يبدو أن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون يعيد تشكيل السافانا الأفريقية
تقول دراسة جديدة قادها باحثون في جامعة شيفيلد إن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يفعل أكثر من مجرد تسخين الكوكب. ففي السافانا الأفريقية المحدودة المياه، تشير الدراسة إلى أنه يساعد أيضًا الأعشاب على النمو بقوة أكبر، مما يغير النظم البيئية التي تقف أصلًا في قلب النقاشات حول التنوع الحيوي والحرائق والقدرة على الصمود المناخي.
وتتركز الورقة المنشورة في Nature على أحد أكثر المناظر الطبيعية انتشارًا على الأرض. فالسافانا الأفريقية تغطي نحو نصف مساحة اليابسة في القارة، وتدعم الحياة البرية والماشية وسبل عيش البشر ومخزونات كبيرة من الكربون. ولسنوات طويلة، كان العلماء ينظرون عمومًا إلى أعشاب C4 السائدة في هذه المناطق على أنها قليلة الاستجابة نسبيًا لارتفاع ثاني أكسيد الكربون، لأن نظامها الضوئي بالفعل شديد الكفاءة في البيئات الحارة والمضيئة.
وتتحدى هذه الدراسة ذلك الافتراض. فبحسب الباحثين، يمكن لارتفاع ثاني أكسيد الكربون أن يساعد أعشاب السافانا البرية على تقليل فقدان المياه عبر أوراقها. وفي الظروف الجافة، يتيح هذا التأثير الموفر للماء لها الحفاظ على عملية التمثيل الضوئي والاستمرار في إنتاج الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض حتى عندما تكون الرطوبة محدودة.
لماذا تكتسب النتيجة أهمية
تكمن أهمية النتيجة في المكان الذي ظهرت فيه: ليس فقط داخل دفيئة أو في قطعة ميدانية قصيرة الأمد، بل عبر سجل رصدي طويل مرتبط بنظام بيئي حقيقي كبير من السافانا. فقد جمع الفريق نتائج 70 تجربة لثاني أكسيد الكربون مع سجل يمتد 32 عامًا لإنتاج الأعشاب من 533 موقعًا في منتزه كروجر الوطني بجنوب أفريقيا.
وكان النمط لافتًا. فقد ارتفع إنتاج الأعشاب في المنتزه بنسبة 28% بين عامي 1989 و2021، وفقًا للدراسة. واختبر الباحثون ما إذا كانت تفسيرات أخرى قد تشرح هذه الزيادة، بما في ذلك هطول الأمطار ودرجة الحرارة وضغط الرعي والحرائق وتلوث النيتروجين والتحولات في تركيب أنواع الأعشاب. ويذكر المقال أن أياً من هذه العوامل لم يفسر الزيادة بالكامل. وبدلًا من ذلك، اتسق الاتجاه على نحو أوثق مع ارتفاع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي خلال الفترة نفسها.
ولا يعني ذلك أن ثاني أكسيد الكربون هو القوة الوحيدة المؤثرة في السافانا، أو أن كل الأراضي العشبية ستستجيب بالطريقة نفسها. لكنه يعني أن افتراضًا بيئيًا قديمًا ربما يحتاج إلى مراجعة. فإذا كانت أعشاب C4 في السافانا الجافة تستفيد من ثاني أكسيد الكربون الأعلى أكثر مما كان يُعتقد سابقًا، فقد تحتاج التوقعات الخاصة بالنباتات المستقبلية وسلوك الحرائق ودورة الكربون إلى تحديث.
حكاية عن الماء بقدر ما هي حكاية عن الكربون
الآلية التي تصفها الدراسة مهمة لأنها تعيد صياغة السؤال. فبدلًا من جعل الأعشاب أفضل بطبيعتها في عملية التمثيل الضوئي في كل الظروف، يبدو أن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون يساعدها على ترشيد استهلاك المياه. وفي البيئات المحدودة الماء، قد يكون ذلك حاسمًا.
في الظروف الجافة، تواجه النباتات مفاضلة دائمة. فهي تحتاج إلى فتح مسام الأوراق لالتقاط ثاني أكسيد الكربون، لكن ذلك يسمح أيضًا بتسرب المياه. وإذا توفر المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، تستطيع الأعشاب الحفاظ على امتصاص الكربون مع فقدان كمية أقل من الماء. والأثر العملي هو انخفاض إجهاد الجفاف واستمرار النمو خلال الفترات التي كان الماء سيحد فيها عادة من الإنتاج.
وهذا يساعد على تفسير سبب أهمية النتائج بشكل خاص للسافانا الأفريقية. فهذه النظم لا تتحدد بدرجة الحرارة وأشعة الشمس فحسب، بل أيضًا بهطول أمطار شديد التباين. وأي تحول يسمح للأعشاب بالبقاء منتجة لفترة أطول أو بالتعافي بفاعلية أكبر في الظروف الجافة قد ينعكس على المشهد بأكمله.
آثار على الحرائق والحياة البرية ودورة الكربون
زيادة نمو الأعشاب لا تعني ببساطة مشاهد أكثر اخضرارًا. ففي السافانا، العشب هو الوقود. وإذا تراكمت الكتلة الحيوية بسرعة أكبر أو بصورة أكثر انتظامًا، فقد تتغير أنشطة الحرائق من حيث التواتر أو الشدة أو التوقيت أو الانتشار المكاني. وهذا مهم لإدارة الحفظ والمجتمعات الريفية والأنواع المتكيفة مع أنظمة حرائق معينة.
وقد تكون آثار ذلك على الحياة البرية كبيرة أيضًا. فالسافانا تتشكل من خلال التوازن بين الأعشاب والأشجار والحيوانات العاشبة والحرائق. وقد يؤثر توفر مزيد من العشب في أنماط الرعي والمنافسة على الغذاء وجودة الموائل للحيوانات التي تعتمد على المراعي المفتوحة أو على فسيفساء من الأراضي المحروقة وغير المحروقة.
وتشير الدراسة أيضًا إلى عواقب محتملة على دورة الكربون العالمية. وغالبًا ما تحظى السافانا باهتمام أقل من الغابات الاستوائية في النقاشات المناخية، لكن حجمها الهائل يمنحها أهمية كبيرة. فإذا كان ارتفاع ثاني أكسيد الكربون يزيد إنتاج الأعشاب في هذه المناظر الطبيعية، فقد يغيّر الطريقة التي يتحرك بها الكربون بين الغلاف الجوي والنباتات والتربة وانبعاثات الحرائق.
وفي الوقت نفسه، لا تتحول الكتلة الحيوية الأكبر تلقائيًا إلى تخزين طويل الأمد للكربون. ففي النظم المعرضة للحرائق، قد تعود بعض تلك المواد النباتية الإضافية سريعًا إلى الغلاف الجوي عبر الاحتراق. وهذا التوتر أحد الأسباب التي تجعل الدراسة مرشحة لجذب الاهتمام خارج نطاق علم بيئة النبات.
ما الذي يتغير في علم المناخ
تتمثل المساهمة الأوسع للدراسة في الجانب المنهجي بقدر ما هي في الجانب البيئي. فبربط الأدلة التجريبية بعقود من القياسات الميدانية من مئات المواقع، يعزز الباحثون فكرة أن اتجاهًا في الغلاف الجوي ينجح بالفعل في إحداث آثار قابلة للرصد على مستوى المشهد الطبيعي.
وغالبًا ما يعاني بحث المناخ من الفجوة بين التجارب المحكمة والنظم البيئية المعقدة. وهذه الدراسة تضيق تلك الفجوة. فهي تشير إلى أن تأثيرات التسميد بثاني أكسيد الكربون لا ينبغي تجاهلها في النظم العشبية المحدودة المياه لمجرد أن النباتات تستخدم مسار C4. وقد يكون التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون وفسيولوجيا الجفاف أهم مما افترضته النماذج السابقة.
ويثير ذلك أسئلة عملية أمام مديري الأراضي وصناع السياسات. فإذا حملت السافانا المستقبلية مزيدًا من وقود الأعشاب، فقد تحتاج الاستعدادات للحرائق إلى التكيف. وإذا تغيرت ديناميات الغطاء النباتي، فقد تضطر خطط إدارة الحياة البرية إلى التغيير أيضًا. وإذا كانت نماذج نظام الأرض قد قللت من تقدير استجابة الأعشاب في هذه المناطق، فقد تحتاج التوقعات المتعلقة بالتغذيات الراجعة الإقليمية والعالمية إلى مراجعة.
باختصار، تقدم الدراسة صورة للتغير تبدو دقيقة وعميقة الأثر في آن واحد. فارتفاع ثاني أكسيد الكربون لا يسخن الغلاف الجوي فحسب؛ بل ربما يكون قد بدأ بالفعل، في بعض أكبر النظم البيئية الجافة في العالم، بإعادة توصيل الطريقة التي تستخدم بها النباتات الماء، وكيف تتراكم الوقود في المناظر الطبيعية، وكيف تعمل السافانا على نطاق واسع.
هذه المقالة مبنية على تقرير من Phys.org. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on phys.org
