Community-weighted traits dominate alpine grassland multifunctionality under nitrogen deposition and drought

تغطي المروج ما يقرب من نصف مساحة اليابسة على كوكب الأرض، وهي تعمل كمحركات صامتة لإعادة تدوير المغذيات، وتخزين الكربون، وإطعام الحيوانات التي تجوبها. ولعقود من الزمن، عمل علماء البيئة بناءً على افتراض مريح: وهو أنه كلما زادت أنواع النباتات المختلفة التي تعيش معًا في حقل ما، كان ذلك الحقل يعمل بشكل أفضل. تشير هذه الفكرة إلى أن المزيج الغني من الأنواع يعمل مثل شبكة أمان، تضمن أنه إذا تعثر أحد النباتات، فإن آخر سيحل محله للحفاظ على استمرارية النظام البيئي. ومع ذلك، فإن العالم يتغير بسرعة أكبر مما تستطيع النباتات التطور به. هناك قوتان قويتان تعيدان تشكيل هذه المناظر الطبيعية في آن واحد: الهواء يصبح غنيًا بالنيتروجين بسبب النشاط البشري، والجفاف يصبح أكثر تكرارًا وشدة. لطالما تساءل العلماء كيف يتفاعل هذان الضغطان المزدوجان. هل يلغي أحدهما الآخر، أم أنهما يجتمعان لكسر النظام؟ والأهم من ذلك، هل لا يزال العدد الهائل من أنواع النباتات مهمًا، أم أن الطبيعة المحددة للنباتات التي تنجو هي الشيء الوحيد الذي يهم؟

للإجابة على هذه الأسئلة، وجه فريق من الباحثين اهتمامهم إلى مراعي أعالي الجبال في سهوب "باينبولوك" الألبية في شينجيانغ، الصين. هذه بيئة قاسية حيث تكون درجة الحرارة السنوية المتوسطة أقل من الصفر المئوي، وغالبًا ما تكون الأرض مدفونة تحت الثلوج لنصف العام. وتسيطر على الغطاء النباتي هنا أعشاب قوية ومتكيفة مع البرد. لم يكتفِ العلماء بمراقبة هذا المشهد فحسب؛ بل قاموا بتغييره فعليًا. فقد كانوا يديرون تجربة طويلة الأمد منذ عام 2011، حيث أضافوا النيتروجين إلى بعض قطع الأراضي لمحاكاة التلوث المتساقط من السماء. وفي عام 2019، أضافوا طبقة ثانية إلى التجربة عبر بناء دروع شفافة على شكل حرف (V) فوق بعض هذه القطع لحجب جزء من المطر، محاكيين بذلك حالة الجفاف. وعلى مدى السنوات الخمس التالية، من 2021 إلى 2025، عاد الفريق كل صيف لقياس ما يحدث. لقد وزنوا العشب، وعدّوا الأنواع، وحللوا التركيب الكيميائي للأوراق، واختبروا التربة لمعرفة مدى جودة أداء الأرض لمهامها العديدة، من تخزين الكربون إلى تدوير المغذيات.

لقدت تحدت النتائج الطريقة القديمة في التفكير. فعندما أضاف الباحثون النيتروجين وحده، أصبح المرعى أكثر إنتاجية وكفاءة في أداء مهامه البيئية العديدة؛ حيث نمت النباتات بشكل أكبر وأصبحت أغنى بالمغذيات. ومع ذلك، عندما أدخلوا الجفاف، تلاشت فوائد النيتروجين جزئيًا. لم ينهار المرعى، لكنه لم يصل إلى مستويات الأداء العالية التي شهدها مع النيتروجين وحده. ومع ذلك، لم يكن الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة يتعلق بكمية المياه أو النيتروجين التي تتلقاها النباتات، بل بـ أي النباتات هي التي تقوم بالعمل. وجد الباحثون أن عدد الأنواع المختلفة في قطعة الأرض لم يكن المحرك الرئيسي لكيفية عمل النظام البيئي. في الواقع، أدى إضافة النيتروجين في الواقع إلى تقليل عدد الأنواع، ومع ذلك كان النظام البيئي يعمل بشكل أفضل.

وبدلاً من تعداد الأنواع، كان مفتاح نجاح المرعى هو متوسط مجموعة الخصائص للنباتات التي بقيت. ويسمي الباحثون هذا "المتوسط المرجح للمجتمع"، وهو في الأساس وسيلة لقياس "الشخصية المتوسطة" للنباتات في قطعة الأرض، والموزونة حسب مقدار وجود كل نبات. عندما أُضيف النيتروجين، كانت النباتات التي نجت تميل إلى كونها ذات أوراق كبيرة غنية بالمغذيات تنمو بسرعة. هذه السمات المحددة، وليس تنوع المجموعة، هي ما دفع قدرة النظام البيئي على العمل. أظهرت الدراسة أن سمات النباتات السائدة كانت مؤشرًا أفضل بكثير لصحة الأرض من عدد الأنواع أو تنوع تاريخها التطوري.

تشير هذه النتائج إلى أنه في عالم يتغير فيه المناخ والتلوث، فإن الأدوات المحددة التي يمتلكها النبات تهم أكثر من حجم صندوق الأدوات. عندما أُضيف النيتروجين، ازدهر النظام البيئي لأن النباتات الناجية كانت تمتلك السمات الصحيحة لاستخدام ذلك النيتروجين الإضافي. وعندما ضرب الجفاف، قام بتصفية تلك النباتات نفسها، مما أجبر المجتمع على الاعتماد على سمات مختلفة أكثر تحفظًا، مما أدى إلى إبطاء وتيرة العمل. ووجد الباحثون أنه تحت الضغط المشترك للنيتروجين والجفاف، أصبحت العلاقة بين سمات النبات وصحة النظام البيئي أضعف وأصعب في التنبؤ بها. يبدو أنه عندما تصبح البيئة قاسية للغاية، تبدأ القواعد البسيطة التي تحكم عادةً كيفية تفاعل النباتات والأنظمة البيئية في الانهيار.

كشفت الدراسة أيضًا عن مقايضة معقدة. فبينما ساعد النيتروجين النظام البيئي على الأداء بشكل أفضل، فإنه فعل ذلك من خلال تفضيل عدد قليل من الأنواع القوية سريعة النمو وإقصاء الأنواع الأضعف، مما قلل العدد الإجمالي للأنواع. وهذا يعني أن المرعى يمكن أن يبدو صحيًا ومنتجًا للغاية بينما يصبح في الواقع أقل تنوعًا. أما معاملة الجفاف، فقد مالت إلى جعل النباتات المتبقية أكثر تجانسًا في توزيعها، لكنها لم ترفع بشكل كبير الأداء العام للأرض. وجاءت الرؤية الأكثر أهمية من النظر في كيفية عمل هذه العوامل معًا. لم يكن الجفاف مجرد مشكلة منفصلة أضيفت؛ بل عمل بنشاط على إضعاف التأثير الإيجابي للنباتات الغنية بالنيتروجين على النظام البيئي. كانت القوتان تقاتلان بعضهما البعض، حيث حد نقص المياه من قدرة النباتات التي يغذيها النيتروجين على القيام بعملها.

في نهاية المطاف، ترسم هذه الأبحاث صورة لنظام بيئي مرن ولكنه هش. وهي توضح أن مروج الجبال العالية لا تستجيب ببساطة لكمية المطر أو السماد الذي تتلقاه، بل يتم إعادة تشكيلها من خلال السمات المحددة للنباتات التي تستطيع البقاء في ظل تلك الظروف. إن الفكرة القديمة القائلة بأن المزيد من الأنواع تعني تلقائيًا نظامًا بيئيًا أفضل لا تصمد أمام هذه الضغوط الشديدة والمحددة. بدلاً من ذلك، فإن هوية وخصائص النباتات السائدة هي الحاكم الحقيقي لصحة الأرض. هذا لا يعني أن التنوع البيولوجي غير مهم، ولكنه يشير إلى أنه في عالم سريع التغير، قد تكون السمات الوظيفية المحددة للنباتات التي تنجو هي العامل الأكثر حسمًا في تحديد ما إذا كانت هذه الأنظمة البيئية الحيوية ستتمكن من الاستمرار في تقديم الخدمات التي نعتمد عليها. وتعد الدراسة بمثابة تذكير بأنه مع تغير المناخ، تتغير قواعد اللعبة، ويصبح فهم الطبيعة المحددة للاعبين أكثر أهمية من مجرد عدّهم.