى
    • الخريجين
    • إعطاء
    • رئيس
    • حول جامعة ولاية أريزونا
    • الآداب والعلوم
    • عمل
    • التصميم والفنون
    • تعليم
    • هندسة
    • العقود الآجلة العالمية
    • متخرج
    • الحلول الصحية
    • مرتبة الشرف
    • الصحافة
    • قانون
    • التمريض والابتكار الصحي
    • الخدمة العامة والحلول المجتمعية
    • الكلية الجامعية
    • مدرسة ثندربيرد للإدارة العالمية
    • خريطة
    • تيمبي
    • غرب
    • كلية الفنون التطبيقية
    • وسط مدينة فينيكس
    • عبر الإنترنت وممتدة
    • بحيرة هافاسو
    • SkySong
    • حديقة البحوث
    • واشنطن العاصمة.
    • الصين
    • بت علم الأحياء
    • مكتشف الطيور
    • مستودع الجسم
    • صفحات التلوين
    • التجارب والأنشطة
    • الألعاب والمحاكاة
    • كيف
    • الألغاز
    • الإختبارات
    • اختبارات في لغات أخرى
    • الواقع الافتراضي (VR)

    كيف تنمو الحيوانات؟

    كثير من الناس يقولون "أنت ما تأكله". هناك بعض الحقيقة في هذا البيان. يمكن تحويل الطعام الذي تأكله الحيوانات إلى طاقة قابلة للاستخدام للخلايا أو يمكن استخدامها لبناء خلايا جديدة ، والتي تشكل أنسجة مثل الجلد والعضلات.

    كيف بالضبط تتحول الأطعمة إلى أنسجة أثناء النمو؟ تتضمن عملية النمو تناول الطعام ، وتفتيت الطعام عن طريق الهضم ، وامتصاص العناصر الغذائية من الطعام ، وبناء الأنسجة.

    ماندوكا تقضي اليرقة معظم أيامها في الأكل.

    الخطوة الأولى: الأكل

    لبدء عملية النمو هذه ، يجب أن تأكل الكائنات الحية. الحشرات مثل Manduca يجب أن تأكل الكثير من أجل مضاعفة حجمها 1000 مرة. تقضي العديد من الحيوانات معظم يومها في تناول الطعام.

    الخطوة الثانية: الهضم

    في حين أن بعض الحيوانات تأكل طعامها بالكامل ، فإن معظم الحيوانات تمضغ طعامها لتقسيمه إلى قطع أصغر ، وهذا ما يعرف بالهضم الميكانيكي. هذه القطع ليست صغيرة بما يكفي لتناسب الخلايا ، لذا فإن الخطوة التالية هي هضم جزيئات الطعام كيميائيًا إلى قطع أصغر باستخدام الإنزيمات الهاضمة وحمض المعدة. هناك إنزيمات محددة تعمل على تكسير الجزيئات الموجودة في الطعام ، والتي تشمل: الدهون والكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية.

    الخطوة الثالثة: الامتصاص

    بمجرد هضم الدهون والكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية ، يمكن تحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام للأنسجة ، أو تكوين الأنسجة نفسها.

    على سبيل المثال ، يتم تقسيم البروتينات التي يتم الحصول عليها من الطعام إلى أحماض أمينية ، والتي يمكن استخدامها لبناء البروتينات الموجودة في الخلايا المكونة للأنسجة العضلية ، وتوفر الدهون مصدرًا للأحماض الدهنية الموجودة في أغشية جميع الخلايا التي تتكون منها مناديل.

    إذن كيف تزيد يرقة Manduca حجمها بمقدار 1000 مرة؟ يأخذ الدهون والكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية من الأطعمة التي يأكلها ، ويستخدمها لإنتاج المزيد من الخلايا الجديدة ، وبالتالي زيادة حجم الجسم. هذه هي نفس العملية المستخدمة للنمو في جميع الكائنات الحية ، من البعوض إلى الحيتان الزرقاء.


    محتويات

    نعطي النسخة التي أثبتتها صياغة Nash-Williams Kruskal أقوى إلى حد ما. كل الأشجار التي نعتبرها محدودة.

    بالنظر إلى الشجرة T ذات الجذر ، والرؤوس المعطاة v ، w ، قم باستدعاء wa اللاحقة لـ v إذا كان المسار الفريد من الجذر إلى w يحتوي على v ، واستدعاء w الوريث المباشر لـ v إذا كان المسار من v إلى w يحتوي أيضًا على لا قمة أخرى.

    خذ X لتكون مجموعة مرتبة جزئيًا. لو تي1 , تي2 هي أشجار متجذرة برؤوس عليها علامة X ، نقول ذلك تي1 هو inf-embeddable في تي2 واكتب تي1تي2 إذا كانت هناك خريطة حقن F من رؤوس تي1 إلى رؤوس تي2 مثل ذلك

    • لجميع الرؤوس ضد تي1 ، فإن تسمية v تسبق تسمية F(الخامس) ,
    • إذا كان w هو أي خليفة لـ v in تي1 ، من ثم F(ث) هو خليفة لـ F(الخامس) ، و
    • لو ث1 , ث2 أي اثنين من الخلفات المباشرة المتميزة لـ v ، ثم المسار من F(ث1) إلى F(ث2) في تي2 يحتوي على F(الخامس) .

    ثم تنص نظرية شجرة كروسكال:

    إذا كانت X مرتبة بشكل جيد ، فإن مجموعة الأشجار المتجذرة ذات الملصقات في X تكون مرتبة بشكل جيد بموجب ترتيب inf-embeddable الموضح أعلاه. (وهذا يعني ، بالنظر إلى أي تسلسل لا نهائي تي1, تي2،… من الأشجار ذات الجذور المسمى X ، هناك بعض أنا & lt ي لهذا السبب تيأناتيي .)

    تعريف الشجرة (ن) ، وظيفة الشجرة الضعيفة ، مثل طول أطول تسلسل للأشجار ذات العلامات 1 (أي X = <1>) مثل:

    • الشجرة في الموضع k في التسلسل لا تحتوي على أكثر من ك + ن الرؤوس ، لجميع k.
    • لا توجد شجرة قابلة للدمج بشكل متماثل في أي شجرة تتبعها في التسلسل.

    من المعروف أن الشجرة (1) = 1 ، الشجرة (2) = 5 ، والشجرة (3) ≥ 844424930131960 ، [1] لكن شجرة (3) (حيث تحدد الوسيطة عدد ملصقات انظر أدناه) أكبر من t r e t r e e t r e t r e e t r e 8 (7) (7) (7) (7) (7) ^ < mathrm ^ < mathrm ^ < mathrm ^ < mathrm ^<8>(7)>(7)>(7)>(7)>(7)>

    بالنسبة لمجموعة التسمية القابلة للعد X < displaystyle X> ، يمكن التعبير عن نظرية شجرة Kruskal وإثباتها باستخدام العمليات الحسابية من الدرجة الثانية. ومع ذلك ، مثل نظرية جودشتاين أو نظرية باريس-هارينجتون ، يمكن التعبير عن بعض الحالات الخاصة والمتغيرات للنظرية في أنظمة فرعية للحساب من الدرجة الثانية أضعف بكثير من الأنظمة الفرعية حيث يمكن إثباتها. لاحظ هارفي فريدمان هذا لأول مرة في أوائل الثمانينيات ، وهو نجاح مبكر لمجال الرياضيات العكسية الناشئ آنذاك. في حالة اعتبار الأشجار أعلاه غير مصنفة (أي في الحالة التي يكون فيها X < displaystyle X> لديه الأمر الأول) ، وجد فريدمان أن النتيجة كانت غير قابلة للإثبات في ATR0، [2] وبالتالي إعطاء المثال الأول للنتيجة التنبؤية مع إثبات نسبي مثبت. [3] حالة النظرية هذه لا تزال قابلة للإثبات في Π 1
    1 -CA0، ولكن بإضافة "شرط فجوة" [4] إلى تعريف الترتيب على الأشجار أعلاه ، وجد تباينًا طبيعيًا للنظرية غير قابل للإثبات في هذا النظام. [5] [6] بعد ذلك بكثير ، ستعطي نظرية روبرتسون-سيمور نظرية أخرى غير قابلة للإثبات داخل Π 1
    1 -CA0.

    يؤكد التحليل الترتيبي قوة نظرية كروسكال ، مع ترتيبي الإثبات النظري للنظرية الذي يساوي ترتيبي فيبلين الصغير (أحيانًا يتم الخلط بينه وبين ترتيبي أكرمان الأصغر).

    شجرة (3) تحرير

    لنفترض أن ص(ن) هو البيان:

    هناك بعض م مثل هذا إذا تي1. تيم هو سلسلة محدودة من الأشجار الجذور غير المسماة حيث تيك لديها ن+ك القمم ، إذن تيأناتيي بالنسبة للبعض أنا & lt ي.

    كل البيانات ص(ن) صحيحة نتيجة لنظرية Kruskal و Kőnig's lemma. لكل ن، يمكن أن يثبت حساب Peano ذلك ص(ن) صحيح ، لكن حسابات Peano لا يمكنها إثبات العبارة "ص(ن) صحيح للجميع ن[7] وعلاوة على طول أقصر دليل على ص(ن) في Peano الحسابي ينمو بسرعة هائلة كدالة لـ ن، أسرع بكثير من أي دالة عودية بدائية أو دالة أكرمان على سبيل المثال. الأقل م لأي منهم ص(ن) يحمل بالمثل ينمو بسرعة كبيرة مع ن.

    من خلال دمج الملصقات ، حدد فريدمان وظيفة أسرع نموًا. [8] لعدد صحيح موجب ن، يأخذ شجرة(ن) [*] لتكون الأكبر م حتى يكون لدينا ما يلي:

    هناك تسلسل تي1. تيم من الأشجار الجذور المسمى من مجموعة ن الملصقات ، حيث كل منها تيأنا على الأكثر أنا القمم ، من هذا القبيل تيأناتيي لا يحمل أي أنا & lt يم.

    ال شجرة يبدأ التسلسل شجرة(1) = 1, شجرة(2) = 3 ثم فجأة شجرة(3) ينفجر إلى قيمة كبيرة جدًا لدرجة أن العديد من الثوابت الاندماجية الأخرى "الكبيرة" ، مثل فريدمان ن(4) ، [**] صغيرة للغاية بالمقارنة. في الواقع ، هو أكبر بكثير من ن ن(5) (5). حد أدنى لـ ن(4) ، ومن ثم أ الى ابعد حد ضعف الحد الأدنى ل شجرة(3) ، هو أ أ(187196) (1) ، [9] أين أ() هي نسخة من وظيفة Ackermann: A (x) = 2 ↑ x - 1 x x>. رقم جراهام ، على سبيل المثال ، تقريبي أ 64 (4) ، وهو أصغر بكثير من الحد الأدنى أ أ(187196) [1). يمكن إثبات أن معدل نمو الدالة TREE هو على الأقل f θ (Ω ω ω) omega) >> في التسلسل الهرمي سريع النمو. أ أ(187196) (1) تساوي تقريبًا g 3 ↑ 187196 3 3 >> ، حيث زx هي وظيفة جراهام.


    شاهد الفيديو: هل تعلم كيف تنمو الباتات فيديو مسرع شئ رئع جدا (شهر اكتوبر 2022).