سر كفاءة القنوات الشبكية لأوراق النبات
أنماط القنوات الشبكية تتمايز في أوراق مختلف النباتات (بيكسابي)
لكل كائن مهامه وسماته الخاصة به، ولكن ما قد يثير الاهتمام هو التباين التي تخضع له القنوات الشبكية الواسمة لأوراق النباتات المختلفة على الرغم من أنها تقوم بذات المهمة، فمن خلالها يحصل النبات على قوت يومه عن طريق إيصال المغذيات والمخرجات من الجذور إلى سائر الأوراق وبالعكس.
وبعد إجراء التحليلات العلمية وجد الباحثون أن تلك القنوات الدقيقة تتميز بأعلى قدر من المرونة والفاعلية في نفس الوقت، فهل يمكن لهاتين الصفتين أن تجتمعا معا؟
أعلى إنتاج مع تقنين الثروات
أشارت دراسة حديثة نشرت في دورية "فيزكال ريفيو ليترز" بتاريخ 12 ديسمبر/كانون الأول الماضي إلى أن تصميم القنوات داخل الأوراق يظهر نمطا فريدا يجمع بين الصمود في مواجهة تذبذبات السوائل الخلوية المتدفقة وعدم التكلف في بناء هيكلها الشبكي للمحافظة على مواردها الخاصة.
ومن هنا كانت الحاجة لقياس كفاءة أنماط القنوات الورقية في النباتات، وذلك لمعرفة أثر المعاملين -وهما الصمود والمحافظة على الموارد الخاصة بالنبات أثناء عمليات الهيكلة الداخلية- على كفاءة كل منهما، فاستند المؤلفون إلى مبدأ "فاعلية باريتو".
ومنحنى باريتو هو أداة معروفة في مجال التحليلات الاقتصادية، ويهدف إلى تحسين أداء معامل متغير مع الحفاظ على أعلى أداء ممكن للمعامل المقابل.
فمثلا للحصول على أجود أنواع اللحم البقري لا بد من إطعام الحيوانات ما يعادل 12 كيلوغراما من القمح في اليوم الواحد ولكن حينها تتضاعف التكلفة، والمطلوب هنا إنفاق أقل قدر من الموارد "القمح مثلا" للحصول على أفضل نكهة ممكنة لشريحة اللحم، وذلك بالضبط ما يهدف له مبدأ فاعلية باريتو.
وبعد التحليل وجد الفريق أنه كلما انتهت القنوات الشبكية بطريقة حرة ومتغصنة داخل النسيج زادت التكلفة عند صنع الهيكلة الداخلية، وكلما أظهر النموذج الاستعداد التام للمرونة في مواجهة التدفقات الخلوية المتذبذبة زادت قيمة "معامل باريتو"، لتحدث العديد من المفاضلات التنافسية لأشكال القنوات الورقية.
ولدت لتكون مرنة
لدراسة الأمر فحص الفريق بقيادة إليني كاتفوري -الباحثة في مجال علوم الفيزياء الحيوية بجامعة بنسلفانيا- وفريقها نماذج عدة لقنوات ورقية في النباتات، لمعرفة القدر الذي تظهره تلك الشبكات من صمود أمام تغير السوائل المتدفقة مقارنة بمتطلبات بناء هذا الهيكل الدقيق في حال طبقت ظاهرة "معادلات التكيف".
وكان المؤلفون قد قدموا في دراسة سابقة -تحديدا في عام 2016- وصفا لتلك المعادلات بأنها معادلات ديناميكية تدفع بأنظمة القنوات الورقية في النباتات للتغير وفقا لأخطار السوائل المتدفقة لتنتج عنها أنماط مختلفة من تشعب القنوات، وذلك للتوصل إلى حالة من التكيف تمكنها من مواجهة الأزمات.
وإزاء ذلك نشرت دراسة في العام نفسه في دورية "بلوس ون" تفيد بأن أنظمة القنوات الورقية في أنسجة النباتات النامية تخضع لقوانين إعادة الهيكلة لتلك القنوات الدقيقة عند فرض جهد خارجي -مدى تدفق السوائل- عن نظيرتها التي سبق أن نمت وتميزت، فتصبح الأولى أكثر مرونة وطواعية من نظيراتها، مما يؤكد فرضية معادلات التكيف.
وقد سلطت كاتفوري الضوء على أهمية نتائج البحث من حيث التطبيق "ما زالت العلوم الحيوية تطرح الكثير من المعالجات في حياتنا لبعض ما قد يقابلنا من عواقب، كل من منظور مستقل".
محاكاة نموذجية
إن نمذجة بعض الحلول لمعالجة العقبات التي نواجهها في حياتنا أصبحت ممكنة، وتحديدا في مجال هيكلة البنية التحتية لشبكات الكهرباء.
فقد صرح الباحث المشارك في الدراسة هينريك رونيلينفيتش في موقع "فيز.أورج" بأنه "في مقدورنا محاكاة الطبيعة لتصميم شبكات كهربائية بتكلفة أقل وأكثر فاعلية، وذلك لتعزيز انتقال الكهرباء خلال الشبكات وحماية المستهلك من الانقطاعات الكهربية المتكررة".
اسم الموضوع : سر كفاءة القنوات الشبكية لأوراق النبات
|
المصدر : قسم الحيوان والطيور و النباتات
