Long-Term Monitoring of Cyclic Climate Variations to Assess Nutrient-Driven Chlorophyll-a (Chla) Dynamics in Highland Eutrophic Lake Erhai in China

تُعد البحيرات العذبة شريان الحياة للعديد من المجتمعات، ومع ذلك فهي تواجه تهديداً صامتاً ومتسللاً يُعرف باسم "الاستثراء الغذائي" (Eutrophication). تحدث هذه العملية عندما تصبح المياه مشبعة بالمواد المغذية، وبشكل أساسي النيتروجين والفوسفور، والتي غالباً ما تتدفق من المزارع والمدن. تعمل هذه المغذيات كـ "غذاء خارق" للنباتات المجهرية التي تُسمى الطحالب، مما يؤدي إلى تكاثرها بسرعة وتشكيل طبقات خضراء كثيفة على السطح. وبينما أدرك العلماء منذ زمن طويل أن الإفراط في التسميد يؤدي إلى هذه الازدهارات، ظل هناك سؤال أكثر تعقيداً: كيف يتفاعل تغير المناخ مع هذه المغذيات؟ ومع ارتفاع حرارة العالم وتغير الأنماط الجوية، أصبح فهم العلاقة بين الهواء والماء والطحالب أمراً أصعب في التنبؤ. إن فهم هذا التوازن الدقيق أمر بالغ الأهمية، لأن فشل جودة مياه البحيرة يهدد إمدادات مياه الشرب، والاقتصادات المحلية، وصحة النظام البيئي بأكُمله.

في المرتفعات العالية بجنوب غرب الصين، وجه فريق من الباحثين اهتمامهم إلى بحيرة "إرهاي"، وهي مسطح مائي ضحل وواسع يمثل المصدر الرئيسي لمياه الشرب لمدينة "دالي" المجاورة. وعلى مدار ثلاثين عاماً، من عام 1988 إلى عام 2018، حافظ العلماء في هذه البحيرة على مراقبة دقيقة، حيث جمعوا البيانات من عشر نقاط مختلفة عبر المياه. تتبعوا صفاء المياه، وكمية المغذيات المتدفقة، وتركيز الكلوروفيل-أ (chlorophyll-a)، وهو صبغة خضراء تعمل كمقياس موثوق لمدى وجود الطحالب. وإلى جانب عينات المياه هذه، سجلوا بيانات الطقس اليومية، ملاحظين درجة حرارة الهواء وسرعة الرياح. كان الهدف هو معرفة كيفية استجابة بيولوجيا البحيرة ليس فقط للمغذيات، بل أيضاً للتحولات الإيقاعية طويلة المدى في المناخ نفسه.

اكتشف الباحثون أن البحيرة شهدت تغيرات كبيرة خلال العقود الثلاثة الماضية. فقد ارتفعت درجة حرارة الهواء حول البحيرة بشكل مطرد، بمعدل 0.8 درجة مئوية كل عشر سنوات. ولم يكن هذا الارتفاع في درجات الحرارة خطاً مستقيماً، بل تحرك في دورات مدتها أربع إلى ست سنوات، حيث كانت كل دورة أكثر دفئاً من التي سبقتها بشكل عام. وفي الوقت نفسه، بدأت الرياح التي تهب عبر البحيرة تفقد قوتها، حيث انخفضت بنسبة 30 بالمائة خلال الفترة نفسها. كما أصبحت المياه أغنى بالمغذيات؛ إذ تضاعفت مستويات النيتروجين الإجمالية تقريباً بين عامي 1988 و2006، بينما ارتفعت مستويات الفوسفور قبل أن تستقر. وقد تزامنت هذه التغيرات في البيئة الفيزيائية مع تحول دراماتيكي في بيولوجيا البحيرة. فخلال العقد الأول من الدراسة، كانت مستويات الطحالب منخفضة، ولكن بدءاً من عام 2001 تقريباً، ارتفعت بشكل حاد، وبلغت ذروتها في عام 2003 قبل أن تستقر عند مستوى أساسي جديد وأعلى.

لفهم ما كان يدفع هذه التغييرات بالضبط، استخدم الفريق أداة إحصائية متطورة مصممة لإيجاد الأنماط في البيانات المعقدة وغير الخطية. ووجدوا أن قصة الطحالب لم تكن تُروى من خلال عامل واحد، بل من خلال التفاعل بين المغذيات والطقس. كان مقدار النيتروجين في الماء هو المحرك الأقوى لنمو الطحالب طوال العام. ومع ذلك، تغير دور الطقس بتغير الفصول؛ ففي الصيف، استجابت الطحالب بقوة لكمية الفوسفور المتاحة. أما في الشتاء، عندما تكون المياه في أبرد حالاتها، فقد أصبحت درجة حرارة الهواء هي العامل الرئيسي، حيث أدت حرارة الهواء الدافئة في الشتاء إلى زيادة الطحالب. وهذا يشير إلى أنه مع استمرار دفء فصول الشتاء، قد تشهد البحيرة ازدهارات طحلبية أكثر تكراراً أو شدة حتى لو ظلت مستويات المغذيات ثابتة.

كما سلطت الدراسة الضوء على الدور الحاسم الذي تلعبه سرعة الرياح المتباطئة. ففي بحيرة ضحلة مثل "إرهاي"، تساعد الرياح عادةً في خلط المياه، مما يحافظ على صفائها ويمنع تجمع الطحالب عند السطح. ومع ضعف الرياح، أصبحت المياه أكثر استقراراً، مما سمح للطحالب بالطفو بالقرب من الأعلى حيث يمكنها امتصاص ضوء الشمس. هذا الاستقرار، مقترناً بارتفاع درجات الحرارة، يخلق بيئة مثالية لازدهار الطحالب. وأشار الباحثون إلى أن جودة مياه البحيرة قد تدهورت بالفعل، حيث انتقلت من تصنيف أكثر نظافة في الثمانينيات إلى حالة أكثر تلوثاً اليوم. وبدون إدارة دقيقة، يمكن أن يؤدي استمرار الاحترار وتحميل المغذيات إلى دفع البحيرة نحو حالة أسوأ، مما يهدد قدرتها على توفير مياه نظيفة.

توفر جهود المراقبة طويلة المدى هذه تحذيراً واضحاً وخارطة طريق للمستقبل. فهي تظهر أن إدارة البحيرة تتطلب ما هو أكثر من مجرد عدّ المغذيات؛ إنها تتطلب فهماً لكيفية قيام الدورات المناخية بتضخيم تلك المغذيات. وتشير النتائج إلى أنه مع استمرار تغير المناخ، فإن القواعد التي تحدد سلوك البحيرات سوف تتغير. وبالنسبة لسكان "دالي" وللمجتمعات الأخرى التي تعتمد على بحيرات مرتفعات مماثلة، فإن الدرس واضح: حماية جودة المياه تتطلب استراتيجية تأخذ في الاعتبار كلاً من الأرض والسماء، لضمان بقاء المياه آمنة للأجيال القادمة.