علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
أهمية البحوث الزراعية
مع تقدم البشر والزراعة، اتسع نطاق البحث للسيطرة على الأمراض والآفات، وتحسين الأصناف، والحقول الإنتاجية ومرافق تربية الحيوانات، وتحسين المحاصيل الغذائية، والفهم البيولوجي الأساسي للنباتات والحيوانات. من خلال البحوث الزراعية، يمكن تحسين مستوى المعيشة الذي نتمتع به اليوم صحياً واقتصادياً.
صاحب مزرعة كنت أو صاحب مشتل أو ممن يعتني بزراعة النباتات المثمرة في حديقتك الخاصة أو ممن يعتني بنوعية طعامه وما يصل من أطعمة الى مطبخ عائلته أو ممن يهتم بتنمية الاقتصاد أو اخصائي تغذية، سيوفر لك هذا المقال معلومات أساسية مفيدة يستحسن معرفتها.
درس – زرع – حصد. هذه الكلمات الثلاث تحاكي العقل الباطن كي تحثه على اكتساب العلوم (درس) واستثمارها (زرع) والاستفادة من الإنتاج (حصد). والبلاد اليوم في أمس الحاجة لدراسة ما يساعدها على الإنتاج لتوفير متطلبات العيش للناس ومن ضمن المطلوب تطوير البحث في الزراعة ومنتجاتها ووجود مَنْ يَتَعامَلَ مع الزِّراعَةِ بِمَعْرِفَةٍ ويتعامل مع النَّبَاتَاتِ وَقَضَايَا الفِلاَحَةِ بعِلْم.
البحث الزراعي
يمكن تعريف البحث الزراعي على نطاق واسع على أنه أي نشاط بحثي يهدف إلى تحسين إنتاجية وجودة المحاصيل من خلال تحسينها الوراثي، وتحسين حماية النبات، والري، وطرق التخزين، ومكننة المزارع، والتسويق الفعال، وإدارة الموارد بشكل أفضل.
البحث العلمي
يُقصد بكلمة “بحث” جمع المعلومات حول موضوع معين ودراستها بطريقة منهجية وتأطيرها في نقاط مركزية للوصول الى استنتاج معين وتوصيات محددة تستفيد منه البشرية أو شرائح منها تبعاً لنوع الموضوع وأهميته.
وتعني كلمة بحث في الدراسات البحث الدقيق أو الدؤوب بالاستفسار أو الفحص الجاد لا سيما القيام بالتحقيق أو التجربة التي تهدف إلى اكتشاف وتفسير الحقائق، أو مراجعة النظريات أو القوانين المقبولة في ضوء الحقائق الجديدة، أو التطبيق العملي لهذه النظريات أو القوانين الجديدة أو المنقحة.
كيف يتم اختراع الأشياء أو اكتشافها؟ هل يعثر الناس على اكتشافات جديدة بشكل غير متوقع؟ يحصل هذا في بعض الأحيان. ومع ذلك، في كثير من الأحيان، يتم إجراء الاكتشافات من خلال بحث مدروس جيدًا يمكن أن يشمل سنوات من العمل.
والبحث في اللغة هو العمل على كشف الاشياء المخفية باستخدام أدوات تساعد على ذلك. كما تعني ايضاً السعي لمعرفة المجهول من المعلومات لتحقيق المعرفة. وبَحَثَ مَوْضُوعَهُ بَحْثاً دقِيقاً أي رَسَمَهُ وَعَرَفَ رَقائِقَهُ وَحقَائِقَهُ وبَحَثَ في الأمرَ أي اجتهد للتعرفَ على حقيقته وبَحَثَ عنه أي سأل واستقصى، فهو باحث، وبَحَّاث، وبَحَّاثة.. وبَحَثَ الأرْضَ أي حَفَرَها {فَبَعثَ اللَّهُ غُراباً يَبْحَثُ في الأرْضِ}. ويقال “بْحَثُ عَنْ وَسِيلَةٍ لِتَحْقِيقِ هَدَفِهِ”.
أنواع البحوث الزراعية
تشمل البحوث الزراعية: تحصين الحيوانات، التلقيح الاصطناعي، المكافحة البيولوجية للآفات، نقل الأجنة، الهندسة الوراثية، الزراعة المائية، وزراعة الأنسجة.
كلمة الزراعة تعني بمفهومها الواسع استغلال الموارد الطبيعية من ماء وتربة وبذور وأسمدة لزراعة المحاصيل وتربية الحيوانات لتوفير الغذاء والصوف والمنتجات الأخرى مما تتطلبه معيشة الإنسان. اما في المفهوم الشائع فيقصد بها، ما يتبادر للذهن من، حرث التربة وفلاحةِ الأَرض وسقاية الأشجار والنباتات. وقد اصبح مصطلح مزارع الأسماك شائعاً في هذه الأيام على مستوى العالم. وتتولَّى منظَّمة الأغذية والزِّراعة التابعة للأمم المتحدة والتي أنشئت سنة 1945 مسئولية برامج الزراعة والغذاء على مستوى دول العالم النامي والمتقدِّم وتسعى لتحسين الإنتاج الزراعي ومصايد الأسماك والغابات وإيجاد البذور المحسَّنة والمخصّبات ومكافحة الآفات الزراعيّة.
تأثير البحوث الزراعية
لقد غيرت الأبحاث عالمنا بطرق كبيرة. إن مستوى المعيشة الذي نتمتع به اليوم أعلى بكثير مما كان عليه في الأجيال السابقة. ستستمر الاكتشافات الجديدة، ومن المتوقع أن تتمتع الأجيال القادمة بمستويات معيشية أعلى واعلى.
تشير التقديرات إلى أن مقدار المعرفة التي يمتلكها البشر يتضاعف في أقل من سبعة أشهر. بمعنى آخر، في أقل من سبعة أشهر من وقت قراءة هذا المقال، سيكون لدى مجتمعنا ضعف المعرفة بالعالم من حولنا كما هو الحال اليوم.
سيتم تطبيق هذه المعرفة العلمية الجديدة على التقنيات، وهي نتائج وتطبيقات المفاهيم والمبادئ العلمية. في الزراعة، يسعى العلماء بنشاط لاكتشاف الإجراءات التي من شأنها زيادة إنتاجية الثروة الحيوانية والمحاصيل، وتحسين إنتاجية الأراضي الزراعية، وتقليل الخسائر الناجمة عن الأمراض والحشرات، وتطوير معدات أكثر كفاءة، وزيادة الجودة الشاملة للغذاء.
التأثير الاقتصادي
يبحث الباحثون عن طرق لزيادة أرباح المزارعين وحماية البيئة. هذه البحوث ستجعل المستهلكون يدفعون أقل مقابل منتجاتهم الغذائية والأعلاف، مما يسمح لهم بإنفاق أموالهم على أشياء أخرى.
مع فوائد التقدم العلمي تأتي بعض المخاطر. ولذلك، يجب على العلماء والمجتمع النظر في إمكانات البحث، وكذلك المخاطر. فمع كل اكتشاف، توجد بعض المخاطر.
الأمر متروك للمجتمع وصانعي السياسات والعلماء لتحديد مقدار المخاطر المقبولة. تأتي المخاطر بأشكال عديدة. على سبيل المثال، قد تكون هناك خسارة اقتصادية إذا كان الوقت والمال المستثمران في مشروع بحثي لا يؤديان إلى منتج مفيد.
قد تصبح إدارة الآفات أكثر صعوبة من خلال الاستخدام المكثف لمبيدات الآفات أو المضادات الحيوية التي يمكن أن تسبب اختيار سلالات أكثر مقاومة من مسببات الأمراض والحشرات.
أصبحت الزراعة الإنتاجية أكثر تخصصًا ويتم تنفيذها على نطاق أوسع من أي وقت مضى. وبالتالي، تصبح مزارع الشركات الكبيرة أكثر ربحية من المزارع العائلية.
من الآثار الجانبية الأخرى للتقدم العلمي التغيير في توزيع السكان. كما هو مذكور، أدت التطورات التكنولوجية إلى زيادة كبيرة في كفاءة طرق إنتاج الأغذية والأعلاف.
مع زيادة الكفاءة، تقل الحاجة إلى العدد اللازم من الناس لإنتاج الغذاء والأعلاف. في فترة قصيرة نسبيًا، انتقلت الولايات المتحدة من بلد يعيش فيه غالبية الناس ويعملون في المزارع إلى بلد يعمل فيه أقل من 2 في المائة من السكان في المزارع. انتقل العديد من سكان الريف إلى المناطق الحضرية بحثًا عن فرص عمل.
تأثير التعديل الوراثي للمنتجات الزراعية
يخشى بعض الناس من أن الكائنات الحية المعدلة وراثيًا المنتجة من خلال البحث يمكن أن يكون لها آثار ضارة. يتمثل أحد المخاوف في أن جينات الأنواع المعدلة وراثيًا قد “تهرب” من التدجين وتغير تجمعات جينات الحياة البرية. والسبب الآخر هو أن “الآفات الخارقة” قد تتطور بحيث تقاوم جهود السيطرة على الآفات.
إن إيجاد طرق من خلال الهندسة الوراثية لإطعام عدد متزايد من سكان العالم هو موضوع يعاني منه الكثير من الناس. أظهرت الدراسات أن مستويات إنتاج الغذاء الحالية لن تكون قادرة على مواكبة النمو السكاني الحالي.
يعتقد العديد من العلماء أن الهندسة الوراثية هي المفتاح لزيادة الإمدادات الغذائية للعالم بشكل كبير. الهندسة الوراثية هي قضية عامة متقلبة. من المحتمل أن يستمر النقاش العام بشأن أبحاث الهندسة الوراثية وتطبيقها.
تقدم البحوث الزراعية
التقدم من خلال البحوث الزراعية، بشكل عام، يرسم مستقبل مشرق للزراعة. من خلال مساعدة البحوث الزراعية والاختبارات المستمرة، من المتوقع أن يتحسن مستوى المعيشة الذي نتمتع به اليوم. وهناك بحوث كثيرة مثيرة للاهتمام في علوم النبات والحيوان. وفيما يلي بعض الأمثلة على البحوث الزراعية:
تحصين الحيوانات – تاريخيا، كانت الأمراض مدمرة لمؤسسات الإنتاج الحيواني. أدى إدخال اللقاحات والأدوية إلى تحسين صحة الثروة الحيوانية، وذلك بتحصين الحيوانات، وهي عملية إعطاء الحيوانات القدرة على المقاومة للأمراض عن طريق التطعيم أو التلقيح، مما أدى إلى تقليل الأمراض.
اليوم، يمكن تربية الحيوانات في بيئة خالية من الأمراض بتكلفة أقل بكثير للمنتجين، وبالتالي تكلفة اقل على المستهلكين.
التلقيح الاصطناعي – الحيوانات المتفوقة هي نتاج الآباء المتفوقين. التلقيح الصناعي هو وضع السائل المنوي في الجهاز التناسلي الأنثوي بتقنيات صناعية. مع إدخال التلقيح الصناعي، زاد نقل الجينات المحسنة من الأب الأعلى أو الأب الذكر بشكل كبير. من خلال التقنيات الحديثة لجمع السائل المنوي وتخزينه وتوزيعه، يمكن لأي منتج تقريبًا الوصول إلى أفضل الجينات في الصناعة.
المكافحة البيولوجية – إحدى أهم وسائل إدارة الآفات هي المكافحة البيولوجية التي تعمل على تقليل الآفات الإنتاجية الزراعية بشكل كبير.
تتضمن بعض طرق إدارة الآفات من خلال المكافحة البيولوجية الحشرات المفترسة والبكتيريا والفطريات والفيروسات.
يعتبر إدخال الدبابير الطفيلية في بيئة الدفيئة للسيطرة على الذباب الأبيض مثالاً على المكافحة البيولوجية. تضع الدبابير البالغة بيضها على يرقات الذباب الأبيض. عندما يفقس البيض، تلتهم يرقات الدبابير يرقات الذباب الأبيض. كما أن استخدام بكتيريا (Bacillus thurengiensis) لمكافحة الآفات الحشرية لمحاصيل الحقول والخضروات هو مثال آخر للمكافحة البيولوجية.
تكنولوجيا الكمبيوتر – مكنت أجهزة الكمبيوتر الباحثين من أداء العمل بسرعة أكبر من أي وقت مضى. يمكن الآن تحليل البيانات التي كانت تستغرق يومًا أو حتى أسابيع لتحليلها في ثوانٍ.
- في علم الحيوان، يمكن اختيار الأمهات المتفوقة بسهولة من خلال سجلات الإنتاج المحوسبة للنسل. كما يمكن استخدام نتائج بيانات تركيب الأعلاف للمساعدة في تحديد أفضل مزيج من حبوب العلف والمكملات الغذائية.
- في علم النبات، تُستخدم أجهزة الكمبيوتر للمساعدة في تحديد الوقت الأمثل للري وكمية المياه التي سيتم توصيلها للمحصول. كما أنها تستخدم لتحديد مستويات الخصوبة وتعديل معدلات التطبيق. كما يعتمد علماء الأغذية بشكل كبير على أجهزة الكمبيوتر لتحليل كيمياء الأطعمة.
نقل الأجنة – في حين أن التلقيح الاصطناعي يستفيد من الصفات الجينية للأب، فإن نقل الأجنة يركز على الأنثى. عادةً ما يكون تحسين القطعان من خلال استخدام الأمهات المتفوقة جينياً بطيئًا بسبب فترة حمل الأنثى. نقل الأجنة يتم بنقل الأجنة من الأنثى، وتسمى الأنثى المانحة، إلى الجهاز التناسلي لأنثى أخرى، وتسمى الأنثى المتلقية. ويسمح نقل الأجنة بإنتاج العديد من النسل كل عام من أنثى متفوقة واحدة.
الهندسة الوراثية – تم تغيير ممارسات تربية النباتات والحيوانات بشكل كبير مع الاكتشافات الجديدة في التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية. لقد تعلم العلماء تقنيات لاختيار ونقل المواد الجينية من نبات أو حيوان إلى آخر. هذه العملية، التي تسمى الهندسة الوراثية، تنطوي على إمكانات كبيرة لتحسين المحاصيل والثروة الحيوانية. حيث يمكن الحصول على النتائج المرغوبة بسرعة أكبر من طرق التربية التقليدية، وفي نفس الوقت يمكن التحكم بشكل أكبر على الخصائص التي ستظهر في النسل. تتضمن بعض أهداف الهندسة الوراثية تحسين المحتوى الغذائي للطعام الذي نتناوله، ومعدلات نمو أسرع للنباتات والحيوانات، ومقاومة أكبر للأمراض والحشرات ومبيدات الأعشاب والضغوط البيئية.
تنظيم النمو والإنتاجية – يحدد الباحثون في الهندسة الزراعية جينات النبات التي تنظم العمليات التي تحد من التمثيل الضوئي وتثبيت النيتروجين ومسارات التمثيل الغذائي الأخرى المهمة.
بهذه المعرفة، يمكنهم استخدام الهندسة الوراثية لإدخال الجينات أو للتعبير عن الجينات المرغوبة. والنتيجة هي نباتات محاصيل أكثر كفاءة. كما أن استخدام منظمات نمو النبات في بعض المحاصيل يحظى باهتمام أكبر.
يبحث الباحثون عن طرق لتطوير نباتات ذرة تكون ذات انتاج أكثر، بحيث يحتوي كوز الذرة له نفس عدد الحبات (متوسط 800 حبة). كما يمكن أيضًا استخدام منظمات النمو في ملاعب الجولف والمروج لتقليل معدل نمو الحشائش وبالتالي تقليل مرات تكرار القص.
الزراعة المائية – الزراعة المائية هي زراعة النباتات بجذورها في وسط آخر غير التربة. في بعض الأحيان، تسمى الاستنباتبدون تربة، لأن التربة لا تستخدم. يتم إذابة العناصر الغذائية الأساسية لنمو النبات وتطوره في الماء، ويتم توصيل المحلول مباشرة إلى الجذور في شكل مجموعة متنوعة من الطرق.
يمكن أن توفر هذه التقنية إمدادًا على مدار العام بالخضروات الطازجة في المناطق التي تشهد طقسًا باردًا. ويقلل اعتماد الزراعة المائية من تكاليف النقل المطلوبة عادة لنقل الخضروات الطازجة لمسافات طويلة.
مبيدات الآفات – تسبب الحشرات والأمراض والأعشاب خسائر كبيرة في غلات المحاصيل وصحة الحيوان. من خلال البحث، اكتشف العلماء مبيدات حشرية يمكن استخدامها لإدارة الآفات. أدى الاستخدام السليم لمبيدات الآفات إلى تحسين المحاصيل من النباتات والحيوانات الزراعية. يستمر البحث في إنتاج مبيدات آفات أكثر فعالية والتي تسبب أضرارًا أقل للبيئة.
فسيولوجيا ما بعد الحصاد – تخضع العمليات الحيوية ووظائف الفاكهة والخضروات المحصودة للدراسة العلمية. ويسعى العلماء إلى فهم أفضل لعمليات النضج والدور الذي تلعبه الهرمونات في تنظيم العمليات.
العديد من الفواكه والخضروات قابلة للتلف بشكل كبير وتكون المدة التي يمكن بيعها خلالها محدودة. لذلك يتم البحث عن الثمار التي تنضج بشكل موحد ويمكن تخزينها لفترات أطول بعد الحصاد. فالهدف النهائي هو تزويد المستهلك بالفواكه والخضروات ذات الجودة العالية لفترات أطول.
تقنيات الدقة – يعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) وأجهزة الكمبيوتر الدقيقة وأجهزة التحكم في الآلات تقنيات دقيقة حسنت كفاءة الزراعة.
الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض متصلة بجهاز استقبال أرضي في حقل أو على جهاز. يحدد النظام النقاط الدقيقة على خرائط شبكة GIS للتحكم في عمليات الآلات في الميدان. هذه التقنية مفيدة بشكل خاص لاستخدام الأسمدة والحصول على بيانات الحصاد.
زراعة الأنسجة – زراعة الأنسجة هي تقنية في غاية الدقة للتكاثر اللاجنسي. كما يوحي الاسم، تُزرع قطع صغيرة من الأنسجة النباتية، أو تُزرع، على وسط صناعي تحت ظروف معقمة نشوئها.
تتمثل إحدى ميزات زراعة الأنسجة في أنه يمكن إنتاج آلاف النباتات المتطابقة من قطعة صغيرة من الأنسجة النباتية. تُستخدم تقنيات زراعة الأنسجة أيضًا في زراعة الخلايا النباتية والحيوانية التي تم تعديلها وراثيًا في المختبر.
توفر تقنيات زراعة الخلايا للعلماء وسيلة سريعة لفحص الخلايا المعدلة وراثيًا لاكتشاف مقاومتها للأمراض أو مبيدات الأعشاب أو الضغوط البيئية، مثل تراكم الملح ودرجات الحرارة القصوى. يمكن تجديد الخلايا التي نجت من الفحص إلى نباتات كاملة.
إنتاج المحاصيل المتخصصة – يعمل الباحثون على تطوير المحاصيل المتخصصة لاستخدامات تجارية معينة. تشمل الأمثلة المحاصيل ذات السمات المحددة، مثل نسبة عالية من البروتين أو الزيت أو النشا.
تم تطوير بعض أنواع الذرة الهجينة خصيصًا لإنتاج الإيثانول. بالإضافة إلى ذلك، يجري العمل على إنتاج محاصيل ذات قيمة غذائية أعلى.
الخلاصة
في الزراعة، يسعى العلماء بنشاط لاكتشاف الإجراءات التي من شأنها زيادة إنتاجية الثروة الحيوانية والمحاصيل، وتحسين إنتاجية الأراضي الزراعية، وتقليل الخسائر الناجمة عن الأمراض والحشرات، وتطوير معدات أكثر كفاءة، وزيادة الجودة الشاملة للغذاء. كما يبحث الباحثون عن طرق لزيادة أرباح المزارعين وحماية البيئة.
المصادر:
- https://www.carlisle.k12.ky.us/userfiles/1044/Classes/6685/070008.pdf
- Agricultural Research Service, USDA http://www.ars.usda.gov National Coalition for Food and Agricultural Research http://www.ncfar.org/
- The Mission of Agricultural Research SpringerLink
- (The Importance of Agricultural Researchhttps://www.carlisle.k12.ky.us)