المناخ والأمن الغذائي.. مسارات معقدة

لا تزال محاولات بحثية تستمر لاستكشاف الآثار الضارة للتغير المناخي على أبسط أسباب الوجود الإنساني.

وقالت دراسة بعنوان "آثار تغير المناخ على مسببات الأمراض النباتية والأمن الغذائي ومسارات المستقبل"، ونشرتها مجلة نيتشر العلمية، إن المناخات المتغيرة (على سبيل المثال، زيادة درجة الحرارة ورطوبة التربة) يمكن أن تؤدي إلى غزو العوامل الممرضة وانتقالها عبر نطاقات جغرافية ونطاقات مضيفة جديدة. 

وكتب كل من براجيش سينج ومانويل ديلجادو باكريزو والينورا ايجيدي وايميليو جيرادو في بحثهم أنه على الرغم من أن لدينا فهمًا محدودًا للتأثيرات المجمعة لعوامل بيئية متعددة على تفاعلات مسببات الأمراض النباتية، فقد أظهرت بعض الدراسات أن التأثيرات المجمعة أكثر وضوحًا من التأثيرات الفردية.

• الغذاء السام واختفاء الشوكولاتة.. مخاطر تغيرات المناخ تتوالى

 على سبيل المثال، يُعزى موسم ما قبل الحصاد الدافئ والرطب بشكل غير طبيعي نتيجة لتغير المناخ إلى اندلاع M. oryzae triticum ، العامل المسبب لمرض انفجار القمح ، في بنغلاديش. وبالمثل ، أدت الرطوبة المرتفعة ودرجة الحرارة المرتفعة إلى زيادة الإصابة بمرض B. cinerea في توت العنب. 

الأمراض الفطرية

ومع التغير المناخي، من المرجح أن تنتشر بعض مسببات الأمراض الفطرية في مناطق جديدة من المناطق الأحيائية المعتدلة والشمالية، مع ارتفاع درجات الحرارة السنوية 14، مع توقع تأثيرات سلبية عالية بشكل غير متناسب على المحصول في أوروبا والصين وبعض دول أمريكا الجنوبية. 

وإلى جانب انتشار مسببات الأمراض الفطرية الرئيسية التي تنقلها التربة في ظل الاحترار العالمي المتوقع، فإن الوفرة النسبية لبعض الأصناف الفطرية المهمة التي تنقلها التربة مثل Penicillium spp. ، والتي تضر بجودة الفاكهة وإنتاجها ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات في درجة الحرارة والمواد العضوية. 

وعلى العكس من ذلك ، فإن الوفرة النسبية لمسببات الأمراض الأخرى التي تنتقل عن طريق التربة ، مثل أصناف Oomycota Phytophthora spp. و Pythium spp.70 ، حساسة للغاية للتغيرات في درجة الحموضة للتربة المرتبطة بالتعديلات في استخدام الأراضي ، ومن المرجح أن يختلف توزيعها استجابة لتغير المناخ وتكثيف استخدام الأراضي ، مع ما يترتب على ذلك من آثار على الأمن الغذائي في جميع أنحاء العالم.

وأضافت الدراسة أنه يمكن أن يؤثر التفاعل بين التغيرات المناخية والعمليات التطورية بشكل مباشر على تفشي مسببات الأمراض في المستقبل. فيمكن أن تساعد الزيادات في تواتر وشدة الظواهر الجوية المتطرفة في انتشار مسببات الأمراض إلى مواقع جديدة، كما هو الحال بالنسبة لصدأ فول الصويا، الذي دخل من البرازيل إلى الولايات المتحدة بواسطة إعصار. كما يمكن أن تتطور مسببات الأمراض النباتية أيضًا لتصيب أنواعًا نباتية أخرى أو تصبح أكثر ضراوة للتغلب على التحكم الكيميائي والمقاوم للأصناف، أو قد تتطور إلى مسببات الأمراض الجديدة عن طريق التهجين بين الأنواع والطفرات واسعة النطاق.

على سبيل المثال، فإن أنواع نباتات نباتية الهجينة التي نشأت من تهجين Phytophthora uniformis و Phytophthora multiformis هي سبب الانخفاض الحاد في أعداد نباتات الجار في جميع أنحاء أوروبا. 

وبشكل عام ، سيؤدي تغير المناخ إلى تحولات غير معروفة في بيولوجيا العوامل الممرضة وخصوصية المضيف والتأييد البيئي، مما يجعل التنبؤات صعبة. يتفاقم أيضًا التنبؤ بمخاطر وباء الأمراض بسبب التفاعل بين الممارسات الزراعية (على سبيل المثال، الكيماويات الزراعية ، والري ، وتنوع النباتات)، وتوافر العائل الأصلي والبديل، والتوصيلية وآليات انتشار العوامل الممرضة (على سبيل المثال، المحمولة جواً أو المحمولة بالنواقل). 

تغير المناخ وميكروبيوم النبات والأمراض

يمكن أن تؤثر استجابات الميكروبيوم النباتي لتغير المناخ بشكل غير مباشر على حدوث المرض. ومن المحتمل أن تتأثر الميكروبات النباتية بتغير المناخ سواء عن طريق التغييرات في اللقاح الأولي من التربة السائبة أو من جذور الغلاف الجوي واستجابات المضيف، والتي تشمل التغيرات في فسيولوجيا المضيف والتشكل وأنماط النضح والاستجابات المناعية. تحدد التفاعلات البيئية المعقدة والتواصل بين النباتات ومسببات الأمراض ، وبين الميكروبيومات النباتية ومسببات الأمراض، وبين النباتات وميكروباتها نتائج المرض، لكن الآليات المحددة للتفاعل تظل غير واضحة.

وتوجد أربعة سيناريوهات لاستجابات الميكروبيوم لتغير المناخ. أولا: توفر الميكروبات المرتبطة بالنباتات في التربة، ولا سيما في منطقة الجذور، خط الدفاع الأول ضد مسببات الأمراض. من المحتمل أن يغير تغير المناخ بنية الخزان الميكروبي في التربة السائبة.

قد يؤدي هذا إلى جانب التغييرات في مناعة النبات إلى تغيير مجموعة ميكروبيوم جذور الغلاف الجوي وتغيير خط الدفاع الأول، مما يسمح للممرض بالاختراق.

ثانيا: تحافظ النباتات على استتباب الميكروبات المرتبطة (الأوراق، والجذور، والساق، والنباتات الداخلية) من خلال تنظيم محكم ومعقد لأنظمة المناعة.

ويمكن أن يغير تغير المناخ فسيولوجيا النبات والاستجابة المناعية، مثل إنتاج إفرازات الجذر، والكربون العضوي المتطاير، والهرمونات النباتية، مما قد يقيد قدرة النباتات على تجنيد وتجميع الميكروبيومات المفيدة مما يؤدي إلى الأمراض.

ثالثا: قد تؤدي هجرة النبات إلى مواقع جديدة (تحول النطاق المتخصص) إلى تعطيل جهاز المناعة في النبات وتطوره المتبادل مع ميكروبات التربة الأصلية التي تدعم نمو النبات الصحي وتحمل الأمراض.

على هذا النحو ، قد تعرضهم هجرة النباتات لمسببات الأمراض المحلية التي تكون عرضة لها، بينما في بعض الحالات، سوف تفلت النباتات المهاجرة من مسببات الأمراض المحلية.

وبالمثل، فإن التحول في النطاق المخصص في مسببات الأمراض (جنبًا إلى جنب مع العمليات التطورية) يمكن أن يجعل العامل الممرض أكثر قابلية للانتقال وضراوة في مناطق جديدة في غياب الاستجابة المناعية الفعالة للنباتات المحلية ومقاومة النباتات الدقيقة المحلية.

وأخيرا: من المحتمل أيضًا تغيير استراتيجية "صرخة طلب المساعدة" للنبات، والتي تشير إلى النبات الذي يجند الكائنات الحية الدقيقة المفيدة عندما يتعرض لهجوم العوامل الممرضة ، في ظل تغير المناخ.

قد يقيد تغير المناخ قدرات النباتات على إنتاج جزيئات الإشارة (على سبيل المثال ، الإفرازات الجذرية والمواد المتطايرة وما إلى ذلك) لجذب الكائنات الحية الدقيقة المفيدة و / أو تغيير التركيب والسمات الميكروبية، أو قدرتها على الاستجابة لهذه الإشارات. 

ونظرًا لأن تغير المناخ يمكن أن يؤثر بشكل مباشر على الاستجابات المناعية للنبات، فهناك احتمال أن dysbiosis الجرثومي النبات يمكن أن يسهل غزو مسببات الأمراض. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤثر التغيير الناجم عن تغير المناخ في أنظمة المناعة النباتية، والذي يقمع غزو مسببات الأمراض ، سلبًا على تجميع الميكروبيوم النباتي. 

ثلاثة مسارات للمستقبل

واقترحت الدراسة ثلاثة مسارات للمستقبل تتناول تخصصات مختلفة ولكنها متكاملة لإدارة المرض.

وقالت إن الزراعة الحديثة ومسببات الأمراض واستراتيجيات التخفيف المستقبلية للإدارة المستدامة للأراضي ستكون أهم أدوات التعامل مع تداعيات التغير المناخي على ظهور وتفشي الأمراض النباتية.

وأوضحت أنه من المعروف أن مسببات الأمراض حساسة للغاية لممارسات إدارة الأراضي. على سبيل المثال، يؤدي التسميد بالنيتروجين والفوسفور باستمرار إلى تعزيز مسببات الأمراض على الفطريات المتبادلة في تربة الأراضي العشبية عبر أربع قارات. 

وتعتمد الأساليب التقليدية لإدارة الأمراض على مبيدات الفطريات الكيميائية واستخدام أصناف مقاومة للأمراض للسيطرة على مسببات الأمراض، ولكن يمكن القول إن هذه الطرق قد وصلت إلى شبه نهاية فعاليتها حيث أن مسببات الأمراض الفطرية التي تنتقل عن طريق التربة أصبحت مقاومة بشكل متزايد لمبيدات الفطريات. 

حاليًا، لا توجد ضوابط كيميائية فعالة للأمراض التي تسببها مسببات الأمراض. علاوة على ذلك، يتم تثبيط الاستخدام المكثف للضوابط الكيميائية بشكل متزايد بسبب كل من السياسة (على سبيل المثال، تتطلب الصفقات الخضراء للاتحاد الأوروبي خفضًا بنسبة 50 ٪ في استخدام مبيدات الآفات الكيميائية بحلول عام 2030) وطلبات المستهلكين، نظرًا لتأثيراتها السلبية على التنوع البيولوجي بما في ذلك الكائنات الحية الدقيقة المفيدة وصحة التربة والغذاء الجودة (المخلفات الكيميائية) ، وصحة الإنسان في النهاية. 

ويحتاج تطوير المواد الكيميائية الصديقة للبيئة إلى تحديد الأولويات، ولكنها مكلفة حاليًا، وتطويرها يستغرق وقتًا طويلاً. أيضًا، لا يزال هناك خطر: فقد أظهرت التقييمات على المدى المتوسط والطويل أن المواد الكيميائية التي تعتبر في البداية صديقة للبيئة، مثل الفوسفور العضوي والنيونيكوتينويد، هي في الواقع ضارة بالبيئة.

ومن ناحية أخرى، يتم تناول مكافحة مسببات الأمراض في النظم البيئية الطبيعية من خلال استراتيجيات مختلفة على جميع المستويات. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي الحفاظ على تنوع الأنواع في النظم الإيكولوجية للغابات إلى الحد بشكل كبير من غزو مسببات الأمراض النباتية العامة. 

ويمكن للنظم الإيكولوجية الزراعية أن تتبنى بعض هذه الأساليب من خلال تعزيز التنوع البيولوجي الزراعي ، والزراعة البينية ، والتناوب المنتظم للمحاصيل لتحسين المرونة. 

ومع ذلك ، فإن الضوابط الثقافية التي تستخدم التناوب أو البورقة تشكل تحديًا اقتصاديًا وأصبحت غير فعالة بشكل متزايد ، حيث تتطور مسببات الأمراض لتصبح أقل حساسية لهذه الممارسات. ولا تزال هناك حاجة إلى مناهج جديدة بشكل أساسي لتجاوز النموذج الحالي لإدارة المرض. ويمكن أن توفر الأساليب التي تسخر التفاعلات البيئية والتطورية وغيرها من الأساليب القائمة على الطبيعة أدوات فعالة في المستقبل.