Seasonal variation in warming intensity and GPP's temperature sensitivity curtails warming advantages for vegetation in Zhejiang Province

على مدى عقود، سادت رواية مريحة في حوار المناخ: بينما تسخن الأرض، ستنمو النباتات بشكل أسرع. يبدو المنطق سديداً؛ فدرجات الحرارة المرتفعة غالباً ما تطيل موسم النمو، وفي أجزاء كثيرة من العالم، تعمل الدفء مثل السماد، مما يسمح للأشجار والمحاصيل بالقيام بعملية التمثيل الضوئي بقوة أكبر. هذه العملية، حيث تسحب النباتات ثاني أكسيد الكربون من الهواء لبناء أوراقها وسيقانها، هي محرك الحياة على اليابسة. وإذا زادت سرعة هذا المحرك، فقد تمتص النباتات في العالم المزيد من الكربون، مما قد يبطئ وتيرة تغير المناخ نفسه. لكن الطبيعة نادراً ما تكون آلة بسيطة، وفي المناظر الطبيعية شبه المدارية الرطبة في الصين، يجد الباحثون أن العلاقة بين الحرارة والنمو أكثر هشاشة مما يوحي به المتوسط العالمي.

في مقاطعة تشيجيانغ، وهي منطقة تتميز بتلالها المتعرجة، وغاباتها الكثيفة، ومدنها المتوسعة بسرعة، وضع فريق من العلماء هدفاً لاختبار فرضية الاحترار هذه على مدار العشرين عاماً الماضية. لم يكونوا ينظرون إلى غابة واحدة أو حقل واحد، بل إلى المقاطعة بأكملها، متتبعين نبض الغطاء النباتي من خلال بيانات الأقمار الصناعية وسجلات الطقس. كان هدفهم هو معرفة ما إذا كانت درجات الحرارة المرتفعة تساعد بالفعل الخضرة المحلية على الازدهار، أم أن قوى أخرى كانت تلغي الفوائد في صمت. وما اكتشفوه يتحدى فكرة أن العالم الأكثر دفئاً هو بالضرورة عالم أكثر اخضراراً. بدلاً من ذلك، وجدوا أن توقيت الحرارة ونوع الأرض التي تسقط عليها يخلقان لغزاً معقداً حيث تضيع مزايا الاحترار غالباً قبل أن تتمكن من التجذر.

بدأ الباحثون برسم خرائط لإجمالي كمية الكربون التي امتصتها النباتات في تشيجيانغ من عام 2002 إلى 2021. ووجدوا أنه بينما ارتفع متوسط درجة الحرارة في المقاطعة، فإن النمو الإجمالي للغطاء النباتي لم يواكب ذلك. لم تصبح المقاطعة أكثر اخضراراً بشكل ملحوظ. في الواقع، في بعض المناطق، وخاصة المناطق الحضرية المسطحة على طول الساحل، انخفض نمو النباتات في الواقع. لم يكن هذا النقص في الاتجاه التصاعدي الواضح بسبب عدم اكتراث النباتات بالطقس؛ بل لأن الاحترار حدث في الأوقات الخاطئة وبالطرق الخاطئة. كشفت الدراسة أن حساسية النباتات لدرجة الحرارة — أي مدى استجابتها لتغير الحرارة — تختلف بشكل هائل اعتماداً على الموسم ونوع المناظر الطبيعية.

كانت النتيجة الأكثر إثارة للدهشة هي وجود عدم تطابق بين وقت وصول الحرارة ووقت استعداد النباتات لاستخدامها. حدثت أكبر الزيادات في درجات الحرارة خلال الشتاء والربيع. في الشتاء، عندما تكون النباتات خاملة إلى حد كبير، لم تؤدِ الحرارة الإضافية إلى تحفيز نمو ملموس لأن النباتات ببساً لم تكن نشطة بما يكفي للاستفادة منها. وفي الربيع، وبينما ارتفعت درجة الحرارة، لم تكن قدرة النباتات على الاستجابة لتلك الحرارة في ذروتها. وعلى العكس من ذلك، خلال الصيف والخريف، عندما تكون النباتات في أكثر حالات نشاطها وقدرتها على النمو السريع، كانت الزيادات في درجات الحرارة أخف بكثير. لم تكن الحرارة التي وصلت خلال موسم النمو الذروة قوية بما يكفي لدفع طفرة هائلة في الإنتاجية. كان الأمر كما لو أن الوقود وصل عندما كان المحرك بارداً، وكان المحرك ساخناً عندما نفد الوقود.

علاوة على ذلك، وجد الباحثون أن حرارة الصيف الشديدة التي تقلق العلماء عادة لا تسحق نمو النباتات في معظم المنطقة. ففي أماكن عديدة، كانت أيام الصيف الحارقة مصحوبة بأشعة شمس ساطعة وكثيفة. هذا الوفر من الضوء عمل كعنصر توازن، مما ساعد النباتات على مواصلة عملية التمثيل الضوئي حتى عندما كانت درجة حرارة الهواء مرتفعة. أظهرت الدراسة أن كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض في الصيف والخريف كانت محركاً أقوى للنمو من درجة الحرارة نفسها. وهذا يشير إلى أن النباتات كانت قادرة على استخدام الضوء الإضافي لتعويض إجهاد الحرارة، مما منع حدوث أضرار الجفاف واسعة النطاق التي كان من المتوقع حدوثها. ومع ذلك، لم يكن هذا التعويض عالمياً؛ ففي المناطق الحضرية وبعض الأراضي الزراعية، تسببت الحرارة بالفعل في انخفاض في النمو، لكن هذه المناطق شكلت جزءاً صغيراً من إجمالي المشهد الطبيعي.

لعب نوع الغطاء الأرضي دوراً حاسماً في كيفية استجابة الغطاء النباتي. ميزت الدراسة بين أنواع مختلفة من النباتات، مثل الأشجار عريضة الأوراق دائمة الخضرة التي تهيمن على التلال، والغابات ذات الأوراق الإبرية، والمحاصيل والمباني المدنية التي تغطي السهول. كانت الغابات دائمة الخضرة، التي تشكل الغالبية العظمى من المقاطعة، صامدة بشكل مفاجئ ولكنها أيضاً غير مستجيبة بشكل مفاجئ. لم تنمو بشكل أسرع بشكل ملحوظ عندما أصبح الجو أكثر دفئاً، ولم تعانِ كثيراً عندما أصبح الجو أكثر حرارة. بدت وكأنها تتبع استراتيجية ثابتة ومحافظة حافظت على استقرارها بغض النظر عن تغيرات درجات الحرارة. في المقابل، كانت المناطق الحضرية والأراضي الزراعية أكثر حساسية لتغيرات درجات الحرارة. في هذه المناظر الطبيعية التي يهيمن عليها البشر، تفاعلت النباتات بحدة أكبر مع الحرارة، فإما نمت أكثر، أو عانت عندما أصبحت الظروف قاسية للغاية.

كما شكل الارتفاع القصة أيضاً. في الأجزاء الجبلية العالية من المقاطعة، كانت النباتات أقل حساسية لتغيرات درقة الحرارة. هذه النباتات الموجودة في المرتفعات متكيفة مع ظروف أكثر برودة وقسوة، وقد طورت طرقاً صلبة وفعالة للبقاء على قيد الحياة. لم تظهر نفس الاستجابات الدراماتيكية للاحترار كما فعلت النباتات في الوديان المنخفضة الأكثر دفئاً. وخلص الباحثون إلى أن الهيكل الفيزيائي للأرض — مزيج الغابات والمدن والتلال — كان السبب الرئيسي وراء عدم ظهور فوائد الاحترار بشكل شامل. إن الجمع المحدد بين الغابات دائمة الخضرة، التي هي بطبيعتها أقل تفاعلاً مع درجة الحرارة، والتوزيع غير المتساوي للحرارة عبر الفصول، يعني أن إمكانية حدوث تأثير "الاخضرار" قد تم تحييدها إلى حد كبير.

في النهاية، ترسم الدراسة صورة لمنطقة لا تنطبق فيها المعادلة البسيطة "مزيد من الحرارة يساوي مزيداً من النمو". لقد تم تقليص مزايا الاحترار للنباتات في تشيجيانغ بسبب التوقيت الموسمي لارتفاع درجة الحرارة والخصائص المحددة للمناظر الطبيعية المحلية. وبينما قد يشير الاتجاه العالمي إلى أن عالماً أكثر دفئاً سيكون عالماً أكثر إنتاجية، فإن هذا البحث يسلط الضل على أن الواقع على المستوى المحلي أكثر دقة وتعقيداً. لم تفشل النباتات في تشيجيانغ في النمو لأنها كانت ضعيفة؛ بل ببساطة لم تجد الظروف المناسبة لترجمة الحرارة الإضافية إلى حياة إضافية. وتعد هذه النتائج بمثابة تذكير بأنه مع تغير المناخ، فإن استجابة الطبيعة ستعتمد بشدة على مكان وجودك، وما ينمو هناك، ومتى تصل الحرارة بالضبط.