في مسابقة "Regeneron ISEF" إنتل آيسيف وهي مسابقة إنتل الدولية للعلوم والهندسة، التي تقام كل سنة، وتهتم بمجال البحوث العلمية في 17 مجالاً مختلفاً، وجد اثنان من المرشحين النهائيين من ولاية ماين أن اللدائن الدقيقة يمكن أن تعيق نمو النباتات، مثل البصل الأخضر. الخبر السار: أبلغ العلماء الشباب أيضاً عن تعديل طبيعي للتربة للمساعدة في التغلب على هذا الضرر.
في كل مكان يبحث فيه العلماء، يجدون قطعاً صغيرة من البلاستيك تتناثر في النظام البيئي. عندما ينتهي الأمر بمثل هذه المواد البلاستيكية الدقيقة في الحقول الزراعية، يمكن أن يؤدي التلوث إلى إعاقة نمو النبات. لكن اثنين من الباحثين الشباب أفادوا الآن أن الجمع بين الفطريات وبعض نفايات المزارع يمكن أن يتغلب جزئياً على هذه المشكلة.
قدمت ماي شين البالغة من العمر 20 عاماً، وجي وون تشوي، 18 عاماً ، اكتشافهما في معرض ريجينيرون الدولي للعلوم والهندسة لعام 2023 (ISEF). هذه المسابقة التي عقدت الشهر الماضي هي برنامج تابع لجمعية العلوم (التي تنشر هذه المجلة أيضاً).
التقى الثنائي في فصل تصميم البحث في أكاديمية فرايبورغ، في المدرسة الثانوية في ولاية ماين. أرادت ماي استكشاف كيفية تأثير اللدائن الدقيقة على النظام البيئي. كانت جي وون مفتونة بالنباتات والفطريات. دمج العلماء الشباب اهتماماتهم، كما تقول ماي، لاختبار مدى تأثير البلاستيك طويل العمر على المحاصيل الزراعية - وكيفية الحد من أي ضرر.
للنمو بشكل جيد، تحتاج النباتات إلى الكثير من الفجوات المملوءة بالهواء في التربة حول جذورها. تسمح هذه الثقوب للهواء والماء والمغذيات بالدوران. يمكن لقطع اللدائن الدقيقة سد هذه الثقوب. يمكن للجذور أيضاً امتصاص القطع البلاستيكية، ما يسمح لتلك الملوثات بإحداث فوضى في صحة النباتات.
أظهر العلماء أن بعض الفطريات المجهرية يمكن أن تساعد في نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية للنبات. هذه الكائنات لها اسم طويل: الكائنات الفطرية الشظوية أو الفطريات، أو AMF. يمكن لبعض نفايات المزارع، مثل القش ونشارة الخشب، توفير العناصر الغذائية للنباتات والمساعدة في استقرار جذورها. يُعرف أيضاً باسم ركيزة الفطر.
قامت ماي وجي وون بزراعة أكثر من 2000 بذرة بصل أخضر في أصص من التربة. نصف البذور تلوثت باللدائن الدقيقة. نمت الباقية في تربة خالية من البلاستيك. تم تقسيم النباتات المخصصة لكل تربة إلى أربع مجموعات. أضاف العلماء الشباب AMF إلى التربة في مجموعة واحدة مجموعة أخرى لديها طبقة علوية من ركيزة الفطر. حصلت مجموعة ثالثة على كلا العلاجين. لم تحصل المجموعة الأخيرة على أي شيء.
لمدة ثلاثة أسابيع، قام الثنائي بتتبع عدد البصل الأخضر الذي نبت في كل مجموعة وقام بقياس ارتفاع النباتات مرة واحدة كل أسبوع. في النهاية، قاموا أيضاً بفحص جذور النباتات.
وجدا حوالي ضعف عدد نبتات البصل الأخضر الذي زرع في تربة نظيفة مقارنة بتلك التي تحتوي على قطع بلاستيكية. ولكن النباتات التي تعيش في التربة الملوثة، ساعدها مزيج من دهون الحليب اللامائية وطبقة عيش الغراب الفطرية على الخروج والنمو رغم وجود الملوثات. نمت تلك التي حصلت على كلا العلاجين بمقدار حوالي 5.4 سم (حوالي 2 بوصة) في الأسبوع. كان ذلك أسرع من أي من العلاجات وحدها أو تلك التي لم تحصل على أي من العلاجات. ومع ذلك، كان النمو أبطأ من البصل الأخضر المزروع في تربة نظيفة، نمت تلك البصلات بمعدل 7.2 سم (2.8 بوصة) في الأسبوع.
جذر المشكلة
ثم نظر كل من جي وون وماي في جذور النبات بالمجهر. تمت إضافة AMF ، كان ينمو الآن في تلك الجذور. تقول ماي إن هذا أدى إلى زيادة مساحة سطح الجذور، مما يزيد من امتصاصها للعناصر الغذائية. يحفز AMF أيضاً العديد من الهرمونات النباتية. ولاحظ ماي أن هذه المواد الكيميائية تدفع الخلايا إلى "الانقسام بسرعة أكبر حتى يتمكن (النبات) من النمو كثيراً".
ساعد تلوين جذور البصل الأزرق كل من ماي وجي وون في معرفة ما إذا كانت الفطريات المجهرية قد بدأت في النمو في نظام الجذر. من شأن ذلك أن يساعد النباتات على امتصاص المزيد من العناصر الغذائية.
في المستقبل، تأمل العالمتان الشابتان في مواصلة اختبار دهون الحليب اللامائية والفطر تحت ظروف أخرى. كما ترغبان في زيادة درجة الحرارة والرطوبة، على سبيل المثال. أو، كما تقول جي وون، قد تحاولان إضافة فطريات التربة الأخرى. هدفهما هو معرفة كيف يمكن لهذه العوامل أن تغير استجابة النباتات لمعالجات التربة.
من الصعب تخيل كيفية تخليص التربة من جميع أجزاء البلاستيك التي تنتقل عبر النظام البيئي. لذا في النهاية، كما تقول ماي "أرى أن هذا المشروع يأتي بحل مستدام لنمو النبات" في التربة الملوثة.
كان فريق ماي وجي وون من بين أكثر من 1600 متسابق في المرحلة النهائية من المرحلة الثانوية من 64 دولة ومنطقة وإقليم في مسابقة Regeneron ISEF، التي قدمت ما يقرب من 9 ملايين دولار من الجوائز هذا العام، تديرها جمعية العلوم منذ أن بدأ هذا الحدث السنوي في عام 1950.
----