Growing-season Arctic carbon fluxes are changing relatively faster in tundra than in boreal ecosystems
بناءً على مجموعات بيانات مستقلة متعددة من عام 2001 إلى عام 2020، تكشف هذه الدراسة أن الاحترار السريع في القطب الشمالي يدفع نحو زيادات نسبية أسرع بكثير في امتصاص الكربون والإنتاجية في النظم البيئية للتندرا مقارنة بالمناطق الغابية الشمالية، مما يتحدى الرؤية التي تعتبر القطب الشمالي بالكامل بالوعة كربون مستقرة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تتسارع وتيرة الاحترار في القطب الشمالي بمعدل لا نظير له في بقية أنحاء العالم، وهي ظاهرة تغير بشكل جذري كيفية تنفس الأرض. ولفهم ما يحدث، يجب على المرء أولاً أن يستوعب التوازن الدقيق لدورة الكربون. تعمل النباتات كرئات للكوكب، حيث تسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء لبناء أوراقها وسيقانها، وهي عملية تُعرف بالتمثيل الضوئي. وفي الوقت نفسه، تطلق النباتات والتربة الموجودة تحتها الكربون باستمرار مرة أخرى إلى الغلاف الجوي من خلال التنفس. والنتيجة الصافية لهذا التبادل اليومي هي التي تحدد ما إذا كانت المناظر الطبيعية ستعمل كإسفنجة تمتص الكربون، أو كمصدر ينفثه. ولعقود من الزمن، نظر العلماء إلى الغابات الشاسعة والمراعي الشمالية كإسفنجة موثوقة تساعد في إبطاء وتيرة تغير المناخ. ومع ذلك، ومع ارتفاع درجات الحرارة، تتغير قواعد هذا التبادل، وأصبح السؤال عما إذا كان القطب الشمالي سيستمر في تخزين الكربون أم سيبدأ في إطلاقه أحد أكثر الألغاز البيئية إلحاحاً في عصرنا.
لقد كشفت دراسة جديدة قادها باحثون من المعهد الفنلندي للأرصاد الجوية وجامعة هلسنكي عن طبقات هذا التعقيد لتكشف عن حقيقة مذهلة: التندرا المتجمدة تتغير بسرعة أكبر بكثير من الغابات الموجودة إلى جنوبها. ومن خلال مقارنة بيانات عقدين من الزمن، من عام 2001 إلى 2020، فحص الفريق كيف تطور توازن كربون موسم النمو عبر القطب الشمالي البري بأكمبله. لم يعتمدوا على طريقة واحدة، بل دمجوا أدلة مستقلة، بما في ذلك ملاحظات الأقمار الصناعية لصحة النباتات، والنماذج الحاسوبية المدربة على القياسات الأرضية، والبيانات الجوية التي تتبع الكربون من السماء. وقد سمح هذا النهج متعدد الجوانب برؤية صورة واضحة ومتسقة تنبثق مما كان يُعتبر سابقاً ضباباً من عدم اليقين.
وجد الباحثون أنه بينما تصبح كل من التندرا والغابات الشمالية (البوريال) أكثر نشاطاً، فإن التندرا تمر بتحول أكثر دراماتيكية. ففي مناطق التندرا المنخفضة والخالية من الأشجار، زادت كمية ثاني أكسيد الكربون التي تمتصها النباتات خلال أشهر الصيف بنسبة تتراوح بين سبعة إلى ثمانية بالمائة في المتوسط تقريباً. وفي المقابل، شهدت الغابات الشمالية الأكثر كثافة إلى الجنوب ارتفاعاً أكثر تواضعاً بنحو أربعة إلى خمسة بالمائ@. وهذا الاختلاف ليس مجرد مسألة حجم؛ بل يعكس تحولاً جوهرياً في كيفية استجابة هذه النظم البيئية للدفء. كما تتبعت الدراسة إشارة محددة تنبعث من النباتات، وهي وهج ضوئي خافت يشير إلى مدى اجتهادها في عملية التمثيل الضوئي. هذه الإشارة، المعروفة باسم "الوميض الكلوروفيلي المستحث شمسياً"، قفزت بنسبة تسعة بالمائة في التندرا، مقارنة بخمسة بالمائة فقط في الغابات، مما يؤكد أن النباتات في الشمال المتجمد تعمل بالفعل بجهد وسرعة أكبر من نظيراتها الجنوبية.
ومع ذلك، فإن النبات الأكثر نشاطاً لا يعني بالضرورة وجود بالوعة كربون أفضل. تصبح القصة أكثر تعقيداً عند النظر إلى الكربون الذي يُعاد إطلاقه في الهواء. فمع ارتفاع درجة حرارة الأرض، تخرج الميكروبات في التربة والنباتات نفسها المزيد من الكربون عبر التنفس. وتشير الدراسة إلى أنه في بعض الأجزاء الأكثر قحلاً وانخفاضاً في الإنتاجية في القطب الشمالي، مثل أرخبيل كندا الجنوبي، يكاد هذا الإطلاق المتزايد يواكب النمو الجديد، مما يعني أن هذه المناطق لا تصبح بالوعات كربون أقوى. بل في الواقع، قد تميل بعض هذه المناظر الطبيعية الشحيحة إلى أن تصبح مصادر صافية للكربون. ومع ذلك، في أجزاء أخرى من التندرا، لا سيما في شرق كندا وشبه جزيرة تاي مير في روسيا، يكون طفرة نمو النباتات قوياً جداً لدرجة أنه يتغلب على الكربون الإضافي الذي يتم إطلاقه، مما يؤدي إلى تعزيز كبير لقدرة المنطقة على سحب الكربون من الغلاف الجوي.
وقد كان الباحثون حذرين في الإشارة إلى أنه بينما يشير الاتجاه العام نحو زيادة امتصاص الكربون في التندرا، إلا أن الوضع ليس موحداً في جميع أنحاء القطب الشمالي. وتدفع هذه التغييرات مجموعة معقدة من العوامل، بما في ذلك نوع الغطاء النباتي، ووجود التربة الصقيعية، والظروف المائية المحلية. ففي المناطق التي تذوب فيها الأرض المتجمدة، يمكن لإطلاق العناصر الغذائية أن يعطي النباتات دفعة مفاجئة، ولكن هذا التذوب نفسه يمكن أن يؤدي أيضاً إلى تربة مشبعة بالمياه تسبب إجهاداً للنباتات. وتسلط الدراسة الضوء على أن التندرا ليست كياناً واحداً متجانساً، بل هي رقعة من الاستجابات المختلفة؛ فبعض المناطق تكتسي بالخضرة بسرعة وتمتص المزيد من الكربون، بينما تكافح مناطق أخرى لمواكبة الاحتيار.
وفي الختام، يشير هذا العمل إلى أن دورة الكربون في القطب الشمالي في حالة من التدفق السريع، مع تصدر التندرا لمشهد التغيير وعدم اليقين. وتتحدى النتائج الرؤية القديمة التي تعتبر المنطقة الشمالية بأكملها بالوعة كربون مستقرة وغير متغيرة. بدلاً من ذلك، يعيد المشهد تشكيل نفسه، حيث يتفاعل الشمال الخالي من الأشجار بسرعة أكبر مع عالم دافئ. وبينما تمتص التندرا حالياً كربوناً أكثر من ذي قبل، تحذر الدراسة من أن هذا التوازن هش. إن مستقبل بالوعة الكربون في القطب الشمالي يعتمد على ما إذا كان بإمكان النباتات الاستمرار في النمو بسرعة كافية لتعويض الكربون المنطلق من التربة الدافئة، وهي سباق تدور أحداثه عبر ملايين الأميال المربعة من الأرض المتجمدة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.