المنشطات الحيوية و تاثيراتها السحرية على اشجار الفاكهة
د/ سامح السروى ـ استاذ مساعد بقسم بحوث الفاكهة ـ المركز القومى للبحوث
تزايد الإهتمام حديثاً بالعديد من العمليات الزراعية المتطورة لإنتاج أنظمة صديقة للبيئية و التى تخدم أهداف الزراعة المستدامة. والهدف من الزراعة الحديثة هو تقليل المدخلات دون التأثير على إنتاجية المحصول و جودته. هذه الأهداف يمكن تحقيقها من خلال برامج التربية ولكنها ستكون لأنواع محددة من المحاصيل وتستغرق وقتا طويلا. و فى هذا الصدد، تعتبر المواد العضوية قادرة على تنشيط التمثيل الغذائي للنبات مما يؤدى إلى تحسن حالة النبات خلال فترة قصيرة من الوقت وبطريقة أرخص. و المنشطات الحيوية Bio-stimulants هي مستخلصات نباتية عضوية مثل مستخلصات الطحالب البحرية و الأحماض الأمينية، وهى تحتوي على مجموعة واسعة من المركبات النشطة بيولوجيا التي لا تزال معظمها غير معروفة . هذه المركبات عادة ما تكون قادرة على تحسين كفاءة استخدام المغذيات داخل النبات و تحسين القدرة على مجابهة ظروف الإجهاد سواءً كانت حيوية أوغير حيوية.
تم الإهتمام حديثاً بنظم الزراعة المكثفة فى المحاصيل البستانية ، حيث يؤدى إستخدام المنشطات الحيوية إلى انخفاض كميات الأسمدة المستخدمة دون التأثير على المحصول والجودة. كما تعمل المنشطات الحيوية على تحسين جودتها والحفاظ على النترات تحت الحدود التي تفرضها لوائح الاتحاد الأوروبي. وعلاوة على ذلك تعمل المنشطات الحيوية على زيادة أصباغ الورقة (الكلوروفيل والكاروتينات) ونمو النبات من خلال تحفيز نمو الجذور وتعزيز القدرة المضادة للأكسدة من النباتات. من ناحية أخرى تعمل المنشطات الحيوية على تحسين نمو النباتات، والتي وصلت الى ازدهارتلك الصناعة في وقت سابق، وبالتالي تحسين المناخ و التغلب على ظاهرة الاحتباس الحراري.
فى حالة الزراعات المحمية عادة ما تتطلب كميات مرتفعة من الأسمدة والمبيدات الحشرية. و لكن يجب أن يكون واضحاً أن إستخدام الكميات المرتفعة من الأسمدة ليس مرتبط بالحصول على أعلى جودة للمحصول الناتج. على العكس من ذلك ، فإن الإفراط فى المقررات السمادية و بخاصة فى عنصر النيتروجين يؤدى إلى تحفيز النمو الخضري مع زيادة قابلية تعرض النباتات لمسببات الأمراض. علاوة على أن تراكم النترات فى المحاصيل قد يصل لمستويات أعلى من المسموح به عالمياً و بالتالى يؤثر على الفرص التصديرية لتلك المحاصيل. و الأكثر من ذلك، فأن المعدلات المرتفعة من الأسمدة يكون لها تأثيرات ضارة على البيئة ، مثل غسيل و تسريب النترات في المجاري المائية مما يؤدى إلى زيادة انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري من أكسيد النيتروز. ولذلك فهناك طرق بديلة لتحفيز النمو في وقت مبكر في المحاصيل النباتية المختلفة.
و يؤدى المجال الواسع من الأسمدة المتاحة و منظمات النمو و المنشطات الحيوية إلى حيرة المزارع من ناحية الاستخدام الرشيد للموارد مع نتائج غير فعالة أو ظهور الآثار السلبية على جودة المحاصيل. و على ذلك فإن أستخدام المنشطات الحيوية يمكن أن يزيد من كفاءة استخدام المغذيات المعدنية والحد من تسربها وضمان إنتاج أكثر استدامة.
و اكتسبت المنشطات الحيوية أهميتها تحت نظم الزراعة المستدامة نتيجة لتنشيط إستخدامها للعديد من العمليات الفسيولوجية التى تحسن من كفاءة إستخدام المغذيات و تحسين نمو النباتات و الحد من إستهلاك الأسمدة. وهناك العديد من المنشطات الحيوية لها القدرة على مجابهة التأثيرات السلبية لعوامل الإجهاد الحيوية و غير الحيوية، كما تعمل على تحسين الجودة و المحصول عن طريق تنشيط العمليات الفسيولوجية فى النبات.
مكونات المنشطات الحيوية و مدى إستجابة النباتات لها:
التعريف البسيط للمنشطات الحيوية أنها عبارة عن مستخلصات يتم الحصول عليها من مواد خام عضوية و تحتوى على مركبات حيوية نشطة. و المكونات الأكثر شيوعاً فى المنشطات الحيوية عبارة عن عناصر مغذية و مركبات هيوماتية و فيتامينات و أحماض أمينية و كيتين و مركبات عديدة السكريات. و طبقا لتقريرات منظمة الأغذية و الزراعة FAO نجد أنا ما يقرب من 15 مليون طن من مستخلصات الطحالب تستخدم سنويا كمكملات غذائية و منشطات حيوية فى الزراعة على مستوى العالم، حيث تستخدم تلك المستخلصات إما فى تحسين خواص التربة أو كمنشطات حيوية لنمو النباتات و ذلك عن طريق الرش الورقى، و كذلك تعمل على مواجهة ظروف الإجهاد الناتجة عن الجفاف أو زيادة الملوحة و مقاومة التأثيرات السلبية لمسببات الأمراض سواء كانت فطر أو بكتريا أو فيروسات؛ و بالتالى تحسين الإنتاجية للمحاصيل المختلفة. و تحتوى مستخلصات الطحالب على العديد من السيتوكينينات و الأوكسينات و غيرها من مشابهات الهرمونات النباتية. ومن الناحية القانونية ، يمكن للمنشطات الحيوية أن تحتوي على آثار من الهرمونات النباتية الطبيعية ، ولكن لا ينبغي أن ينسب العمل البيولوجي لها وإلا فإنها يجب أن تكون مسجلة كمنظمات نمو النبات .
الأحماض الدبالية تتكون طبيعيا من المواد العضوية و البوليمرات، حيث تتكون نتيجة لتحلل المواد العضوية، و كذلك يمكن العثور عليها في التربة و المخلفات النباتية و مركبات الليجنيت. و المركبات الهيوماتية ربما تحفز نمو النبات عن طريق تحسين امتصاص العناصر المغذية من خلال إحداث تأثيرات شبيهة بالهرمونات النباتية مثل الأوكسينات، كما أنها تعمل على زيادة طول الأفرع و زيادة تراكم العناصر المغذية و زيادة تخليق الكلوروفيل فى الأوراق. و قد تحتوى المركبات الهيوماتية على العديد من المواد الفعالة من المنشطات الحيوية، و التى يمكن أن تتواجد بتركيزات منخفضة جدا ، وأحيانا أقل من المستويات التي يمكن اكتشافها بالتقنيات المتاحة ، ولكن مع ذلك يمكن أن تحدث تأثيرات بيولوجية قوية .
و بصفة عامة فإن التركيب الدقيق للمنشطات الحيوية غير معروف بصورة مفصلة، و تكون مستخلصاتها معقدة و محتوية على العديد من الجزيئات مما يجعلها من الصعب التعرف بصورة قاطعة على أى من المركبات الأكثر فاعلية فى التركيبة. و الأكثر من ذلك، فإن عزل المركبات المتواجدة فى المنشطات الحيوية و دراستها بصورة منفردة يمكن أن يعطى نتائج غير موثوق فى دقتها حيث أن تاثيراتها على النباتات يكون ناتج وجود تلك الخلطة و تأثير مكونات التركيبة المتواجدة فى المستخلص. و يمكن التعرف على تأثيرات المنشطات الحيوية بصورة موضوعية من خلال إستخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية و التى تعطى لمحة عامة عن المسارات للمكونات داخل النبات بعد المعاملة بالمنشطات الحيوية. و يتم التعرف على ذلك من خلال تحليل علاقة الأرتباط بين نشاط جين معين و مدى إستجابة النباتات للمعاملة بالمنشطات الحيوية و السلوك التى تنتهجه الأنواع المختلفة منها. و علاوة على ذلك، فإن تحليل المعلومات الحيوية قد يسلط الضوء على آليات العمل المختلفة للمنشطات الحيوية فى الأنواع النباتية المختلفة. و بالتالى فإن هذه التقنية تفيد فى إختيار العديد من المواد الخام و و تأثيرها هلى المسار البيولوجى للنبات و بالتالى تقديم معلومات مفيدة عن خلط مصادر مختلفة من المواد العضوية. و تحليل التعبيرات الوراثية بيولوجياً يمكن أيضا أن تظهر الآثار المستمرة للمواد العضوية المختلفة و مقارنتها بتأثيرات المعاملة بالهرمونات أو المغذيات مما يمكن من تسليط الضوء على الجينات المختصة بتنظيم عمل المنشطات الحيوية داخل النباتات المختلفة. كما أن البنات المتحصل عليها من خلال دراسات البيولوجيا الجزئية بالإضافة للمعلومات المتاحة عن تاثيرات المنشطات الحيوية على النبات تمكنا من التعرف على المنتجات الجيدة و المنتجات المزيفة التى تتواجد بالأسواق.
ومن ناحية أخرى فإن تاثيرات المنشطات الحيوية تكون بصورة مباشرة على الحالة الفسيولوجية للنبات و التمثيل الغذائى داخله أو عن طريق تحسين خواص التربة، حيث تؤثر المنشطات الحيوية على تركيبة الكائنات الدقيقة بالتربة مما قد يكون له تأثيرات الإيجابية على حالة النمو فى النبات، و هذه المركبات تضاف عادة مع الأسمدة المقررة لكل محصول لتحسين كفاء الأستفادة من السماد و كذلك تحسين جودة المحصول الناتج، و تختلف المنشطات الحيوية عن الأسمدة نتيجة لأختلاف تاثيرها فى النبات و كذلك قلة محتواها من العناصر المغذية. و المنشطات الحيوية تلعب دور فى تشكيل المجموع الجذرى و زيادة نمو الشعيرات الجذرية الماصة، و بالتالى فهى يمكن إضافتها عن طريق المجموع الجذرى أو رشاً على الأروراق و ذلك تبعاً لتركيبتها و النتائج المرجوة منها، و لكن يجب ان يكون واضحا أن المنشطات الحيوية لا تحدث تاثيراتها إلا بعد أن تخترق الأنسجة النباتية و تدخل فيها، و على هذا يجب الإهتمام بدراسة هذه النقطة حيث أن نفاذية المنشطات الحيوية من خلال أوراق النبات تختلف من مركب لآخر تبعا للوزن الجزيئى لكل نوع من المنشطات الحيوية. و يرتبط معدل إمتصاص المنشطات الحيوية بالظروف الحقلية حيث يتاثر النبات بتعرضة للظروف المناخية المحيطة و غيرها من العوامل الخارجية الأخرى. و من ناحية أخرى قد تمثل طبقة البشرة فى أوراق النبات عائقاً فى إمتصاص العديد من المنشطات الحيوية، و كذلك فإن التركيب الكيميائى للعديد من المنشطات الحيوية قد يكون عائقا لتغلغلها فى الطبقات الداخلية من الورقة. و بصفة عامة فإن إختلاف تركيب طبقة االبشرة فى أوراق الأنواع النباتية المختلفة يكون لها تأثيراتها فى كفاءة الإستفادة من رش المنشطات الحيوية عليها. بالإضافة لذلك فإن تأثير المنشطات الحيوية يختلف من نوع نباتى إلى آخر بل من صنف إلى صنف داخل نفس النوع النباتى و كذلك يتأثر بالظروف البيئية المحيطة و أيضا الجرعة المضافة و وقت الإضافة، وهذا التباين فى التأثير كثيرا ما يمنع تعميم النتائج والاستفادة منها في الأنواع الأخرى .
نمو النبات الناتج عن المعاملة بالمنشطات الحيوية قد يكون مرتبطاً بزيادة الأحماض الأمينية و تنشيط تخليق البروتينات داخل النبات، و بصفة عامة فإن مستخلصات الطحالب و كذلك الخميرة تزيد من محتوى النباتات من البروتينات، و قد يعزى إرتفاع محتوى النباتات من البروتين إلى إستخدام الأحماض الأمينية المضافة مباشرة فى تخليق البروتين داخل النبات أو زيادة لتركيز الكربوهيدرات داخل الأوراق حيث يعمل التركيز العالى من السكريات على تمثيل النيتروجين النتراتى داخل النبات و تحوله إلى نيتروجين اميدى و بالتالى تكوين الأحماض الأمينية و البروتينات. كما أن زيادة تركيز السكريات داخل النبات المعاملة بالمنشطات الحيوية وجد أنه يرتبط بزيادة تركيز صبغات الكلوروفيل فى العديد من الأنواع النباتية، و قد وجد أن النباتات المعاملة بالمنشطات الحيوية و التى تكون ذات محتوى عالى من صبغات الكلورفيل هى الأقل تاثر بعوامل الإجهاد المختلفة سواءً كانت حيوية أو غير حيوية.
و تعتبر المركبات عديدة السكريات من أهم مركبات المنشطات الحيوية التى تؤثر فى الحالة الفسيولوجية للنبات، و بالتالى فإن معاملة النباتات بمستخلصات الطحالب المحتوية على نسبة عالية من المركبات عديدة السكريات يؤدى إلى زيادة قدرتها على مجابهة ظروف الإجهاد الناتجة عن الإصابة بالأمراض الفطرية حيث انها تظهر قدرة عالية على زيادة فاعلية النباتات فى مواجهة ظروف الإجهاد الحيوية.
ميكانيكية الدفاع فى النباتات:
استجابة النبات لظروف الإجهاد الحيوية وغير الحيوية هو عبارة عن عملية معقدة من التفاعلات التي تنطوي على مسارات فسيولوجية مختلفة من خلال عمليات التمثيل الغذائى الأولية و الثانوية. تتواجد جزيئات الأكسجين التفاعلية فى جميع أنحاء النبات، وهى تكون نتاج عمليات الأكسدة داخل النبات مثل عمليتى التمثيل الغذائى و التنفس؛ و تحت الظروف العادية يتم إنتاج تلك الجزيئات بتركيزات منخفضة دون أى تأثيرات سلبية على النبات، و لكن تحت ظروف الإجهاد يزيد تركيز تلك الجزيئات كمؤشر عن الإنفجار التأكسدى الناتج عن عامل الإجهاد سواء كان حيوى أو غير حيوى. و زيادة تركيز جزيئات الأكسجين التفاعلية قد يكون مصدر ضرر كبير للنبات حيث انها يمكن أن تضر اغشية الدهون و الأحماض النووية و البروتينات. و تقوم النباتات بالعديد من الآليات المعقدة لمواجهة ظروف الإجهاد و تراكم جزيئات الأكسجين التفاعلية و التحكم فى مستوى تركيزها داخل النبات. حيث تعتمد ميكانيكية مواجهة النبات لظروف الإجهاد على تراكم السكريات و انواع محددة من البروتينات و المواد الأسموزية (osmolytes) ـ عبارة عن مواد تؤثر فى الحالة الأسموزية داخل الخلايا النباتية و تكون فى صورة ذائبة فى محلول الخلية ـ و كذلك زيادة تخليق و تراكم المواد الفلافونية و الجلاكوسينولات و حامض الأسكوربيك و الكاروتينات؛ هذا علاوة على تفعيل شبكات الإستجابة بواسطة الهرمونات الذي تحتوى على أملاح حامض الجاسمونيك.
و يؤدى إستخدام مستخلصات الطحالب إلى زيادة قدرة العديد من المحاصيل مثل الموالح و العنب لتحمل ظروف الإجهاد الناتجة عن الجفاف و تعتمد تلك الآلية على تثبيت الكربون خلال عملية التمثيل الضوئى، و كذلك تشجيع تراكم جزيئات العناصر داخل النبات مما يزيد من محتوى الأوراق من الماء و الحد من تصرف الثغور ردأ على حالة الإجهاد المائى المعرض لها النبات.
و على ذلك ، يمكن خلاصة للقول إضافة المنشطات الحيوية لأشجار الفاكهة، و يكون لها تأثيراتها الإيجابية فى الزراعة المستدامة من حيث تقليل الإسراف فى التسميد مع المحافظة على البيئة من التلوث؛ و فى نفس الوقت تحسن من قدرة النبات على مجابهة ظروف الإجهاد الحيوية و غير الحيوية مع زيادة المحصول الناتج و جودته. و من ناحية اخرى ينبغى توصيف المنشطات الحيوية المختلفة تبعا لإستجابة النباتات للمعاملة بكل منها و تأثيراتها الفسيولوجية على النباتات. وعلاوة على ذلك ، فإن تأثير المنشطات الحيوية ليست دائما متسقة بين الأنواع النباتية المختلفة أو حتى الأصناف المختلفة من نفس النوع، و يكون ذلك نتيجة حساسية لواحد أو أكثر من الجزيئات النشطة بيولوجيا من فى تركيبة المنشط الحيوى.
استخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية لدراسة التعبير الجيني الناتج عن أستخدام المنشطات الحيوية يمكن أن تساعد على فهم آلية عمل تلك المركبات في النباتات ، وتوفير المعلومات عن التأثيرات الفسيولوجية الضارة لها. وسوف تسمح هذه البيانات بالتعرف بصورة أعمق على الآثار المجهولة و الناتجة عن إستخدام المنشطات الحيوية و معرفة التأثيرات الإيجابية التي يمكن الحصول عليها ، ويمكن استخدامها فى تصنيع المنتجات التجارية الجديدة و تقييم فعاليتها على حد سواء .
