نازكي لايه ازن و تأثيراتش بر روي كشاورزي

نازكي لايه ازن و تأثيراتش بر روي كشاورزي

چكيده:

خورشيد تنها ستاره منظوره شمسي مي‌باشد كه كرات و سيارات در اطراف آن مي‌چرخند و از انرژي آن استفاده مي‌كنند.زمين نيز يكي از كراتي است كه در اطراف خورشيد در حال حركت است.

پرتو‌هاي فوق بنفش داراي طول موج كوتاه و انرژي زياد مي‌باشند. پرتو‌هاي فوق بنفش با انرژي زيادي كه دارند براي تمام موجودات خطرناك مي‌باشند و موجب سرطان پوست يا آفتاب سوختگي مي‌شوند. خوشبختانه زمين در برابر اين پرتو‌هاي خطرناك محافظي به نام لايه ازن دارد كه از ورود پرتو‌هاي خطرناك به سطح زمين جلوگيري مي‌كند كه امروزه با نازك شدن اين لايه نگراني زيادي براي بشر به وجود آمد كه به عنوان يك موضوع فوريتي با اولويت بسيار، اثرات كاهش ضخامت و سوراخ شدن لايه ازن بر سلامتي بشر بررسي مي‌گردد.

رشد بسياري از گونه‌هاي گياهي با افزايش مقادير فرابنفش خورشيد كاهش مي‌يابد. و اين بدان معني است كه اجزاء اصلي گياهان از تابش فرابنفش متأثر مي‌شوند. افزايش شدت تابش فرابنفش در اثر كاهش غلظت لايه ازن، بر روي ميزان توليد محصولات عمده كشاورزي از قبيل گندم، برنج، ذرت و لوبيا تأثير نامطلوبي خواهد گذاشت كه ممكن است باعث بوجود آمدن نابسامانيهاي سياسي و اجتماعي در مناطق مختلف جهان شود. خسارت 10 تا 15 درصدي به محصولات كشاورزي يك فاجعه خواهد بود. در اين مقاله به بررسي نازكي لايه ازن و تأثيرش بر كشاورزي پرداخته شده است.

واژه‌هاي كليدي: گياهان زراعي لايه ازن ، پرتو‌هاي فرابنفش ، نازكي لايه ازن

1ـ مقدمه:

تحقيقات نشان داده‌اند كه از بين رفتن لايه محافظ (ازن) بر اثر فعاليت‌هاي صنعتي جامعه بشري، تأثيرات عميقي بر حيات انساني، حيواني و گياهي خواهد گذاشت كه بيم آن مي‌رود كه گسترش حفره ازن مناطق پرجمعيت عرض‌هاي جغرافياي ميانه را در بر گرفته و آنها را تهديد نمايد كه نتيجه نازك شدن استراتسفر اين ا ست كه مقدار اشعه ماوراي بنفشي كه به سمت زمين مي‌آيد زياد خواهد شد. كه اثرات افزايش ميزان تشعشعات Uv-B از سال‌ها قبل بر روي گياهان در مقابل تشعشعات uv-b حساس بوده و صدمات مشاهده شده، شامل كاهش سطح برگ، كوتاه شدن جوانه‌ها و تقليل نرخ فتوسنتز و كاهش ميزان محصول مي‌باشد. حساسترين گونه گياهان نخود، لوبيا، خربزه، خردل، سويا، برنج، گندم سياه، نهال‌هاي گل و آفتاب گردان مي‌باشند.

2ـ -عوامل موثر بر نازكي لايه ازن و تأثيراتش بر كشاورزي:

يكي از معضلات و مشكلاتي كه انسان با آن رو به رو است نازك شدن لايه ازن است به طور اخص به مخاطره افتادن شرايط زيست محيطي و به هم خوردن تعادل اكولوژيك تغييراتي در معيارهاي ارزش گذاري منابع طبيعي به وجود آورد. كاهش 10 درصدي در ضخامت لايه ازن بسته به فرايند بيولوژيكي مورد نظر مي‌تواند به افزايشي تا ميزان 20 ـ 15 در صد در تابش فرابنفش منجر شود. در واقع هم بستگي معكوس بين غلظت ازن جوي و تابش فرابنفش رسيده به سطح زمين وجود دارد كه به شكل شماره 1 آورده شده است. و به همين دليل آگاهي سازي و بزرگ نمايي اين خطرات و توجه ويژه به مسئله حفاظت از محيط زيست به خصوص پوشش گياهي از مسائل مهم و ضروري دل سوزانه اين بخش خواهد بود. در اكتبر سال 1987 حداقل ميزان ازن بر فراز قطب جنوب ثبت گرديد. به دنبال آن در دسامبر همان سال حداقل ميزان ازن بر فراز استراليا و نيوزيلند گزارش شد. آماري بر روي مقادير ازن در طي سال‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه در سال 1991 مقدار ازن نه تنها در طول زمستان تابهار بلكه در فصل تابستان نيز كاهش يافته بود و از آنجاي يكه در اين فصل مردم بيشتر اوقات خود را در خارج مي‌گذراند و مقدار uv-b نيز در طول تابستان بيشتر است. در نتيجه از بين رفتن ازن سلامتي انسان بيشتر تمديد مي‌كند قرارداد‌هاي بسياري جهت حفاظت از لايه ازن و كاهش مصرف مواد مخرب ازن به تصويب رسيده و مورد اجرا قرار گرفته است. شايد خيلي از ما و شما نخواهيم كه محيط زيستمان را نابود كنيم و يكي از عوامل تخريب لايه ازن به حساب آئيم. اما بايد بدانيم كه خيلي از فعاليت‌هاي روزمره‌هاي كه انجام مي‌دهيم روز به روز لايه ازن را نازك‌تر مي‌كند مانند استفاده از اتومبيل و كار با كامپيوتر و غيره با اين كار‌ها سيب افزايش گازهاي گل‌خانه‌اي مي‌شويم. چرا؟

زيرا تمام اين وسايل براي كاركردن نياز به انرژي دارند و اين انرژي به صورت مستقيم يا غير مستقيم از طريق سوخت‌هاي فسيلي مثل نفت و گاز و زغال سنگ كه سوزاند نشان گل‌خانه‌اي بدست مي‌آيد.

بر اساس پژوهش‌هاي انجام شده در برنامه محيط زيست سازمان ملل متحد (UNEP) درازاي كاهش يك درصدي ازن كل جو، دو درصدي افزايش تابش فرابنفش در سطح زمين خواهد بود، البته ذكر اين نكته ضروري است كه شد تشعشعات فرابنفش رسيده به سطح زمين بستگي به مقدار كلي توزيع گاز ازن، آئروسلهاي صنعتي و شرايط آب و هوايي همچون ميزان متوسط پوشش ابري و ... دارد. در بررسي داده‌هاي ازن كلي از سال 1997 تا 2001 در ايستگاه‌هاي ازونسنجي اصفهان، به عنوان تنها ايستگاه در حدود 0/1 تا 7/3 درصدي كاهش داشته است و اين بدان معني است كه سهم تابش uv-B خورشيدي افزايش 2 تا 5/7 درصدي بوده است.

3ـ -مصرفي لايه ازن و تابش فرابنفش

اوزن چيست؟ دانشمندان لايه زمين را به 4 قسمت مي‌كنند: 1) تروپوسفر 2) استراتوسفر 3) مزوسفر 4) تروموسفر

مولكول اوزن (  ) از يك ملكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش‌پذيري تشكيل شده است. پيوند ميان ملكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول ازن بسيار ضعيف مي‌باشد و ممكن است با كوچك ترين برخوردار هم جدا يا با دريافت انرژي به حالت اوليه خود برگرداند. لايه اوزن در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد. در شب‌ها به دليل عدم دسترسي به انرژي تابش خورشيد ضخامت لايه اوزن كمتر از ضخامت آن در روز‌ها مي‌باشند. هنگامي كه پرتو‌هاي فوق بنفش به مولكول‌‌هاي اوزن برخورد مي‌كند پرتو‌هاي فوق‌بنفش مقدار زيادي از انرژي خود را از دست مي‌دهند و به پرتو مرز سرخ تبديل مي‌شوند. و همچنين بر اثر اين برخورد ملكول‌هاي اوزن به ملكول اكسيژن و اتم اكسيژن تبديل مي شود و باز تابش مجدد خورشيد ملكول‌هاي اوزن دوباره پديدار مي‌شود.

در حفره اوزن» تا سال 1980 ميلادي از سوراخي لايه اوزن خبري نبوده اما در سال 1985 م، دانشمندان از نازك شدن لايه اوزن در قطب جنوب خبر دادند در آن زمان تحقيقات انجام شده علت نابودي ملكول‌هاي اوزن را گازهاي cfc (كلروفلوئوروكربن) مي‌دانستند. گازهاي cfc به عنوان‌ گازهاي خنك كننده در يخچال‌ها و ... مورد استفاده قرار مي‌گيرند. Cfc‌ها اتم‌هاي كلر ناپايدار و واكنش‌پذير مي‌باشند و هنگامي كه گازهاي cfc به لايه‌هاي بالا مي‌رود و در لايه‌ بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد گازهاي كلر آزاد مي‌شوند. اتم‌هاي كلر در لايه استراتوسفر با مولكول‌هاي ازن واكنش مي‌دهند. هر اتم كلر به تنهايي مي‌تواند 100000 مولكول ازن را از بين ببرد و بيش از 95% تابش‌هاي ساطع شده از خورشيد در محدودة طول موج‌هاي كوتاه واقع شده است كه پس از ورود به جو، طول موج‌هاي خطرناك آن توسط گازهاي موجود در جو جذب مي‌گردند. يكي از اين تابش‌هاي خطرناك ، اشعه ماوراء بنفش خورشيدي است. محدوده‌ي طول موجي uv در حدود 400 ـ 200 نانومتر (  ) قرار دارد.

و به سه قسمت تقسيم مي‌شود كه در جدول شماره 1 آمده است. تابش فرابنفش uv-c خورشيد پس از اينكه در ارتفاع 50km به سقف استراتوسفر رسيد توسط مولكول‌هاي اكسيژن تماماً جذب شده و در اثر اين جذب، مولكول اكسيژن به 1 اتم اكسيژن شكسته مي‌شود و مقداري گرما نيز آزاد مي‌شود.

(تابش فرابنفش خورشيد)

اتم‌هاي اكسيژن توليد شده با يك مولكول   واكنش داده و مولكول ازن در اين ارتفاع توليد مي‌شود.

(كاتاليزور)

بدين ترتيب تقريباً تمامي تابش uv-c و تابشهاي كوتاهتر از آن توسط اكسيژن جذب و صرف ساخته شدن گاز ازن مي‌گردد. ازن توليد شده در سقف استراتوسفر به دليل وزن مولكولي بالاتر از هوا سقوط كرده و در لايه ازن در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري گرفتار مي‌شود. اشعه uv-c داراي كوتاهترين طول موج بوده و بيشترين ميزان انرژي اشعه ماوراي بنفش مربوط به اين طول موج است.

4ـ اثرات مستقيم نازكي لايه ازن تابش فرابنفش و تأثير و عملكردشان در كشاورزي:

ـ نازك بودن ازن نقش مخرب و آلوده كننده دارد چون همراه با مواد شيميايي ديگر بافت‌هاي حياتي، حيواني و گياهي را به شدت ضايع مي‌كند.

ـ ازن ، در ارتفاع كم از سطح زمين، همراه دود بخار موجود در هوا در بسياري از شهر‌هاي بزرگ و صنعتي جهان، موجب تشديد آلودگي مي‌گردد.

ـ ازن سطح زمين مقاومت بدن را كاهش مي‌دهد و موجب سرماخوردگي و غيره بيماري‌ها مي‌شود.

ـ اثر ازن بر اكوسيستم خشكي: افزايش uv-B در بازدهي نور سنتز مداخله مي‌كند و باعث كاهش توليد برگ، دانه و ميوه در گياهان مي‌شود. همچنين باعث كاهش بازده محصولات كشاورزي مثل، گندم و سويا و سيب‌زميني مي‌شود.

ـ تخريب و سوراخ شدن لايه ازن باعث عبور غير قابل كنترل تابش فرابنفش خورشيد مي‌شود كه سبب افزايش دعاي زمين و ذوب يخ‌هاي قطبي و افزايش آب‌دريا‌ها شد كه در نهايت به زير آب رفتن خشكي‌ها مي‌انجامد و نيز موجب سوختگي پوست، ابتلا به سرطان پوست و بيماري‌هاي چشمي، همچنين وارد آوردن خسارات عمده به  جانوران و گياهان مي‌شود و بالاخره باعث انقراض زندگي تمام موجودات مي‌شود.

ـ تابش فرابنفش خورشيد نوعاب (uv.b) اثر مستقيميي بر روي فتوسنتز دارد. كاهش فتوسنتز اغلب تغييراتي در پيگانتاسيون برگ، آناتومي در ضخامت برگ به همراه دارد و رژيم نور برگ بعد از تابش گيري از فرابنفش تشديد شده، دستخوش تغيير است.

كاهش ظرفيت ترسيم سلولي در حضور افزايش uv-B

محتواي كلروفيلي ( به ازاي سطح برگ) و فعاليت فتوسنتزي كاهش يافت در حاليكه نور پراكنده شده در برگ‌هاي گياهان تشعشع داده شده با uv-B افزايش نشان داد. از انجائيكه توزيع پرتوفعال فتوسنتزي در عمق‌هاي مختلف برگ بعد از uv-B تغيير يافته بود اين تغييرات نيز انتظار مي‌رود. اثر غير مستقيمي بر ظرفيت‌ فتوسنتزي داشته باشد.

ـ تابش  فرابنفش خورشيد همچنين فتوسنتز خالص را تخم آفتابگران در حدود 15% موقعي كه كاهش 12% در لايه ازن ، با استفاده از روش صافي ازن شبيه‌سازي شد كاهش داد. يك دليل براي كاهش در كل فتوسنتز ممكن است. در اثر بسته شدن منافذه ناشي از افزايش تابش فرابنفش بوده باشد.

ـ بيماري‌ حاوي بخصوصي در گياهان وقتي در معرض مقادير زيادي uv-B قرار مي‌گيرند شدت مي‌يابند، چغندر‌قند (Beta valgavis ) آلوده به cercospera beticola با دريافت 9/6 كيلوژول بر متر مربع uvbbb در روز كاهش زيادي در محتواي كلروفيل برگ و وزن خشك و تازه كل ماده حياتي نشان داده است.

5-ـ نتايج، پيشنهادات و نياز‌هاي مطالعاتي:

لايه ازن نقش بسيار مهمي در زندگي بشر و ملامت محيط زيست و در كل در كره زمين ايفا مي‌كند. در صورت تخريب ازن خساران جبران ناپذيري بر انسان و محيط زيست وارد مي‌شود و بسياري از گياهان در مقابل تشعشات uv-b حساس بوده و صدمات قابل ملاحضه و معني‌داري در آنها ديده مي‌شود و بس ما بايد از انهدام تدريجي لايه ازن كه محافظ از زمين است جلوگيري كرد.

ـ پيشنهادات و نياز‌هاي تحقيقاتي كه در زمينه نازكي لايه ازن و اثرش بر كشاورزي به شرح زير است:

1ـ استفاده از عينك آفتابي ضد اشعه B-uv بخصوص براي كساني كه به جهت شغلي مجبورند مدت زيادي رادر تماس با تابش خورشيد باشد.

2ـ بيشترين شدت تابش uv-B در اواسط روز‌هاي (11 صبح الي 2 بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمين مي‌رسد كه در اين ساعات كمتر در معرض تابش قرار مي‌گيريم.

3ـ براي دانشجويان و دانش آموزان بايد گروه‌هاي بسازند. جهت آماده‌سازي حفاظت لايه ازن.

4ـ تشكيل شبكه ازن با حضور نمايندگان كل محيط زيست استان، وزارت كشاورزي، وزارت بازرگاني و وزارت اقتصاد و كمرك

5ـ بررسي اثرات مخرب آلاينده‌هاي هوا بر روي محصولات زراعي و باغي با تشديد تابش uv-B

6ـ اندازه گيري تابش فرابنفش خورشيد در نقاط مختلف كشور به خصوص قطب هاي كشاورزي بمنظور اطلاع از وضعيت كنوني كشور اين تابش در  ايران.

7ـ مطالعه موضوع اين جهت حائز اهميت است كه سالم بودن ازن براي ما مفيد است از كره زمين محافظت مي‌كند مخصوصاً گياهان كه براي ما مصرف خوراكي، دارويي و غيره دارد.