Divergent biodiversity–carbon relationships across vertically distributed forest biomes on the Tibetan Plateau

غالبًا ما تُعتبر الغابات بمثابة رئات الكوكب، حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون وتخزنه في الخشب والأوراق. ولعقود من الزمن، ناقش علماء البيئة سؤالاً بسيطاً ولكنه عميق: هل يجعل وجود أنواع أكثر تنوعاً من الأشجار الغابة أفضل في أداء هذه المهمة؟ الفكرة السائدة، المعروفة باسم العلاقة بين التنوع البيولوجي ووظائف النظام البيئي، تشير إلى أن المزيج المتنوع من الأنواع يعمل مثل آلة جيدة التشغيل، حيث يملأ كل شجر دوراً فريداً ويستخدم الموارد مثل ضوء الشمس والمياه بطريقة تعزز نمو المجموعة بأكملها. ومع ذلك، فإن الطبيعة نادراً ما تكون ثابتة؛ فالغابات تتغير مع تقدمها في العمر، حيث تصبح أكثر طولاً وكثافة وتعقيداً. وقد ظل لغز رئيسي قائماً: هل تظل فائدة امتلاك العديد من أنواع الأشجار ثابتة مع نضوج الغابة، أم أنها تتغير أو تضعف أو حتى تختفي مع تقدم الأشجار في السن؟ إن فهم هذا الأمر أمر بالغ الأهمية لأن الغابات هي أقوى أدواتنا الطبيعية لإبطاء تغير المناخ، ونحن بحاجة إلى معرفة ما إذا كان زراعة مزيج من الأنواع استراتيجية تؤتي ثمارها للأبد أم لفترة مؤقتة فقط.

لقد وضع فريق من الباحثين هدفهم لحل هذا اللغز من خلال النظر في الغابات الحية الحقيقية في هضبة التبت. فبدلاً من دراسة قطعة أرض صغيرة واحدة أو غابة فتية، قاموا بتحليل بيانات من 1,248 قطعة غابية تمتد عبر نطاق هائل من الارتفاعات، من الأراضي المنخفضة الدافئة إلى المرتفعات الباردة. احتوت هذه القطع على ما يقرب من 120,000 شجرة وتمت مراقبتها عبر ثمانية تعدادات مختلفة بين عامي 1979 و2017. سمحت هذه الرؤية طويلة المدى بمراقبة كيف تتغير العلاقة بين تنوع الأشجار وتخزين الكربون مع نمو الغابات من شتلات صغيرة إلى عمالقة ناضجة. وقد ركزوا على أربعة أنواع متميزة من الغابات الموجودة في ارتفاعات مختلفة: الغابات المختلطة من الأشجار عريضة الأوراق دائمة الخضرة والمتساقطة الأوراق، والغابات النقيّة من الأشجار عريضة الأوراق المتساقطة، والغابات المختلطة من الأشجار عورية الأوراق وعريضة الأوراق، والغابات النقية من الأشجار عورية الأوراق.

وجد الباحثون أنه إذا نظرت إلى جميع الغابات معاً، فإن الإجابة تبدو واضحة: المزيد من أنواع الأشجار يعني عموماً تخزيناً أكثر للكربون. وهذا يؤكد الفكرة الكلاسيكية بأن التنوع يساعد. ومع ذلك، عندما تعمقوا في البحث لرؤية كيف يتم ذلك بمرور الوقت وعبر أنواع الغابات المختلفة، أصبحت القصة أكثر تعقيداً. لم يكن التأثير الإيجابي للتنوع قوة ثابتة لا تتغير، بل اتبع مسارات مختلفة تماماً اعتماداً على نوع الغابة ومدى عمرها. ففي بعض الغابات، تلاشت فائدة التنوع مع تقدم الأشجار في السن. وفي غابات أخرى، نمت الفائدة قبل أن تستقر. وفي حالات قليلة، انقلبت العلاقة حتى، حيث بدأ امتلاك أنواع أكثر يرتبط في الواقع بتخزين أقل للكربون في المجموعات الأكثر قدماً.

كان نوع الغابة مهماً للغاية. ففي الغابات التي تهيمن عليها الأشجار عريضة الأوراق المتساقطة — تلك التي تفقد أوراقها في الشتاء — كانت الدفعة الناتجة عن التنوع قوية عندما كانت الغابة فتية، لكنها تلاشت بسرعة. ومع اقتراب هذه الغابات من عمر 100 عام، اختفت فائدة امتلاك أنواع عديدة بل وتحولت إلى سلبية. ويرى الباحثون أن هذا يحدث لأن هذه الأشجار سريعة النمو تملأ المساحة بسرعة، مما يؤدي إلى مزاحمة بعضها البعض وتنافس شديد على الضوء. وبمجرد انغلاق المظلة الشجرية، فإن إضافة المزيد من الأنواع لا يساعد الغابة على النمو بشكل أكبر؛ بل إن الأشجار تتصارع فقط على نفس الموارد المحدودة. في المقابل، أظهرت الغابات عورية الأوراق نمطاً مختلفاً؛ حيث ارتفعت فوائد التنوع لديها لتصل إلى ذروتها عند عمر 100 عام تقريباً قبل أن تنخفض ببطء، لكنها لم تتحول أبداً إلى سلبية. هذه الغابات، التي غالباً ما تهيمن عليها أشجار صنوبرية بطيئة النمو، حافظت على علاقة أكثر استقراراً بين التنوع وتخزين الكربون لفترة أطول.

جاءت النتائج الأكثر استقراراً من الغابات المختلطة التي تجمع بين الأشجار عورية الأوراق وعريضة الأوراق. في هذه المجموعات، ظل التأثير الإيجابي للتنوع ثابتاً وقوياً طوال حياة الغابة، من الشتلات الصغيرة إلى العمالقة المسنة. ويعتقد الباحثون أن هذا بسبب الطريقة التي تتناسب بها أنواع الأشجار المختلفة مع بعضها البعض مما يقلل من التنافس. فالأشجار عورية الأوراق والأشجار عريضة الأوراق لها أشكال وأنماط نمو مختلفة، مما يسمح لها باستخدام المساحة والضوء بكفاءة أكبر معاً مما لو كانت كل منها بمفردها. هذا التناغم الهيكلي سمح للغابة بالاستمرار في جني ثمار التنوع حتى مع تقدمها في السوام.

يكشف البحث أن السر وراء سبب مساعدة التنوع أو إضراره للغابة يكمن في كيفية بناء هيكلها. فمع نمو الأشجار، فإنها تغير البيئة المحيطة بها. وفي الغابات حيث تنمو الأشجار بسرعة وتملأ المساحة دون خلق تنوع كبير في أشكالها وأحجامها، تتلاشى ميزة امتلاك أنواع عديدة. يصبح التنافس بين الأشجار مكثفاً لدرجة أن الفوائد الفريدة للتنوع تضيع. ولكن في الغابات التي يتطور هيكلها تدريجياً ويخلق بيئة متعددة الطبقات ومعقدة، يمكن لفوائد التنوع أن تستمر لفترة أطول بكثير. وجد الباحثون أنه عندما تطور الغابة هيكلاً معقداً — حيث تخلق الأشجار ذات الارتفاعات والأشكال المختلفة موطناً ثلاثي الأبعاد غنياً — فإن الآثار الإيجابية للتنوع يتم الحفاظ عليها. هذا التعقيد يسمح للأنواع المختلفة بالتعايش دون التنافس على نفس الموقع، مما يبقي الغابة منتجة وغنية بالكربون.

هذا العمل يغير طريقة تفكيرنا في الغابات وتغير المناخ. فهو يشير إلى أن قاعدة "المزيد من التنوع هو الأفضل دائماً" هي قاعدة بسيطة للغاية. فقيمة الغابة المتنوعة تعتمد على نوع الأشجار الموجودة هناك وكيفية نمو الغابة. فقد تحصل غابة من الأشجار عريضة الأوراق سريعة النمو على دفعة كبيرة من التنوع عندما تكون فتية، لكن هذه الدفعة قد تتلاشى مع نضوج الغابة. ومع ذلك، فإن الغابة المختلطة من أنواع الأشجار المختلفة قد تحافظ على تلك الدفعة لفترة طويلة جداً. وتوحي النتائج بأنه لتعظيم تخزين الكربون، لا يمكننا مجرد زراعة أي مزيج من الأشجار؛ بل يجب علينا مراعاة كيفية تفاعل تلك الأشجار أثناء نموها وكيف سيتطور هيكلها الفيزيائي. فالغابة ليست مجرد مجموعة ثابتة من الأشجار، بل هي نظام ديناميكي حيث يحدد ترتيب الأغصان والأوراق ما إذا كان التنوع يساعد أو يعيق قدرة الغابة على محاربة تغير المناخ.

وقد أشار الباحثون بعناية إلى أن نتائجهم تأتي من غابات طبيعية في هضبة التبت، والتي لها مناخات وأنواع أشجار محددة. وبينما توفر الأنماط التي وجدوها طريقة جديدة وقوية لفهم نمو الغابات، فإنهم يقرون أيضاً بأن عوامل أخرى، مثل ظروف التربة والاضطرابات البشرية، تلعب دوراً أيضاً. كما أنهم لم يقيسوا معدل إضافة الكربون إلى الغابة، بل قاسوا إجمالي كمية الكربون المخزنة في أي وقت معطى. وبالرغم من هذه القيود، فإن الدراسة تقدم إطاراً واضحاً ومبنياً على الأدلة لفهم سبب سلوك الغابات بشكل مختلف. فهي تتجاوز السؤال البسيط حول ما إذا كان التنوع يساعد، لتجيب على السؤال الأكثر تعقيداً حول متى وأين ولما-ذا يساعد. ومن خلال ربط عدد أنواع الأشجار بالهيكل الفيزيائي للغابة، تقدم الدراسة خارطة طريق للتنبؤ بكيفية تخزين الغابات للكربون في المستقبل، مشيرة إلى أن مفتاح الغابة الغنية بالكربون يكمن في تعزيز هيكل معقد ومتعدد الطبقات يسمح للأنواع المتنوعة بالازدهار معاً بمرور الوقت.