Exceptional methane emissions from an African papyrus wetland

الدفيئة غير المرئية والمصدر المستنقعي الهائل

تخيل أن الأرض ملفوفة ببطانية عملاقة غير مرئية مصنوعة من غازات تحبس الحرارة. أحد أهم الخيوط في هذه البطانية هو الميثان، وهو غاز أكثر قدرة على حبس الحرارة من ثاني أكسيد الكربون. وبينما نفكر غالبًا في الأنشطة البشرية مثل قيادة السيارات أو الزراعة كجناة رئيسيين، فإن للطبيعة مصانعها الضخمة الخاصة لإنتاج الميثان، وأكبر هذه المصانع هي الأراضي الرطبة. فكر في الأراضي الرطبة كأنها رئات الأرض الإسفنجية المشبعة بالمياه. فعندما تتشبع النباتات والتربة بالمياه وتُعزل عن الأكسجين، تبدأ كائنات مجهرية دقيقة تسمى الميكروبات بعملها، حيث تقوم بتفكيك المواد النباتية الميتة. وفي هذه البيئة الخالية من الأكسجين، تنتج بعض هذه الميكروبات الميثان كمنتج ثانوي، والذي يرتفع بعد ذلك في شكل فقاعات أو ينجرف في الهواء.

لفترة طويلة، عرف العلماء أن الأراضي الرطبة الاستوائية تلعب أدواراً رئيسية في هذه اللعبة، لكنها كانت بمثابة "صندوق غامض". كنا نعلم بوجودها، لكن لم تكن لدينا طريقة جيدة لقياس كمية الغاز التي تطلقها بالضبط على مدى فترة زمنية طويلة. معظم بياناتنا تأتي من المناطق المعتدلة (مثل الولايات المتحدة أو أوروبا)، مما ترك فجوات كبيرة في معرفتنا بالمناطق الاستوائية، وخاصة أفريقيا. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأنه إذا لم نكن نعرف مقدار الميثان الذي تطلقه هذه الأراضي الرطبة، فلن نتمكن من التنبؤ بدقة بمدى سرعة ارتفاع درجة حرارة كوكبنا أو كيفية إصلاح ذلك. الأمر يشبه محاولة موازنة دفتر شيكات بينما تفتقد لنصف الإيصالات.

المستنقع المحطم للأرقام القياسية

الآن، لندخل إلى مستنقع "مبولوجوما" في أوغندا، وهو مستنقع تهيمن عليه نباتات البردي الطويلة الشبيهة بالقصب. قرر فريق من الباحثين وضع محطة أرصاد جوية عالية التقنية في وسط هذا المستنقع تماماً للاستماع إلى ما يقوله الهواء. استخدموا طريقة تسمى "التغاير الدوامي" (eddy covariance)، وهي ببساطة طريقة متطورة لقياس كمية الميثان التي تندفع من الأرض إلى السماء، دقيقة بدقيقة، لمدة تقارب ثلاث سنوات. كما نصبوا غرفاً صغيرة على الأرض لالتقاط الغاز مباشرة من التربة والنباتات، بل وأخذوا عينات من الطين لمعرفة نوع الميكروبات التي تعيش هناك.

ما وجدوه كان مذهلاً حقاً. كان مستنقع مبولوجوما يطلق الميثان بمعدل 720.5 ± 378.7 ملجم CH₄ م⁻² يوم⁻¹. ولتضع ذلك في الاعتبار، فإن هذا هو أعلى معدل انبعاث مستمر للميثان تم تسجيله من أرض رطبة طبيعية في أي مكان على وجه الأرض. لم يكن مجرد أعلى قليلاً؛ بل كان أكثر من ضعف المستنقع التالي الأكثر رطوبة وإنتاجية (بحيرة غوما في بوتسوانا)، وحوالي أربعة أضعاف مستنقع شهير في الولايات المتحدة (وينوس بوينت). وعندما وصل المستنقع إلى ذروة موسمه، كان يضخ الميثان بمعدل 1,706.2 ملجم CH₄ م⁻² يوم⁻¹، وهو ما يعادل ثلاثة أضعاف أي موقع آخر تم قياسه على الإطلاق. وإذا طبقت معدل الانبعاث هذا على جميع أراضي البردي الرطبة في شرق أفريقيا (حوالي 4 ملايين هكتار)، فهذا يعني أن هذه المستنقعات وحدها قد تكون مسؤولة عن ما يقرب من 7% من إجمالي الميثان القادم من الأراضي الرطبة عالمياً. هذه حصة ضخمة من ميزانية الميثان الطبيعية للكوكب تأتي من نوع واحد فقط من المستنقعات.

المدير الحقيقي: النباتات، وليس الماء

لفترة طويلة، اعتقد العلماء أن مستوى الماء في المستنقع هو المدير الرئيسي الذي يتحكم في كمية الميثان الخارجة. كان المنطق بسيطاً: مزيد من الماء يعني مزيداً من الطين الخالي من الأكسجين، مما يعني مزيداً من الميثان. لكن دراسة مبولوجوما تشير إلى أن هذه ليست القصة كاملة. في الواقع، وجد الباحثون أن "الفينولوجيا" (phenology) — وهي مجرد كلمة منمقة تعني دورة حياة النباتات ومدى اخضرارها — كانت هي المدير الحقيقي.

اكتشفوا أن كمية الميثان المنبعثة كانت مرتبطة بقوة بمدى إنتاجية نباتات البردي. فعندما كانت النباتات تنمو بسرعة وتقوم بعملية التمثيل الضوئي (صنع الغذاء من ضوء الشمس)، كانت انبعاثات الميثان ترتفع. لعب مستوى الماء دوراً أيضاً، ولكن كـ "مساعد" فقط. في الظروف العادية، يمكن لمستوى الماء أن يعدل الانبعاثات قليلاً، ولكن عندما أصبح مستوى الماء مرتفعاً بشكل غريب خلال فيضان مفاجئ في أواخر عام 2024، لم يرتفع الميثان؛ بل انخفض في الواقع. أثبت هذا أن مجرد وجود المزيد من الماء لا يعني تلقائياً مزيداً من الميثان. بدلاً من ذلك، كانت النباتات هي المحركات؛ فمن المرجح أنها كانت تضخ غذاءً إضافياً (كربون) إلى التربة، مما غذى الميكروبات المنتجة للميثان.

نظام التوصيل: إنه من الطين غالباً، وليس من القصب

كانت هناك مفاجأة كبيرة أخرى وهي كيفية خروج الميثان. هناك طريقتان رئيسيتان لهروب الميثان من المستنقع: يمكنه أن يصعد عبر الماء والتربة (مثل فوران الصودا)، أو يمكنه الانتقال عبر السيقان المجوفة للنباتات، ليعمل كـ "ماصة" (شفاطة) تتجاوز الطبقة العليا الغنية بالأكسجين حيث يُدمر الميثان عادةً.

توقع الباحثون أن تكون نباتات البردي هي شاحنات التوصيل الرئيسية، لكنهم وجدوا أن 90% من الم de الميثان يأتي مباشرة من سطح التربة والمياه. حوالي 10% فقط جاء عبر النباتات. هذا يشير إلى أن الانبعاثات العالية لم تكن بسبب عمل النباتات كطرق سريعة للغاز؛ بدلاً من ذلك، كانت النباتات تعمل كخدمة توصيل ضخمة للغذاء. فمن خلال إسقاط أطنان من المواد الغنية بالكربون في الطين، قامت بشحن الميكروبات التي تعيش في التربة بشكل فائق. ورغم وجود الكثير من الميكروبات التي تأكل الميثان (الميثانوتروفات) في الطين، إلا أن الإنتاج كان مكثفاً لدرجة أن عملية "الأكل" لم تستطع مواكبته. والنتيجة كانت إطلاقاً صافياً هائلاً للغاز.

لماذا يغير هذا كل شيء؟

هذه الدراسة تشبه العثًور على قطعة مفقودة من لغز ضخم كان العلماء يكافحون لحله. لسنوات، كانت النماذج الحاسوبية التي تحاول التنبؤ بالاحتباس الحراري تقلل من تقدير كمية الميثان التي تطلقها الأراضي الرطبة الأفريقية. فهي غالباً ما تنظر فقط إلى كمية الماء الموجودة على الأرض أو مدى حرارتها، متجاهلة الدور الحاسم لدورات حياة النباتات.

يقترح المؤلفون أنه إذا قمنا بتحديث نماذجنا لتشمل قاعدة "النبات أولاً" هذه — حيث تقود خضرة وإنتاجية النباتات عملية الميثان، بدلاً من مجرد مستوى الماء — فقد نرى صورة مختلفة تماماً للمناخ العالمي. اتضح أن مستنقعات البردي الأفريقية هذه قد تكون مصادر فائقة للميثان على مستوى عالمي، وإلى أن نفهم بالضبط كيف تعمل، فقد تكون توقعاتنا بشأن المناخ المستقبلي بعيدة عن الواقع بفارق كبير. لا تدعي الورقة البحثية أنها حلت لغز الاحتباس الحراري بالكامل، لكنها بالتأكيد قدمت لنا خريطة أكثر وضوحاً لأحد أهم المصادر المخفية سابقاً للغاز الذي يرفع درجة حرارة كوكبنا.