2 التوصيات:- إن الطموح الشامل للعقد القادم من أبحاث النباتات هو إعادة تصور إمكانات النباتات من أجل مستقبل صحي ومستدام ، والذي يربط بين التفكير التحويلي والاكتشافات في أنظمة النباتات والفوائد البيئية والمجتمعية. يعتمد نجاحنا على تكامل الأولويات الإستراتيجية المتعلقة بالبحوث والأفراد والتكنولوجيا ، المتجسدة في أهداف شاملة وتوصيات محددة. وتهدف خطط العمل ذات الصلة إلى تنفيذها من خلال التدريب الأكاديمي وأنشطة الجمعيات العلمية والمهنية والبحث والتطوير وبدعم من هيئات التمويل.
2.1 البحث
أربعة أهداف عامة لبحوث علوم النبات لديها القدرة على إحداث تأثير مجتمعي كبير (الشكل 1) ، مع التقدم في أي مجال يحفز التقدم في مجال آخر. على الرغم من إمكانية تحقيق هذه الأهداف من خلال علم الفريق واسع النطاق ، إلا أنه من المرجح أن يتم تحقيقها من خلال المساهمات المجمعة للمحاور والأبراج المتكاملة للباحثين على نطاق أصغر في مجموعة من البيئات المؤسسية. الأهداف جريئة وطموحة وتهدف إلى تحدي مجتمعنا وتوجيهه إلى ما بعد الإطار الزمني البالغ 10 سنوات لهذه الرؤية العقدية. على طول هذا المسار المثير ، تكمن العديد من الاكتشافات والتأثيرات على المدى القريب والتي تعد بالتحفيز والمشاركة. تتطلب جميع الأهداف تعاونًا محسنًا عبر التخصصات وزيادة المشاركة في أبحاث التقارب (National Research Council ، 2014) وبالتالي فهي مرتبطة بأهداف الأشخاص والتكنولوجيا في رؤيتنا.
هي الدافع للإبداع والتأثير المجتمعي في جميع أنحاء العالم. يزداد التنوع من خلال الإجراءات المتعمدة ويصبح محفزًا ذاتيًا حيث يقوم علماء متنوعون باكتشافات متنوعة.
2.1.1 الهدف 1: تسخير النباتات لمرونة الكواكب
في عصر الاضطرابات البيئية غير المسبوقة ، بما في ذلك تغير المناخ البشري المنشأ السريع ومساهمته في فقدان التنوع البيولوجي (IPBES ، 2019 ؛ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، 2018 ؛ نوليس ، 2018) ، القدرة على التنبؤ برد فعل الأنظمة الحية للأرض والتخفيف ، والعكس في نهاية المطاف ، العواقب الأكثر ضررا أمر حيوي. لا تزال الآثار النهائية للتنبؤات المتزايدة الدقة والخطيرة للغلاف الجوي والمحيطات للشبكات المعقدة التي تربط الكائنات الحية والنظم البيئية معًا غير مفهومة جيدًا ، ومع ذلك فإن هذه البصيرة ضرورية للحفاظ على هذه الشبكات. تتطلب إزالة عدم اليقين من هذه النماذج معرفة زمنية مكانية دقيقة ، وعلى وجه الخصوص فهم الأنماط والعمليات التي يتطور بها التنوع البيولوجي ويتكيف معها.
فقط من خلال طرح السؤال البسيط المخادع "ما مقدار التنوع الموجود في أنظمة النباتات؟" يصبح التحدي واضحًا: حوالي 400000 نوع من النباتات معروفة حاليًا للعلم ، ويتم اكتشاف 2000 نوع إضافي سنويًا (Kew Royal Botanic Gardens ، 2016 ؛ ويليس ، 2017). يتفاعل كل نبات مع الكائنات الحية الأخرى ، ويشكل علاقات معقدة (على سبيل المثال ، العاشبة ، والتلقيح ، والتشتت ، وامتصاص العناصر الغذائية) التي تحدد صحة النبات ، واللياقة البدنية ، والبقاء على قيد الحياة. على سبيل المثال ، لا تزال دراسة الميكروبات النباتية في مهدها ، ولكن البيانات الميتاجينومية قد حددت بالفعل عدة آلاف من الأنواع البكتيرية والفطرية ، ناهيك عن عدد كبير من الفيروسات (شولز وستيوارت ، 2018) ، التي تشارك في طيف كامل من التفاعلات مع النباتات المضيفة من التبادلية إلى مسببة للأمراض.
يختلف تكوين التفاعلات بين النبات والكائن وتأثيراتها على التنوع الظاهري للنبات باختلاف التاريخ التطوري والبيئة والعوامل الحيوية وغير الحيوية الأخرى. يتطلب فهم طبيعة التنوع البيولوجي بالتالي توثيق وفهرسة التنوع الموجود للنباتات والكائنات الحية المرتبطة بها ، جنبًا إلى جنب مع البيانات البيئية ذات الصلة ، ووضع هذه المعلومات في سياق علم التشريح ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم الوراثة ، وعلم الوراثة. يمثل هذا الجهد تحديًا هائلاً وجبهة واعدة ، مع آثار بعيدة المدى على قابلية العيش على كوكبنا.
تطلعات للمحيط الحيوي الرقمي
إن القدرة التنبؤية المرغوبة فيما يتعلق ببنية ووظيفة وديناميكيات المجتمعات البيولوجية والنظم البيئية (الأنظمة البيئية) والأنظمة البيئية (الأنظمة التطورية) ستجمع بالضرورة المعرفة العميقة والمفصلة للتنوع العضوي والوظيفي مع فهم كيفية تشكيل الكائنات الحية من خلال الداخلية والقوى الخارجية. يجب أن نسعى جاهدين لإنشاء سلسلة من البيئات الحيوية الرقمية ، مع تحسين تدريجي لمستويات التفاصيل والدقة ، والتي يمكن استخدامها لاستكشاف وعرض نتائج التغييرات البيئية والتطورية - في السكان والأنساب والأنظمة البيئية - من وقت عميق إلى الحاضر. ستساعدنا هذه النماذج في تصور البيانات والمعرفة الحالية ، ولكنها ستكون أيضًا تنبؤية في خدمة التصميم التجريبي أو التنبؤ بتغيرات النظام البيئي في ظل ظروف محددة ، على سبيل المثال ، مع تغير المناخ أو تعديل استخدام الأراضي. سيساعدنا الجمع بين الفهم الأساسي والأدوات التنبؤية بعد ذلك على تطوير مناهج جديدة للحفظ والاستعادة ، واحتجاز الكربون ، والمعالجة الحيوية ، والمرونة الزراعية ، واستدامة النظام الإيكولوجي للمناظر الطبيعية البرية والمدارة.
على الرغم من أن المحيطات الحيوية الرقمية التي تعمل بكامل طاقتها ستوفر أدوات جديدة قوية لاستكشاف سيناريوهات بديلة للنظام الإيكولوجي وتغيير النظام البيئي والتدخلات المناسبة ، فإن احتمالية تحقيقنا لمستويات التفاصيل والدقة التي ستكون مطلوبة في النهاية منخفضة ضمن الإطار الزمني للرؤية العقدية لـ 2020-2030. في الواقع ، كانت الجهود السابقة للنمذجة البيئية الشاملة أثناء البرنامج البيولوجي الدولي (1964-1974) غير ناجحة (شليبر ، 2017). على الرغم من أن لدينا بيانات أكثر بكثير وقدرة حسابية أكبر بكثير مما كانت لدينا في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، إلا أن نطاق المشكلة والتعقيد المتأصل فيها لا يزالان هائلين (بيترز ، 1991). وبالتالي ، فإننا ننظر إلى مفهوم المحيطات الحيوية الرقمية باعتباره هدفًا طموحًا طويل الأجل من شأنه أن يبني على المعالم المهمة الموجودة في خطة العمل للهدف 1.
يجب تحقيق التقدم نحو تطوير نماذج قوية وشاملة للنظام الإيكولوجي والنظم البيئية من خلال البناء إلى الأمام من سياق تاريخي ، من خلال استكشاف والاستعلام عن السجلات الأحفورية ومجموعات الأصول الوراثية والنباتية وبنوك البذور. نوصي بالحفاظ على موارد التنوع البيولوجي الحالية هذه وتعبئتها لتضخيم محتوى واستخدام شبكة العينات الموسعة بشكل كبير (ليندمير وآخرون.، 2020) ، والتي تتيح الاكتشافات الجديدة الناشئة عن ربط بيانات النمط الجيني والنمط الظاهري للنباتات والحيوانات المرتبطة بها بالنظم الإيكولوجية التفصيلية البيانات. يحتاج مستودع المعلومات هذا إلى الدعم من خلال الاستثمارات المستمرة في علوم البيانات وبحوث النظام الإيكولوجي مثل مراصد المنطقة الحرجة ، ومواقع أبحاث الشبكة البيئية طويلة الأجل ، وشبكة المرصد البيئي الوطني.
توقع نقاط الضعف على المدى القريب لنظم النباتات
إن النجاح في التنبؤ والتفاعل مع تغير النظام البيئي في مواجهة التحديات الهائلة للتغيرات في المناخ ، وتلوث البيئة ، وفقدان التنوع البيولوجي ، وتحويل الموائل الطبيعية على نطاق واسع وتدميرها هو التحدي التكاملي النهائي (مارتن لوثر - جامعة هاله - فيتنبرغ ، 2019 ؛ نوغيس -يرافووآخرون ، 2018): يتطلب منا الاعتماد على خبرة ليس فقط من العلماء في تخصصات بيولوجية متعددة ، ولكن أيضًا من علماء التربة ، وعلماء الجغرافيا الحيوية ، وعلماء الأحياء في مجال الحفظ ، ومصممي النماذج الحسابية. أحد أكثر التحديات إثارة للقلق في مجال البحث متعدد التخصصات هو تكامل البيانات عبر النطاقات الزمنية والمكانية ومن الجينات إلى الكائنات الحية والمجتمعات إلى النظم البيئية ، وبالتالي بناء قدرتنا على تحديد السيناريوهات المستقبلية والتنبؤ بها عبر المناظر الطبيعية التي تشمل التفاعلات بين الكائنات الحية ( على سبيل المثال ، شبكات الملقحات النباتية ؛ جمعيات الميكروبات النباتية ، المفيدة والضارة على حد سواء) والمنافسة بين الأنواع.
من الناحية العملية ، سيستفيد علماء أنظمة النبات ، سواء في الأوساط الأكاديمية أو الخدمة العامة أو السياقات الخاصة ، من الجهود المبذولة لتطوير نماذج بيئية وتطورية أكثر شمولاً. ستؤدي هذه النماذج إلى استراتيجيات التخفيف لبيئات محددة ، بما في ذلك التكيف أو دمج النباتات غير المعروفة سابقًا أو غير المستغلة بالكامل والأنواع المرتبطة بها. ستعمل أداة المحيط الحيوي الرقمية للتنبؤ بكيفية تفاعل النباتات مع البيئة على توجيه السياسة العامة للتخفيف من التدهور البيئي الشديد الناجم عن الاضطرابات الفيزيائية وتغير المناخ وتآكل التربة وانخفاض جودة المياه.
Post A Comment: