تأثير ارتفاع درجات الحرارة على النبات
يعيش النبات في ظروف مناخية ملائمة له، وقد يتأثر نموه ببعض العوامل مثل؛ درجة الحرارة، والتهوية، وخصائص التربة، وتوفر المياه، وكمية الضوء، والرطوبة، وتحديدًا تؤثر درجة الحرارة المرتفعة على عمليات نمو النبات بشكل كبير.
كما تؤثر على عمليات النمو مرتبطة بالتمثيل الضوئي، والنتح، والتنفس، والإنبات، والإزهار، ومع ارتفاع درجة الحرارة تزداد عملية التمثيل الضوئي، والنتح، والتنفس، وتؤثر في مراحل نمو النبات عبر الانتقال من مرحلة النمو الخضري (بالإنجليزية: vegetative) إلى مرحلة النمو الزهري (بالإنجليزية: reproductive).
وفيما يأتي تفصيل لتأثير ارتفاع درجات الحرارة على النبات:
التأثير على معدل الإنبات
يعتمد معدل الإنبات (بالإنجليزية: Germination) على مجموعة من التفاعلات الكيميائية والفيزيائية التي تتأثر بدرجة الحرارة، فيعمل النبات على تكسير الكربوهيدرات داخل البذور والثمار من أجل الحصول على الطاقة.
ولكل نوع من بذور النبات يوجد درجة حرارة مثالية للحفاظ على معدل الإنبات، حيث تسهم في إسراع العملية، بالمقابل إذا كانت عملية الإنبات بطيئة تزداد المدة الزمنية لظهور البذور؛ مما يتيح فرصة حدوث فشل لها حيث تتعرض الشتلات في المرحلة المبكرة من الإنبات لمسببات الأمراض والمحللات.
وإذا كان الإنبات بطيئًا، فقد تُستنفذ الكربوهيدرات المخزنة؛ مما يؤدي إلى ما يسمى بالتقزم (بالإنجليزية: stunting)، لذلك فإن درجة الحرارة المثالية لها دور كبير في تسريع الإنبات ونجاحه، ومن النباتات ما يعيش في المناخ البارد مثل الخس والسبانخ، ومنها ما يلائمه المناخ المعتدل الحرارة مثل الطماطم.
التأثير على عمليات البناء الضوئي والتنفس الخلوي
يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تغير فسيولوجي، وكيميائي حيوي، وجزيئي، يؤثر في عملية البناء الضوئي (بالإنجليزية: photosynthesis) الهامة لنمو الأشجار وإنتاجها، ووفقًا لدراسة أجريت سنة 2014 فإن عملية البناء الضوئي في النبات تعود لوضعها الطبيعي بعد 6 ساعات من تأثير درجة الحرارة المرتفعة عليها.
وقد وجد أن تغير درجة الحرارة يؤدي إلى تغير البناء الضوئي للنبات، على المقياس الإنزيمي داخل الورقة، فهي تؤثر في وظيفة الأنزيم بالورقة، وبمرحلة النمو التطويري، وازدياد فقدان النبات للماء؛ بسبب ازدياد عجز ضغط بخار الماء نتيجة تشبع الهواء به مع ارتفاع درجة الحرارة.
وفي دراسة أجرتها أكاديمية أكسفورد سنة 2021م، توصل الباحثون إلى أن المسامات وأنظمة النقل في النبات تتأثر بارتفاع درجة الحرارة، مما يؤثر سلبًا على إنتاج المحاصيل.
وتنمو النباتات بشكل جيد عندما تكون درجة الحرارة أعلى بمعدل 10 - 15 درجة في النهار من درجة الحرارة أثناء الليل، حيث تتم عملية البناء الضوئي والتنفس الخلوي (بالإنجليزية: respiration) للنبات.
وتؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى ازدياد عملية التنفس لدى النبات، وبمعدل أكبر من عملية البناء الضوئي، بالتالي يستهلك البناء الضوئي بشكل أسرع من إنتاجه، وحتى يحدث النمو يجب أن يكون معدل التمثيل الضوئي أكبر من معدل عملية التنفس.
التأثير على ازدهار النباتات
تؤثر درجة الحرارة المرتفعة في إسراع تزهير النبات (بالإنجليزية: Flowering) الذي يعيش في المناخ البارد مثل السبانخ، بالمقابل تسهم درجة الحرارة المنخفضة في إبطاء تزهير النبات الذي يعيش في المناطق دافئة مثل الطماطم.
تأثير انخفاض درجات الحرارة على النبات
يوجد داخل النباتات مستشعرات لدرجة الحرارة، وهي حساسة جًدا لأي تغير في بيئتها المعتادة عليها سواء أكان سلبيًا أو إيجابيًا، وينتقل هذا الشعور لنواة البذور في النبات، وتعمل درجة الحرارة المنخفضة على اضطراب العمليات الفسيولوجية مثل نظام الماء، والتغذية المعدنية، والتمثيل الضوئي، والتنفس، والتمثيل الغذائي داخل النبات وفقًا لدراسة أجريت سنة 2017م.
وفيما يأتي تفصيل لتأثير انخفاض درجات الحرارة على النبات:
التأثير على جودة المحاصيل
تؤثر درجة حرارة المنخفضة على جودة المحاصيل (بالإنجليزية: Crop quality)، فهي تقلل من استخدام الطاقة مما يزيد من تركيز السكر داخل الثمار، ويصبح حلو المذاق.
التقليل من نشاط الإنزيمات في النبات
تخفض درجة الحرارة الباردة من نشاط الإنزيمات في النبات، مما يؤدي إلى تعطيل امتصاص المغذيات النباتية، وبالتالي ضعف نمو النباتات وموتها.
التأثير سلبًا على عملية البناء الضوئي
تؤثر درجة الحرارة المنخفضة سلبيًا على نمو النبات وإنتاجه؛ بسبب دورها في إبطاء عملية البناء الضوئي؛ بتعطيل عمل الإنزيمات التي تتطلب درجة حرارة مثالية لإجراء التفاعلات الكيميائية والحيوية.
تلف النباتات وموتها
إذا تعرضت النباتات التي تعيش في المناطق الدافئة لدرجة حرارة منخفضة ستموت أو تتلف أجزاؤها، فانخفاض درجة الحرارة يؤدي إلى حدوث الصقيع، بالتالي تتجمد جزيئات الماء الموجودة بين الخلايا في داخل النبات مما يؤدي إلى جفافها.
الأمر الذي يعيق عملية التنفس بمنع دخول الأكسجين، وتراكم المواد الضارة، وحدوث رفع ميكانيكي للنبات من التربة بفعل بلورات الجليد.
تكيف النباتات مع درجات الحرارة المختلفة
تتكيف النباتات مع تغيرات درجة الحرارة عبر فصول السنة، بتغيير عدة جوانب مثل موعد الإزهار والنمو، وهذا ما يسمى باللدونة التطورية الحرارية (بالإنجليزية: thermal developmental plasticity)، فهنالك جينات مسؤولة عن الاختلافات، تتفاعل للتأثير على صفات النبات مثل السمات الخلوية، مما يسهم في التكيف الحراري.
وتنمو الأشجار قرب الأرض أو بشكل يساعدها على التخلص من الثلوج المتراكمة حولها، وقد تحافظ النباتات على الأوراق الميتة للحماية من الصقيع، وتحتوي بعض النباتات على صمام داخل الخلايا يعمل على إغلاق الخلايا المتجمدة الفردية لمنع حدوث تفاعل متسلسل للتجميد.
وتتكيف بعض النباتات مع الطقس بطرق عدة، فتجد نباتات تقوم بتقليص المساحات السطحية لأوراقها؛ لتستطيع تقليل التبخر وفقدان الماء منها إلى أقل حد ممكن، وبعضها يتخلص من أوراقه أثناء فصل الشتاء ليقلل من فقد الحرارة؛ بتقليل المساحة الخارجية الإجمالية للنبات.
وأما تلك الأنواع دائمة الخضرة، فتجد أوراقها أثناء الشتاء قد زادت سماكة وازداد قطر عنق أوراقها، فتساعدها تلك العملية على التخلص من الماء الزائد بشكل أكثر فاعلية، مع زيادة كميات الماء التي تتعرض لها والظروف الجوية المحيطة من رياح أو أمطار.
