المقدمة
الأساليب المستخدمة لدراسة آثار تغير المناخ على الآفات النباتية
على مدى 30 الى 40 سنة الماضية تم تقييم آثار عدة عوامل. - ارتفاع درجة الحرارة، ثاني أكسيد الكربون و الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية - B وتغير أنماط المياه اوالرطوبة على حدوث وشدة أمراض النبات. ركزت الدراسات على الآفات التي تؤثر على المحاصيل الحقلية مثل القمح والشعير والأرز وفول الصويا والبطاطا (، Evans ؛2013 ،Confalonieri و Donatelli ،Bregaglio واخرون Launay ؛2008 ،واخرون Luck ؛2014 ،واخرون 2014 ،Lyngkjær و Jørgensen ،Mikkelsen, 2011)، والمحاصيل البستانية (Gullino وآخرون، 2018؛ Koo ،Hong و 2016 ،Yun)، بما في ذلك المحاصيل الاستوائية والمزروعة على نطاق واسع (2011 ،Hamada and Bettiol ،Ghini)، وأشجار الغابات (2008 ،Battisti؛ Koricheva Jactel و2019 Castagneyrol ؛ Sturrock وآخرون، 2011).
تم استخدام مجموعة متنوعة من مناهج البحث في مثل هذه الدراسات تم تلخيصها في الجدول 1. وقد اشتمل بعضها على تجارب، تبحث في آثار التغييرات في واحد أو أكثر من عوامل الطقس. وقد قامت دراسات أخرى بالتحري عن الأنواع على طول خطوط العرض أو التدرجات المرتفعة كبديل للتغيرات في المناخ بمرور الوقت. بالإضافة إلى هذه الأساليب التجريبية، تم أيضًا اعتماد مناهج «نظرية»، مثل التحليل البعدي للنتائج المنشورة أو تحليل مجموعات البيانات طويلة الأمد. أخيرًا، استندت بعض الدراسات إلى رأي الخبراء أو قامت بتوليد نماذج محاكاة للتنبؤ بكيفية تأثير التغيرات المتوقعة في المناخ أو تركيبة الغلاف الجوي على توزيع وانتشار وشدة وإدارة الآفات والكائنات الأخرى.
الجدول 1. أمثلة على المناهج التجريبية والنظرية في أبحاث بيولوجيا تغير المناخ
يمكن للاساليب التجريبية أن تسفر عن رؤى مفيدة حول آثار تغير المناخ على أمراض النبات والآفات، ولكن القليل من هذه الدراسات تحاكي بشكل واقعي أثار تغير المناخ (Chakraborty و 2011 ،Newton؛ Gregory ،Ingram و 2008 ،Izac؛ Loustau وآخرون، 2007؛ Luck وآخرون، 2011؛ Pautasso واخرون، 2012). أدت دراسات تغير المناخ التي أجريت في انظمة اغناء ثاني أكسيد الكربون في الهواء وفي الغرف المفتوحة إلى فهم أفضل لتأثيرات المعايير المختلفة على تطور أمراض النبات على مختلف المحاصيل (McElrone ،Eastburn و2011 ،Bilgin) (الشكل 5). تم استخدام بعض هذه الانظمة أيضًا لفحص الاعشاب الضارة (Williams وآخرون، 2007) والحشرات (Delucia وآخرون، 2012). بشكل عام، وجد ان معظم مشاكل الحشرات والأمراض التي تمت دراستها عند استخدام أنظمة اغناء ثاني أكسيد الكربون في الهواء قد ازدادت في ظل ارتفاع ثاني أكسيد الكربون، كما تم تلخيصها مؤخرًا من قبل .(2021) Ainsworth and Long
الشكل 5أ
الشكل 5ب
غرف علوية مفتوحة لدراسة تأثيرات زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء في بترولينا، PE، البرازيل.
Phytotrons - غرف بيئية تم بناؤها لاختبار تأثير مجموعات العوامل البيئية المتغيرة (Gullino وآخرون، 2011؛ Hakata وآخرون، 2017)- تُمكِّن هذه الغرف من إجراء دراسات حول تأثيرات الزيادات القصيرة الامد لثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة على العلاقة بين العائل والممرض (Gullino وآخرون، 2018)، لفهم كيفية تطور أمراض معينة في المستقبل (الشكل 6). يمكن استخدام نتائج هذه الدراسات لتطوير حلول عملية للتعامل مع السيناريوهات المستقبلية، على سبيل المثال تقديم الدعم لصناعة تربية النباتات. يمكن أن تسمح أيضًا بالتحقيق في التأثيرات الأخرى غير المباشرة لتغير المناخ على النباتات، مثل التأثيرات على إنتاج السموم الفطرية أو على ممارسات إدارة المرض (Gilardi وآخرون، 2017؛ Gullino وآخرون، 2020).
الشكل 6
تستخدم الغرف البيئية للنمو الخضري في ظل ظروف خاضعة للرقابة. من خلال محاكاة عوامل بيئية متعددة، إنها تسمح بدراسة آثار تغير المناخ على النباتات ومسببات الأمراض.
تشمل الاساليب الميدانية في البيئات الطبيعية البحث تدريجياً على طول الارتفاع من المواقع المنخفضة إلى المرتفعة (Srisuka ،Betzو 2020 ،Puthz؛ Chaneton ،Garibaldiو2011 ،Kitzberge)، مع التغيرات المصاحبة في درجة الحرارة ورطوبة الهواء، والبحث في مختلف العوائل النباتية على طول التدرج العرضي، بما في ذلك، على سبيل المثال، الظروف المناخية شبه الاستوائية والمعتدلة وشبه الجافة (Bairstow وآخرون، 2010؛ Scalone وآخرون، 2016). الاسلوب الأول له ميزة أن الفترة الضوئية هي نفسها على طول تدرج الارتفاع. اما في الاسلوب الثاني، من المرجح أن تختلف الفترة الضوئية عبر التدرج العرضي. في المناطق الاستوائية، على سبيل المثال، تكون الأيام أقصر والليالي أطول خلال الصيف والعكس صحيح في الشتاء، مقارنة بالظروف المناخية المعتدلة. يجب مراعاة هذه الاختلافات في الفترة الضوئية عند تفسير النتائج. ومع ذلك، فإن هذا النوع من النهج مفيد في تحديد الأنماط العريضة عبر التدرجات البيئية الواسعة ومجموعة من المناطق المناخية في ظل ظروف العالم الحقيقي، ويمكن لمثل هذه الدراسات أن تساعد في تحديد ما إذا كان نوع معين يقتصر على مناخ معين أم أنه يحدث على نطاق واسع و قد تغزو المواقع التي تزداد دفئًا (2013a ،von Tiedemann و Juroszek).
تم إجراء التحليلات البعدية لمجموعات البيانات المنشورة للبحث عن الأنماط العامة في استجابات آفات معينة للاختلافات في متغيرات المناخ (Massad ؛1998 ،Larsson و Koricheva 2010 ،Dyer و؛ Vilà وآخرون، 2021) بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام مجموعات البيانات طويلة الامد من الملاحظات الميدانية لدراسة تأثيرات تغير المناخ التي تظهر بالفعل، بسبب الاحتباس الحراري في العقود الأخيرة (2008 ،Pautasso و Jeger ؛2020 ،Hao و Huang ؛2010 ،Altermatt). يمكن أن تكون مجموعات البيانات طويلة الامد هذه بمثابة خط أساس مناسب للدراسات المستقبلية (2010 ،Roques و Robinet ؛2020 ،Hao و Huang) لأنها يمكن أن تساعد الباحثين في تمييز التأثيرات الناتجة عن تغير المناخ عن تلك الناتجة عن عوامل أخرى (Garrett وآخرون، 2016، 2021). بذلت محاولات لتحسين تقديرات تأثيرات الاحتباس الحراري على الحشرات من خلال الجمع بين البيانات من مجموعات البيانات طويلة الامد والتجارب واسعة النطاق والنمذجة الحاسوبية (2018 ،Diamond؛ Grünig واخرون، 2020؛ Lehmann وآخرون، 2020). على سبيل المثال، خلص التحليل البعدي للبيانات المأخوذة من الدراسات المختبرية إلى أن المستويات الغذائية الأعلى (المفترسات) أكثر عرضة لتغير المناخ من الكائنات ذات الترتيب الأدنى (النباتات أو الحشرات التي تتغذى على الاعشاب) (Fussmann وآخرون، 2014). هذا مهم عند دراسة الدور المتغير للأعداء الطبيعيين في ديناميات الآفات الحشرية والمكافحة البيولوجية في ظل تغير المناخ، وهو موضوع لا يوجد عنه سوى القليل جدا من البيانات الميدانية. (2010 ،Hoffman و MacFadyen ،Thomson).
يمكن استخدام نماذج المحاكاة لتوقع مستقبل تاثير تغير المناخ على الآفات (1991 ،Sutherst؛ Sutherst واخرون، 2011) وللمساعدة في تحديد التكتيكات والاستراتيجيات لمكافحة الآفات (Hamada ،Ghini و ،Bettiol 2008؛ Hill و2015 ،Thomson ؛ Salinari وآخرون، 2007؛ Shaw و 2011 ،Osborne). أحد أساليب الموديلات، على سبيل المثال، يستخدم «مطابقة المناخ»، حيث تتم دراسة منطقة جغرافية لها مناخ حالي مماثل للمناخ المستقبلي في المنطقة ذات الاهتمام (لحركة الآفات في هذه الحالة)، ثم يتم استقراء النتائج لسيناريو مستقبلي في مجال الاهتمام (Maywald ،Sutherstو 2000 ،Russell). قد تعتمد أساليب الموديلات الأخرى على مجموعات البيانات طويلة الامد لمعايير الطقس، وتنمية المحاصيل، وتوزيع الآفات وانتشارها لتطوير نماذج «الآفات والمحاصيل والمناخ والتحقق من صحتها» (Angelotti وآخرون، 2017؛ Madgwick وآخرون، 2011).الأمثلة الحديثة الأخرى لدراسات النمذجة، المدرجة في الجدول 2، تأخذ في الاعتبار المعلومات مثل عدد الأجيال سنويًا للآفات الحشرية، وتوقيت ازهار النبات وشدة المرض ذات الصلة، والتوزيع العالمي للأعشاب الضارة.
الجدول 2 أمثلة لدراسات محاكاة مخاطر الآفات حيث تم ربط نماذج الآفات بسيناريوهات تغير المناخ
