افزايش غلظت اتمسفر نيز مي‌تواند باعث تغيير تركيب گونه‌ها شود كه اين مساله تا حدي ناشي از تفاوت‌هاي رشد گونه‌ها در پاسخ به تغييرات غلظت به عنوان آلاينده‌اي حاصل از احتراق سوخت‌ها فسيلي و آتش‌سوزي جنگل‌ها كه اثراتي در وسعت جهاني دارد مطرح است. ارپ و همكارانش در سال 193 طي آزمايش‌هايي مشاهده كردند كه گونة Scirpus olneyi ( از خانوادة (Cyperaceae كه يك گياه سه كربني است در پاسخ به افزايش غلظت افزيش رشد چشمگيري نشان مي‌دهد،‌ در حاليكه گونة Spartina anglica ( از خانواده (Poaceae كه گياهي چهار كربني است در همان محل و تحت همان شرايط محيطي، چنين واكنشي را نشان نمي‌دهد. در جمعيتي كه مركب از اين دو گونه و گونه علفي ديگري بنام Distichlis spicata بود، افزايش غلظت باعث افزايش بيش از پيش رشد Scirpus شد،‌ در حاليكه رشد Spartina كاهش يافت. اين مساله ناشي از تاثير در قابت بين گونه‌ها بود. محققان به اين نتيجه رسيدند كه در جمعيت خالص كه فقط شامل Scirpus بود رشد اين گياهان توسط رقابت بين افراد خود گونه محدود شده ولي در جمعيت مركب كه شامل Spartina و Distichlis نيز بود، چون گونه Scirpus بخش نسبتاً كوچك از كل جمعيت را تشكيل مي‌داد افراد گونه محدوديتي براي يكديگر ايجاد نمي‌كردند و در نتيجه رشدشان افزايش بيشتري يافت. به اين ترتيب مشاهده مي‌شود كه روابط بين گونه‌اي و اثرات متقابل آن با وجود آلاينده‌هاي گوناگونه و غلظت‌هاي آنها، مساله اي پيچيده و مستلزم وقت و بررسي فراوان است.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

همچنين در سال‌هاي اخير، شواهد فراواني وجود داشته است مبني بر اينكه آلودگي هوا با ايجاد تغيير در فعاليت حشره‌هاي آفت و گياهخوار نيز به طور غيرمستقيم بر پوشش گياهي اثر مي‌گذارد. نتايج برخي آزمايشها حاكي از اين هستند كه غلظت زياد عامل مهمي در افزايش تعداد شته‌ها و ساير حشرات گياهخوار است، و اينكه افزايش غلظت مي‌تواند فعاليت‌ حشرات گياهخوار را كاهش دهد. بررسيها نشان داده‌اند كه افزيش نابودي حشرات گياهخوار، با ايجاد اختلال در كنترل تعرق و همچنين با تخريب لاية كوتيكول باعث افزايش نفوذ آلاينده‌ها به گياه و در نتيجه آسيب ديدگي بيشتر گياه مي‌شود. علاوه بر اين، آلاينده‌ها بر انواع موجودات بيماري‌زا،‌ ميكوريزها، گلسنگ‌ها و … نيز تأثير مي‌گذارند و به اين ترتيب علاوه بر اثر مستقيمي كه بر پوشش گياهي بر جاي مي‌گذارند،‌ با ايجاد تغييرات در كلية روابط آنها با ساير موجودات زنده،‌ اثرات غيرمستقيم متعددي نيز بر گياهان دارند.

1-3-4- اثرات آلودگي بر جوامع گياهي

حضور آلاينده‌ها با غلظت‌هاي بسيار بالا مي‌تواند منجر به نابودي تمامي گونه‌هاي گياهي شود. چنانكه در اوايل دهه 1970، مناطق پيرامون كارخانه ذوب فلزات سادبري در اونتاريو به علت اثرات توام و فلزات سنگين حاصل از كارخانه،‌‌ تا مسافت بيش از 8 كيلومتر به كلي عاري از پوشش گياهي شدند و تا مسافتي بيش از 30-20 كيلومتر، تعداد گونه‌ها و تراكم آنها كاهش يافت. از بيش از 20 سال پيش، كاهشي در ميزان خروج و فلزات سنگين از اين كارخانه به وجود آمد و به دنبال آن، رويش مجدد برخي گونه‌هاي علفي،‌ بخصوص اكوتيپ‌هاي مقاوم نسبت به فلزات مشاهده شد.

در مناطق پيرامون ساير منابع عمدة آلاينده‌ها نيز الگوهاي مشابهي از كاهش در تراكم و انتشار گونه‌هاي گياهي بدست آمده است.

نتايج گزارش‌هاي قديمي‌تر نيز حاكي از تغييرات تركيب جوامع گياهي در اثرآلودگي محيط زيست مي‌باشند. به عنوان مثال مطالعه‌اي نشان داده است كه پوشش گياهي غالب در باتلاق‌هاي پيك ديستريكت واقع در انگلستان، تا اوايل سال 1800 خزه‌هاي اسفاگنوم بوده‌اند با وقوع انقلاب صنعي در دهكده‌هاي اطراف، ميزان آلاينده‌ها در منطقه به سرعت افزايش يافت. گونه‌هاي اسفاگنوم شروع به نابودي كردند و اكنون پوشش غالب منطقه، گونه Eriophorum vaginatum (از خانوادة (Cyperaceae است.

به طور كلي در اين منطقه كاهش تنوع زيستي وجود داشته است و تنوع گونه‌اي، كم شده است. مثلاً با نابودي خزه‌هاي اسفاگنوم، گونه‌هاي مرتبط با آنها از جمله گياه حشره خوار در روز را و گونة آندرومداي مردابي نيز نابود گرديدند . مطالعات حاكي از اين هستند كه در اين مورد، تغيير تركيب اجتماعي در نتيجه حذف مستقيم گونه‌هاي حساس اسفاگنوم به دليل افزايش جذب  بوده است.

نمونة ديگري از تغيير اجتماع گياهي توسط آلودگي هوا، در ندرلندز مشاهده شده است. در اين منطقه طي دهه‌هاي اخير، خلنگ‌زارها كه غالباً به بوته‌هاي خلنگ (Calluna) از جمله C.vulgalis پوشيده شده بودند در بيشتر قسمت‌ها توسط اجتماعات علفزار اسيدي كه اغلب با گياهان علفي مثل molinia caerulea و Deschampsia flexuosa پوشيده شده‌اند جايگزين گرديده‌اند. در بررسيها نشان دادند كه علت وقوع اين امر، افزايش جذب نيتروژن در نتيجة افزايش امونياك حاصل از كوددهي بسيار زياد، بوده است. مكانيسم پيشنهادي در اين زمينه، تغيير توازن رقابتي بين خلنگ ها و گونه‌هاي علفي است كه نسبت به افزايش نيتروژن مقاومت بيشتري دارند و در نتيجه بر خلنگ‌ها غلب يافته‌اند. البته در تحقيقات بعدي مشاهده شد كه زماني كه گياهان بالغ خلنگ در منطقه استوار مي‌يابند هجوم علف‌ها به آنها حتي در حضور مقادير زياد نيتروژن، موفقيت آميز نيست. به عواملي از جمله خشكي،‌ سرما و هجوم سوسك‌هاي آفت خلنگ، علت از بين رفتن اين پوشش گياهي است.

علاوه بر موارد مذكور، روشهاي مديريتي نيز اهميت بسزايي در تغييرات جوامع گياهي توسط آلاينده‌ها دارند. به عنوان مثال، در مورد مثال اخير. كاهشي در ميزان چرا دام‌ها و از بين رفتن پوشش گياهي توسط آنها (چه از طريق خوردن و چه افزايش بيش از پيش نيتروژن در اثر دفع فضولات) وجود داشته است و احتمالاً همين امر باعث حفظ بقاياي اجتماعات خلنگ‌ها شده است . بنابراين در چنين مواردي، در تغيير جوامع گياهي مي‌تواند نتيجة‌ اثرات عوامل مختلفي از جمله حضور نوع و غلظت آلاينده‌هاي گوناگون، روش‌هاي مديريتي، تغييرات رقابتي و ارتباطات بين گونه‌اي و همچنين عوامل آب و هوايي و تغيير روابط گياهان با ساير موجودات زنده از قبيل حشرات گياهخوار باشد.

سومين منطقه‌اي كه تغيير جامعه گياهي در اثر عارضه آلودگي در آن به خوبي مطالعه شده است، كوهستانهاي سن برناردينو در اطراف شهر لس‌آنجلس هستند. در دهة 1960،‌ اثر آلودگي ازن كه در ابتدا از پايين دست شهر بر مي‌خاست بر روي اجتماعي جنگل‌هاي طبيعي اين منطقه مورد بررسي قرار گرفت . گونه‌ غالب در اين جنگل‌هاي مخلوط مخروطيان، گووه‌اي كاج به نام pinus ponderose بود كهن ثابت شده است كه يكي از حساس‌ترين گونه‌هاي گياهي نسبت به آلايندة ازن مي‌باشد. در بسياري از اين مناطق جنگلي، گياهان گونة مذكور دچار آسيب‌ديدگي شده‌اند و از ين رفته‌اند . نابودي اين گونة غالب، اثرات اساسي بر اجتماعي جنگل داشته است. در بسياري از مناطق، گونة كاج سفيد يا سدر، كه مقاومت بيشتري نسبت به دارد غلبه يافته است و در مناطق مرتفع‌تر، كه اين گونه و ساير گونه‌هاي مخروطيان نمي‌توانند به طور طبيعي زادآوري كنند بوته‌ها غلب شده‌اند. الگوي پيچيده تغييرات در اين اجتماع كه به دنبال نابودي گونة Pinus ponderosa حاصل شده است، به وسيله نقش حرارت و آتش سوزي كه براي سورها بيش از ساير گونه هاي مخروطيان زيانبار است پيچيده‌تر و بغرنج تر شده است.

در سطح يك اجتماعي گياهي، اثر آلاينده‌ها بر فرايندهاي شيميايي،‌‏ فيزيكي و زيستي خاك نيز مي‌تواند بسيار قابل توجه باشد. در خاك‌هايي كه خاصيت بافري آنها توسط تبادل كاتيوني حاصل شده است، افزايش يون‌هاي اسيدي مثل سولفات و نيترات مي‌تواند كاتيون‌هاي بازي مثل كلسيم و منيزيم را در اثر شستشوي خاك به قسمت‌هاي تحتاني و عميق و خارجي از دسترس ريشه‌ها هدايت كند. در‌ خاك‌هاي اسيدي تر كه خاصيت بافري توسط تبادل يون‌هاي آلومينيوم حاصل شده است جذب اسيد مي‌تواند باعث افزايش مقادير آلومينيوم قابل دسترس شود. اين آلومينيوم به صورت مستقيم براي ريشه‌ها سميت دارد و نيز جذب عناصر معدني را محدود مي‌كند. اسيدي شدن خاك،‌ ميزان دسترسي به انواع فلزات سمي را افزايش مي‌دهد.

شواهد مستدلي مبني براسيدي شدن و اتمام كاتيونهاي بازي خاك‌هاي جنگلي اروپاي غربي طي سه چهار دهة گذشه وجود دارد. در طي اين مدت، سلامتي گونه‌هاي جنگلي مهمي از جمله ممرز و صنوبر نروژي در بسياري از مناطق غرب اروپا به خطر افتاد. دلايل اين كاهش سلامتي،‌ متعدد و پيچيده‌اند ولي عمدتاً به كمبود مواد معدني مربوط مي‌شود، چنانكه باكودادن به خاك، علايم بيمار موقتاً برطرف شدند و در صورت ادامة روند كوددهي، سلامت آنها نسبتاً حفظ شد. احتمال دارد كه كاهش سلامتي اين گونه‌هاي گياهي در اثر تركيب عوامل متعدي از جمله اسيدي شدن خاك،‌ شستشوي مستقيم كاتيون هاي بازب و اثرات مستقيم آن بر پوشش گياهي، بخصوص تحريك رشد توسط جذب نيترات و آمونيوم كه باعث افزايش نيازيگاه به مواد معدني مي‌شود باشد. بنابراين برري علل تخريب جنگل‌ها و ساير جوامع گياهي بايد با توجه به عوامل جوي، ادافيكو زيستي كه چرخة مواد را تحت تاثير قرار مي‌دهند و هم چنين ارتباطات آنها با ساير عوامل تنش‌زا و آسيب رسان و با در نظر گرفتن شيوه‌هاي مديريتي آن نواحي انجام گيرد.

اسيدي شدن و اوتروفي شدن خاك كه در نتيجة افزايش جذب اسيدها و نيتروژن رخ مي‌دهد نيز مي‌تواند بر تركيب پوشش‌هاي جنگلي و جوامع گياهي ديگر تأثيراتي داشته باشد. طي بررسي‌هايي در جنوب سودان و در شمال شرقي فرانسه، افزايشي در تعداد گونه‌هاي گياهان جنگل‌هاي برگ ريز طي سه دهة گذشته مشاهده گرديد. همانطور كه انتظار مي‌رود، تعداد گونه‌هاي باز و فيل و نوتروفيل در اين مناطق كاهش يافته و يا رو به زوال گذشته‌اند، و گونه‌هاي اسيدوفيل و نيتروفيل، افزايش در تعداد و تراكم نشان داده‌اند.

تغييرات در ساختار و فعاليت جوامع گياهي در گذشته عمدتاً به دليل وجود غلظت‌هاي زياد آلاينده ها بوده است، ولي امروزه اين تغييرات عمدتاً ناشي از انتشار آلاينده‌ها با غلظت‌هاي كمتري ولي در مقياس وسيعتر مي‌باشد كه اثرات آنها ممكن است پس از گذشت سال‌ها و يا حتي دهه‌ها ظاهر شوند. در چنين حالاتي آلاينده تنها عامل تأثيرگذار بر پوشش گياهي نخواهد بود بلكه يكي از مجموعه عوامل زيستي، آب و هوايي و ادافيك است كه بر آيند آنها، اجتماع گياهي را تحت تأثير قرار مي‌دهد. بدين ترتيب در اين موارد براي بررسي دقيق اثرات آلاينده و چگونگي تاثيرگذاري آن بر گياهان، نياز به اطلاعات گسترده و تحقيقات وسيع در زمينة اثرات متقابل آلاينده ها با يكديگر و با كلية عوامل موجود در محيط مي‌باشد.

1-3-5- پاسخ‌هاي تكاملي گياهان نسبت به آلودگي

آلودگي‌محيط زيست، مانند هر تنش ديگري، به صورت يك فشار انتخابي بر جمعيت عمل مي‌كند و روابط رقابتي بين افراد را به نفع افراد مقاومتر نسبت به عامل صدمه رسان (آلاينده‌ها) تغيير مي‌دهد و منجر به بروز پاسخ‌هاي تكاملي‌‌ مي‌گردد.

در رابطه با تنش آلودگي، سه مرحلة تغيير جمعيتي تشخيص داده شده است. در ابتدا فقط ژنوتيپهاي بسيار حساس، از جمعيت حذف مي‌شوند. در مرحله دوم، همه به جز ژنوتيپ‌هاي بسيار مقاوم، از جمعيت حذف خواهند شد. و در آخر، آنهايي كه باقي مانده‌اند با يكديگر زاد و ولد مي‌كنند و در بين زادهاي آنها،‌ ژنوتيپ‌هايي حتي مقاومتر از ژنوتيپ‌هاي والدي به وجود مي‌آيند كه در نهايت اينها انتخاب مي‌شوند و به حيات خود ادامه مي‌دهند.

اينكه كداميك از مراحل فوق‌الذكر در يك جمعيت برقرار شود، به عوامل متعددي از جمله شدت فشار انتخابي (شدت آلودگي)، دامنه تنوع ژنتيكي جمعيت، و زمان توليد مثل بستگي دارد.

مشخص‌ترين شاهد اين تغييرات از بررسي ميزان مقاومت گياهان نسبت به فلزات سنگين بدست مي‌آيد. در اكثر جمعيت‌ها افرادي وجود دارند كه علاوه بر اينكه قادر به دفع فلز سمي هستند، مي‌توانند آن را در داخل پيكر خود، در جايگاه‌هايي كه برايشان نسبتاً بي‌ضرر است،‌ انباشته كنند. بسياري از مطالعات ثابت نموده‌اند كه گياهاني كه در مكانهاهايي رشد كرده‌اند كه مدتها آلوده به لفزات سنگين بوده‌اند، مقاومت نسبت به اين فلزات را بدست آورده‌اند. البته برخي بررسيها نشان داده‌اند كه جمعيت‌هاي مقاوم نسبت به فلزات سنگين در طي مدت زمان كوتاه نيز مي‌توانند تكامل يابند. به عنوان مثال، و (WU) و همكارانش در سال 1975 مقاومت نسبت به مس را در جمعيت‌هايي از Agrastis stolonifera از خانوادة Poaceae را كه در اطراف يك تصفيه خانه مس در نزديكي ليورپول روييده بودند در سنين مختلف مورد مطالعه قرار دادند. مشاهده گرديد كه طي 4 سال، تغييرات مشخصي به سمت مقاومت نسبت به مس بوجود آمد و طي 8 سال، تمامي گياهان حساس‌تر از جمعيت حذف شدند.

عليرغم اينكه نمونه‌ها و مثال‌هاي متعدد ديگري نيز در رابطه با تكامل سريع مقاومت نسبت به فلزات سنگين و ساير آلاينده‌ها وجود دارند، اين پديده در مورد همه گونه‌ها صادق نيست، سرعت و قدرت روند تكامل و بروز پاسخ‌هاي تكاملي به آلاينده‌ها،‌ به عومل متعدي بستگي دارد كه مهمترين آنها شدت فشار انتخابي است كه مرتبط با شدت آلودگي و فراواني افراد مقاوم در جمعيت مي‌باشد. فراواني افراد مقاوم در جمعيت، بين گونه‌هاي مختلف گياهي، متفاوت است. به عنوان مثال، ميزان مقاومت نسبت به فلز مس در بين گونه‌اهيي كه در معادل قديمي مس وجود داشته است درحدود 01/0 تا 16/0 درصد ارزيابي شد، در حاليكه اين ميزان در گونه‌هايي كه در اين معادن نبوده‌اند، صفر بوده است (مك نيلي و برادشاو، 1991).

ايجاد پاسخ‌هاي تكاملي و تكامل مقاومت در گياهان در مقابل آلاينده‌هاي هوا براي اولين بار در دهة 1970 به اثبات رسيد. در سال 1975، تيلور و ماردي در ايالات متحده امريكا طي تحقياتي نشان دادند كه بذرهاي گياهان گونة Geranium carolinianum كه در نزدكي كوره زغال سنگ رشد كرده بودند نسبت به آنهايي كه در مناطق ديگر روييده بودند حساسيت كمتري نسبت به مقادير زياد آلايندة داشتند. در انگلستان، توجه به مساله عكس‌العمل‌گياهان نسبت به آلودگي و تكامل آنها از زماني آغاز شد كه مشاهده كردند وقتي علوفه هاي زراعتي پر محصول به درة‌راسنديل واقع در لانكشاير كه غلظت و ساير ذرات در آنجا زياد بود منتقل شدند، در مقايسه با جمعيت‌هاي بومي همان گونه‌ها، محصول بسيار كمتري توليد كردند . بررسي اين جمعيت ها ثابت نمود كه گونه‌هاي بومي در مقايسه با ژنوتيپ‌هاي تازه وارد، مقاومت بيشتري نسبت به دارند.

آنچه از تحليل نتايج بررسي و تحقيقات گوناگون در زمينة تكامل مقاومت نسبت به آلودگي يافت شده است، اين حقيقت را ثابت مي‌كند كه چنين تكاملي يك تكامل كاملاً مثبت و صعودي نيست. شواهد نشان داده‌اند كه افراد جمعيت‌هاي بسيار مقاوم به در مقايسه با جمعيت‌هاي عادي و غير مقاوم از رشد كمتري در هواي غيرآلوده برخوردارند. در حقيقت، بدست آوردن اين تكامل، به هزينة از دست دادن برخي مزاياي ديگر صورت مي‌گيرد.

ممكن است چنين عكس‌العملي اساس فيزيولوژيكي داشته باشد. به عنوان مثال، ژنوتيپ‌هاي مقاوم نسبت به آلايندة ازن، اغلب تراكم روزنه‌اي كمتري دارند و به همين دليل ميزان فتوسنتز در آنها كاهش يافته‌است. هم چنين ممكن است در اثر بدست آوردن مكانيسم هاي سم‌زدايي، ميزان مصرف انرژي افزايش يابد و منجر به رشد كمتر گردد.

در تنوع ژنتيكي يك جمعيت در زمينة تكامل مقاومت نسبت به آلودگي، شواهد زيادي در دست نيست، و يا مشخص شده است كه شدت آلودگي و فراواني ژنوتيپ‌هاي مقاوم از عوامل كليدي اين تنوع هستند. مشاهده شده كه در جاهايي مثل جمعيت‌هاي ساكن معادن،‌ كه فراواني افراد مقاوم كم بوده و بخش زيادي از جمعيت در اثر آلودگي محيط حذف شده است تاثير اين فشار انتخابي (آلودگي) بر تنوع ژنتيكي جمعيت،‌ بسيار اساسي و قابل توجه مي‌باشد‌، ولي در صورت كمتر بودن ميزان آلودگي، اين اثر نيز كمتر خواهد بود.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک دانلود متن کامل

  • 1

دیدگاهتان را بنویسید