Site and size but not species mixture drive wood properties of second-growth western redcedar

إن الخشب أكثر بكثير من مجرد لبنة بناء بسيطة؛ فهو مادة حية تحدد بنيتها الداخلية ما إذا كانت ستدعم سقفاً، أو تطفو بقارب، أو تنكسر ببساطة تحت الضغط. بالنسبة لخبراء الغابات ومزارعي الأخشاب، لا تتعلق جودة الخشب فقط بمدى طول الشجرة أو سمكها، بل بالتفاصيل المجهرية داخل أليافها: مدى كثافة المادة، وكيفية توجيه خيوط السليلوز الدقيقة، وسمك جدران الخلايا. هذه السمات هي التي تحدد القوة، والصلابة، ومدى قدرة الخشب على مقاومة الانكماش أو الانتفاخ مع تغير الرطوبة. ومع تحول العالم نحو استخدام الخشب كبديل متجدد للصلب والخرسانة لمكافحة تغير المناخ، أصبح فهم ما يشكل هذه الخصائص في الغابات المدارة أمراً ملحاً. إن غابات شمال غرب المحيط الهادئ تهيمن عليها بشكل متزايد غابات النمو الثاني — وهي الأشجار التي نمت مجدداً بعد قطع الأشجار أو الحرائق — بدلاً من الغابات القديمة العذراء التي لم تمسها يد. وفي هذه الغابات الأصغر سناً، غالباً ما يخلط المديرون بين أنواع مختلفة من الأشجار لإنشاء أنظمة بيئية مرنة، ولكن يبقى سؤال عالق: هل يؤدي زراعة شجرة بجانب جيرانها إلى تغيير جودة الخشب الذي تنتجه؟

للإجابة على هذا، سافر الباحثون إلى موقعين مختلفين للغابات في كولومبيا البريطانية بكندا، واللذين يقعان ضمن منطقة "كوساتال ويسترن هملوك". وقد ركزوا على خشب الأرز الأحمر الغربي، وهو شجر يحظى بتقدير كبير بسبب عروقه المستقيمة، ومقاومته الطبيعية للتعفن، واستخدامه في كل شيء من ألواح الجدران إلى الأسطح الخشبية. وعلى عكس العديد من الأشجار التجارية التي تُزرع غالباً في صفوف من نوع واحد، يزدهر الأرز الأحمر طبيعياً في مجموعات مختلطة، ومع ذلك كان هناك القليل مما هو معروف حول كيفية استجابة خصائص خشبها للمزيج المحدد من الجيران، أو البيئة المحلية، أو حجم الشجرة نفسها. اختار الفريق 72 شجرة من الأرز الأحمر عبر موقعين، "هوشامو" و"مالكولم كناب"، اللذين تشترك في مستويات إنتاجية متشابهة ولكن يختلفان في الارتفاع وهطول الأمطار. وقد صنفوا الأشجار بعناية حسب الحجم — صغيرة، متوسطة، وكبيرة — وقاسوا نسبة أشجار الأرز الأحمر المحيطة بكل عينة لتحديد مدى "اختلاط" المجموعة. وباستخدام أداة متخصصة تسمى "سيلفي سكان" (SilviScan)، والتي تجمع بين الأشعة السينية عالية الدقة والمجهر الضوئي، استخرج العلماء شرائح رقيقة من لُب الأشجار لتحليل الكثافة الأساسية، وزاوية ألياف السليلوز، وسمك جدران الخلايا، وعرض الخلايا.

بدأت الدراسة باختبار افتراض شائع: وهو أن رفقة الشجرة تهم. فغالباً ما يقلق خبراء الغابات من أن خلط الأنواع قد يجبر الأشجار على التنافس على الضوء والمواد المغذية بطرق قد تغير بنية خشبها، وربما تجعله أضعف أو أقل استقراراً. ومع ذلك، أخبرت البيانات قصة مختلفة. فقد وجد الباحثون أنه لا يوجد ارتباط معنوي بين نسبة جيران الأرز الأحمر وأي من خصائص الخشب التي قاموا بقياسها. وسواء كانت شجرة الأرز الأحمر تقف في مجموعة تتكون من نصف أشجار أرز أحمر أو كانت شبه بالكامل من الأرز الأحمر، فإن كثافة خشبها، وتوجيه أليافها، وبنية خلاياها ظلت ثابتة. وهذا يشير إلى أن المزيج المحدد من أنواع الصنوبر المجاورة لا يحدد جودة الخشب الذي ينتجه الأرز الأحمر الغربي. والاستثناء الوحيد الطفيف كان اتجاهاً بسيطاً في سمك جدار الخلية في أحد المواقع، ولكن حتى ذلك لم يصمد كقاعدة عامة في جميع الحالات. باختصار، لم يبدُ أن وجود أنواع أخرى من الأشجار قد أعاد كتابة المخطط الداخلي للأرز الأحمر.

بدلاً من ذلك، كشفت الدراسة أن البيئة ومعدل نمو الشجرة نفسه هما المهندسان الحقيقيان لجودة الخشب. فالموقعان، رغم تشابههما في الإنتاجية الإجمالية، أنتجا خشباً مختلفاً بشكل متميز. فالأشجار في موقع "مالكولم كناب"، الذي يقع على ارتفاع أعلى مع هطول أمطار أقل، بدأت بكثافة أعلى وزاوية ألياف مختلفة مقارنة بتلك الموجودة في موقع "هوشامو" الأدنى والأكثر رطوبة. ومع ذلك، تغيرت الأنماط بمرور الوقت؛ فمع نضج الأشجار، أصبح الخشب في الموقع المرتفع أقل كثافة وذات جدران خلايا أرق، بينما حافظت الأشجار في الموقع المنخفض على ملف هيكلي مختلف. يسلط هذا الضوء على أن الظروف المحلية — مثل الارتفاع، ودرجة الحرارة، ورطوبة التربة — تترك بصمة دائمة على تشريح الشجرة، مما يخلق "توقيعاً" لجودة الخشب يختلف من مكان لآخر.

ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للاهتمام تعلق بحجم الأشجار، والذي كان بمثابة مؤشر لسرعة نموها. فقد اكتشف الباحثون أن الأشجار الأصغر والأبطأ نمواً أنتجت خشباً ذا كثافة أساسية أعلى، وجدران خلايا أكثر سمكاً، وزاوية أقل لألياف السليلوز. وفي عالم ميكانيكا الخشب، تعد هذه هي السمات المميزة لمادة أكثر صلابة وقوة واستقراراً من الناحية الأبعاد. وعلى العكس من ذلك، مالت الأشجار الأكبر والأسرع نمواً إلى امتلاك كثافة أقل وجدران خلايا أرق، وهي سمات ترتبط غالباً بالخشب الأكثر مرونة ولكن الأقل صلابة. يبدو الأمر كما لو أن وتيرة النمو الأبطأ سمحت للشجرة ببناء هيكل أكثر كثافة وتعزيزاً، بينما أعطت التوسعة السريعة للأشجار الأكبر الأولوية للحجم على حساب الكثافة الهيكلية. وقد ظل هذه العلاقة قائمة بغض النظر عن الموقع أو مزيج الجيران، مما يشير إلى أن الإدارة من أجل معدلات نمو أبطأ يمكن أن تكون استراتيجية رئيسية لإنتاج أخشاب عالية الجودة.

إن الآثار المترتبة على هذه النتائج واضحة لمستقبل إدارة الغابات في شمال غرب المحيط الهادئ. وبما أن خلط الأنواع لا يبدو أنه يضر بجودة خشب الأرز الأحمر الغربي، يمكن لخبراء الغابات زراعة هذه الأشجار بثقة في مجموعات متنوعة ومختلطة الأنواع لتعزيز مرونة النظام البيئي ضد الآفات والأمراض والتغيرات المناخية دون التضحية بقيمة الأخشاب. تشير الدراسة إلى أن التركيز يجب أن ينتقل بعيداً عن القلق بشأن تكوين الأنواع نحو فهم كيف تشكل ظروف الموقع ومعدلات النمو المنتج النهائي. ومن خلال إدراك أن الأشجار الأصغر والأبطأ نمواً تنتج طبيعياً خشباً أكثر صلابة وقوة، يمكن للمديرين التنبؤ بجودة محاصيلهم بشكل أفضل وتكييف استراتيجياتهم للموازنة بين الحاجة إلى النمو السريع والطلب على الخشب عالي الأداء. في نهاية المطاف، يؤكد البحث أنه بينما قد تتغير الغابة المحيطة بالشجرة، فإن حجم الشجرة نفسه والأرض التي تقف عليها هما القوتان الرئيسيتان اللتان تكتبان قصة خشبها.