برهم‌کنش طبیعی و رویشی درخت و شهر

درختان چگونه می‌توانند در محیط شهری به حیات خود ادامه دهند؟ آن مصنوعات دست بشر که ما شهر می‌نامیم نخست قریب به ده هزار سال پیش پدیدار شدند. درختان که بیست درصد از دویست و پنجاه هزار گونه از گیاهان گل‌دار امروزی را تشکیل می‌دهند محصول فرایند تکاملی هستند که در دوران مزوئیک (دوران دوم زمین شناسی) آغاز گشت. لذا اجداد درختان امروزی بیست هزار برابر کهن‌تر از دیرین‌ترین شهرها هستند. با در نظر گرفتن این واقعیت که درختان برای انطباق با محیط‌های طبیعی، بیش از صد میلیون سال در معرض فشارهای انتخاب طبیعی بوده‌اند حضور آن‌ها در کنج زیست – محیطیِ خصمانه‌ای چون محیط شهر از لحاظ زیست شناسی امری خارق‌العاده می‌نماید.
به فشارهایی که به درخت خیابانی معمولی تحمیل می‌شود بیاندیشید. حتی در بهترین اوضاع، وجود درخت در شهر به همان‌سان نامتناسب است که وجود درخت در محیطی بکر که ریشه در سنگ‌ها دوانده است. درخت شهری، همانند درختانی که در دره‌های ژرف قرار دارند، به طور محدودی در معرض آفتاب (که لازمه‌ی فرایند فوتوسنتز است) قرار می‌گیرد. درخت شهری باید خود را با جوی محصور وفق دهد که روزی راکد و بی‌حرکت است و روزی دیگر در معرض بادهایی تند و نیرومند (و جوِ منبع دی اکسید کربن، ماده‌ی لازم دیگری برای فوتوستز است). اگر درختِ موجود در دره‌ای ژرف از سرِ نگون‌بختی کم‌تر به روان آب باران دست‌رسی داشته باشد، درخت خیابانی به این نحو با آن مشابهت دارد: درخت خیابانی باید با موجودیِ آبِ کم‌تر از میزان طبیعی به سر برد، و آب لازمه‌ی دیگری برای فوتوسنتز است. با این همه، تمام این تنش‌ها در یک وضع طبیعی وجود دارد. حال بیایید برخی از تنش‌هایی را بررسی کنیم که مختص محیط شهری است.
دود و مه شهری سهم آفتاب را برای درخت خیابانی تقلیل می‌دهد. جو محصور شهر حاوی مواد سمی برای گیاهان است از قبیل دی اکسید گوگرد برخاسته از اجاق‌های خانگی و کوره‌های صنعتی، اُزُن حاصل از تجزیه‌ی نورشیمیایی اکسیدهای نیتروژن برون ریخته از اگزوز اتوموبیل، و آلاینده‌های نهانی‌تر، مانند فلوئورید هیدروژن ناشی از فرایندهای صنعتی. جو شهری هم‌چنین آکنده از ذرات ریز انتشار یافته از دودکش‌هاست. این ذرات به برگ‌های درختان می‌چسبند و در کار عادی تعرق و تنفس دخالت می‌کنند.
منبع آب برای درخت خیابانی، علاوه بر مقدار قلیل آن، در زمستان سرشار از کلرید سدیوم و نمک‌های سمی دیگری است که برای ذوب برف و یخ در خیابان‌ها و پیاده‌روها پاشیده می‌شود. نمک دیگری که در تمام سال وجود دارد از جمعیت سگ‌های شهری حاصل می‌شود که نشانه‌های حضورشان را در پای درختان می‌گذارند. غلظت این ادرار می‌تواند مقدار نمک خاک را به فراتر از سطح تحمل درخت برساند. دست آخر این که، اندازه‌ی ناکافی خاک شهری موجود برای درخت خیابانی کم‌بود گیاخاک (هوموس) دارد و آن قدر فشرده است که فضای میان ذرات خاک به راحتی آب و هوا را به ریشه‌های درخت نمی‌رساند، هم‌چنین خاک شاید قلوه‌سنگ و پاره‌آجر در خود داشته باشد که از رشد طبیعی ریشه بازداری می‌کند، و لوله‌های فلزی مسموم کننده و مجراهای گاز و بخار که گرمای کشنده به ریشه‌ی درخت می‌دهد در این سو و آن سوی خاک نهاده شده است.
بقای درختان شهری مطمئناً نتیجه‌ی تطابق سریع با محیط خصمانه‌ی شهر نیست. نه دویست و اندی سالی که شاهد پیدایی شهرهای صنعتی مادر (متروپلیس) بوده و نه صد قرن هم‌زیستی درختان و شهرها، چندان مدت مدیدی نیست که اجازه دهد فشارهای انتخاب طبیعی ژن‌های لازم برای پیدایی درخت شهری را سوا کند. این که درختان در شهر باقی مانده‌اند طبق روال طبیعت نیست بلکه حاصل دخالت بشر است. چگونه دخالت بشر منجر به تکامل درختانی سازگار با محیط شهری شده است؟ هم باغبانان و هم گیاه‌شناسان می‌دانند که تکثیر گزینشی درختان برای اکتساب و سپس تثبیت خصوصیات مطلوب، کاری وقت‌گیر است.
بی‌گمان، دامنه‌ی طبیعی گوناگونی ژنتیکی در گونه‌ی واحدی از درخت بسیار وسیع است. با این همه، اگر کسی بخواهد از این گوناگونی بهره جوید، نخست ضرورت دارد که دسته‌ای از شکل‌های مختلف یک گونه را که خصوصیات مطلوب دارند، شناسایی کند. افزون بر این، حتی پس از شناسایی و تکثیر نژادهای برگزیده، نمی‌توان مطمئن بود که نمونه‌های زاده شده از یک دانه همان خصوصیات پسندیده‌ی والدین را نشان دهد. این فرایند طبیعی کاری بس طولانی است از آزمودن، دور انداختن نمونه‌های بی‌نتیجه، و دوباره آزمودن؛ و می‌توان محافظه‌کارانه پیش‌بینی کرد که میان تولید اولین نمونه‌ی مخلوط و بلوغ نمونه‌ی پیوندی آزمایش‌پذیر، مدتی درحدود بیست و پنج سال فاصله است. خوش‌بختانه قرن‌هاست که طریقی ساده، هم اصولاً و هم عملاً، برای میان‌بُر زدن از این فرایند طبیعی شناخته شده است. این طریق، از توانایی گیاهان برای تولید مثل غیر جنسی بهره می‌گیرد. گیاه‌شناسان آن را «تولید مثل رُستنی» می‌نامند.
هر چند که قدیمی‌ترین برنامه‌ی وسیع تکثیر گزینشی برای تولید درختان خیابانی با استفاده از تعداد زیادی از جنس‌های مختلف گیاهان به اواسط دهه‌ی 1950 میلادی برمی‌گردد، قرن‌هاست که برخی از گونه‌های درخت خیابانی با بهره‌گیری از تکنیک «رویش غیرجنسی» (cloning) رواج یافته‌اند. نمونه‌ای از این درختان گینکگو (درخت معبدی ژاپن) است. چون فقط گینکگوهای نر در شهرها کاشته می‌شوند، پرورش نهال‌های گینکگو از دانه و سپس دور ریختن درختان ماده‌ی نامطلوب کاری است در حکم هدر دادن وقت و نیرو. به عوض آن، بریده‌هایی از شکل‌های مختلف گینکگوهای نر کاشته می‌شود تا سیستم‌های ریشه‌ای خود را شکل دهند، سپس رسته‌های ریشه‌یافته‌ای را پیوند می‌زنند که همگی نر هستند. همین روش و به همان دلیل در مورد درخت زبان گنجشک نیز اعمال می‌شود. میوه‌ی درخت زبان گنجشک مضر نیست، اما ریخت و پاشی نامطلوب بر سطح خیابان‌های شهر می‌نهد. ریشه‌های عمیق این درخت، گونه‌های آن را در برابر خشک‌سالی و انبوه نمک تحمل‌پذیر می‌سازد، لذا بریده‌هایی از درختان نر برای پیوندزنی کاشته و ریشه‌ها دوانیده می‌شوند.
ریشه‌دوانی بریده‌ی درخت، تنها تکنیک رویش غیرجنسی برای به دست آوردن درختان خیابانی مطلوب از لحاظ ژنتیکی نیست. مثلاً ریشه‌ی یک نژاد درخت شاید در مقابل تنش‌های زیر خاک شهری خصوصاً مقاوم باشد، اما این نژاد درخت هنگام بلوغ سایبانی پُروُسعت و بلندیِ نامطلوبی داشته باشد. اگر نژاد دیگری از همان گونه، کوتاه و کم‌پهنا رشد کند می‌توان هر دو نژاد را در قلمستان پرورش داد. باغبان نژاد ریشه سخت را در سطح نزدیک زمین قطع می‌کند، ساقه‌ها را دور می‌اندازد، و به جای آن‌ها از ساقه‌های قطع شده‌ی نژادی قلمه می‌زند که طرز رویش آن مطلوب است. چون این جراحی در بخش پایینی درخت انجام می‌گیرد، باغبانان به این محصولات غیرجنسی دو نژاد جداگانه، اصطلاح «قلمه‌های پایینی» را اطلاق می‌کنند. اغلب درختان خیابانی تکثیر شده‌ی غیرجنسی از این شیوه‌ی قلمه‌زنی به عمل می‌آیند.
یک مثال دیگر، درخت لالکی است. شکل بومی این درخت می‌تواند تا ارتفاع بیش از سی متر رشد کند. تنه‌ی آن کج و خمیده است و از خارهایی دراز و شاخه‌دار پوشانیده شده که برای عابرانِ سهل‌انگار مخاطره‌آمیز است. هم‌چنین این درخت میوه‌هایی به شکل دانه‌هایی بزرگ و به هم پیچیده می‌دهد. خلاصه، درخت لالکی در بالای سطح زمین به منزله‌ی درخت خیابانی چندان مناسب نیست. اما این درخت، خشک‌سالی را تحمل می‌کند و می‌تواند در انبوهی سنگین از نمک به حیات خود ادامه دهد. در طی سالیان، پرورشِ آزمون خطاوار و مکرر دانه‌های درخت لالکی نهایتاً گونه‌ی روینده‌ای به بار آورده است که خار ندارد، هیچ میوه‌ای نمی‌دهد، و تنه‌ی آن راست است. اکنون سه برگزیده‌ی جداگانه از این رسته‌ی بی‌خار قطع می‌شود و به ریشه‌های آن درخت لالکی که در برابر خشک‌سالی و نمک مقاوم است قلمه‌زنی می‌شود؛ این‌ها درختان بهتر شده‌ای هستند که سبب پسند روزافزون مردم از گونه‌ی درخت لالکی شده‌اند.
درخت ریزبرگ اروپایی به نام زیزفون (نمدار) درخت دیگری است که از رویش غیرجنسی بهره جسته است. در طبیعت، این درخت به شکل‌ها و اندازه‌های مختلف یافت می‌شود که بزرگ‌ترین آن در زمان بلوغ به بلندی بیست و پنج تا سی متر می‌رسد. گزینش وسیع از این درخت، رسته‌های نمونه‌ای به بار آورده است که خصوصیات قد متوسط را با سرعت خوبِ رشد و نیم‌رخ خوش‌منظری که به تدریج به سوی بالا نازک می‌شود آمیخته است. برگزیده‌هایی از این رستنی برای درختان خیابانی مناسب ثابت شده است.
رسته‌های نرِ دو گونه‌ی دیگر، درختانی سازگار با خیابان‌های شهر درآمده‌اند. یکی از آن‌ها بومی ژاپن است به نام درخت «کاتسورا» (crecidiphllum japonicum). این درخت به سرعت رشد می‌کند و برگ‌های کوچک و قلب‌شکل آن سایه‌اندازی مکفی فراهم می‌سازد در عین حال که کم‌تر از برگ‌های بزرگ درختان خیابانی دیگر زباله بر زمین می‌گذارد. رنگ‌آمیزی برگ‌های درخت کاتسورا در فصل خزان زرد و سرخ است که به جذابیت آن می‌افزاید. رستنی دیگر، بومی سیبری، درخت چوب‌پنبه‌آوری است به نام «آمور». این درخت نیز سریع روینده، و پیوندزنی و پایدارسازی آن آسان است. بزرگ‌ترین توانایی درخت آمور برای زیستن در شهر تحمل آن در برابر آلودگی هواست.
با این حساب در آینده‌ی نزدیک درختان خیابان‌های شهری ما احتمالاً آن‌هایی خواهند بود که توانایی ایستادگی‌شان در مقابل تنش‌های محیط شهری بیش از آن که کار طبیعت باشد حاصل تلاش بشری است، و دسترسی به چنین درختانی بیش‌تر بر تولید مثل رویشی متکی خواهد بود تا بر تولید مثل جنسی. اما پیش از آن که از قدرت طبیعت در پاسخ‌گویی به این فشارهای تطابق هنده چشم‌پوشی کنیم به‌جاست که مطالعه‌ای گزارش شده از مونترال را در نظر بگیریم. در این شهر از کانادا، درختان افرای شیرین از زمان استقرارشان اندرون و در حومه‌ی شهر می‌رویند. این درختان هنوز هم در آن جا یافت می‌شوند، نه فقط در نواحی نسبتاً ناآلوده‌ای مانند ارتفاعات قله‌ی مونت رویال در قلب شهر، بلکه هم‌چنین در نواحی مجاور آن قله مانند «شر بروک شرقی» که مواد برون‌ریز از پالایشگاه نفت و پسماندهای صنعتی با ماده‌ی منتشر شده از اگزوز اتوموبیل‌ها آمیخته و جو را سمی ساخته است. در تابستان 1974 میلادی، گوپال ک. شرما از دانشگاه تنسی برگ‌های کاملاً رشد یافته‌ای از درختان افرا در مونترال را که هم‌سن بودند (با قضاوت از اندازه‌ی یک‌سان آن‌ها) جمع‌آوری کرد که در شر بروک شرقی، در ناحیه‌ی تاحدی آلوده و نزدیک به فرودگاه بین‌المللی شهر، در قله‌ی مونترال و در محلی ناآلوده در حومه‌ی شهر (چهل کیلومتر خارج از شهر) روییده بودند.
این پژوهشگر برگ‌ها را شست و نقش‌هایی از سطوح پایین آن‌ها (جایی که منفذهای مخصوص تعرق قرار دارند) را تهیه و زیر میکروسکوپ بررسی کرد. شرما دریافت که تعداد منفذهای برگ در سطوح نمونه‌های شربروک شرقی حتی به ده درصد تعداد منفذهای موجود در سطوح تطبیق‌پذیر نمونه‌های جمع‌آوری شده از نواحی ناآلوده‌ی حومه‌ی شهر نمی‌رسد. این تعداد در نمونه‌های قله‌ی مونت رویال تقریباً بیست و پنج درصد و در نمونه‌های مجاور فرودگاه (دومین ناحیه‌ی آلوده) در حدود چهل درصد بود. حیرت‌آورتر این است که سطوح برگ در نمونه‌ی شربروک شرقی مودار بودند (در حدود نُه هزار موی برگ در هر سانتیمتر مربع در سطح برگ شمرده شد)، و هیچ کدام از برگ‌های جمع‌آوری شده از نواحی دیگر مو نداشتند.
به نظر شرما، تغییر در تعداد منفذهای برگ درختان افرا به ترتیبی است که با درجه‌ی آلودگی هوای محلی رابطه‌ی معکوس دارد و این امر به وضوح نوعی تطابق مطلوب است زیرا مقدار فروبری مواد سمی جو را کم‌تر می‌کند هرچند کارایی تعرق و تنفس را نیز شاید تنزل دهد. عدم وجود نظم و ترتیب در فراوانی موهای برگی معماست، اما شرما نظر می‌دهد که وقتی موها وجود دارند پوششی برای محافظت برگ از آلاینده‌ها فراهم می‌سازند.
آیا وجود آلاینده‌ها در جو به نحوی ایجاد موهای محافظ را در گونه‌هایی که معمولاً فاقد مو هستند تحریک می‌کند؟ آیا وجود آلاینده‌ها بر ساختار برگ به این نحو نیز تأثیر می‌گذارد که ایجاد منفذهای برگ به تعداد عادی را کند می‌سازد؟ یا این که این خصوصیات مشاهده شده در برگ نتیجه‌ی فشارهای انتخاب طبیعی است که در سطح ژن عمل می‌کند و تصادفاً منجر به تکامل نژادی از درختان افرای شیرین شده است که برای بقا در محیط شهری سازگار است؟ پاسخ‌ها به این پرسش‌ها هر چه باشند درختان افرا در مونترال مثالی شگفت‌آور و به‌روز از برهم‌کنش درخت و شهر به دست می‌دهند.