Equatorial Atmospheric Variability Modulates Carbon and Energy Fluxes in a Wallacean Tropical

في أعماق الجبال الملبدة بالضباب والمشبعة بالرطوبة في سولاويسي، إندونيسيا، تُعلّم غابة تبدو وكأنها تعيش في حالة دائمة من البلل العلماء شيئاً غير متوقع حول كيفية تنفس الطبيعة. لعقود من الزمن، ساد اعتقاد بأن الغابات الاستوائية تقتصر بشكل أساسي على الماء: فعندما تتوقف الأمطار أو يصبح الهواء جافاً جداً، تغلق الأشجار مسامها للحفاظ على الرطوبة، وتتباطأ قدرتها على سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. هذا المفهوم شكل فهمنا لدورة الكربون العالمية، خاصة خلال فترات الجفاف الشديد مثل تلك التي تجلبها ظاهرة "النينيو"، والتي يُفترض غالباً أنها تحول هذه الأنظمة البيئية الخصبة من بالوعات للكربون إلى مصادر له. ومع ذلك، فإن تحقيقاً جديداً في غابة مطيرة محددة في مرتفعات شاهقة يشير إلى أن القصة أكثر تعقيداً بكثير. ففي هذه البيئة الجبلية الرطبة، لا تنتظر الأشجار هطول المطر لتعمل؛ بل تنتظر الضوء. إن قدرة الغابة على امتصاص الكربون لا يحددها عطش جذورها، بل تحددها السحب المعلقة فوق أوراقها.

لقد شرع باحثون من جامعة (IPB) ووكالة الأرصاد الجوية الإندونيسية في اختبار هذه الفكرة باستخدام برج مجهز بأجهزة حساسة في منتزه "لوري ليندو" الوطني. يقع هذا الموقع، المعروف باسم موقع "باريري فلوكس"، على ارتفاع 1,416 متراً، حيث يكون الهواء بارداً وتكون الغابة مغلفة بالسحب باستمرار. حلل الفريق خمس سنوات من البيانات المستمرة، من عام 2013 إلى 2017، وهي فترة تضمنت واحدة من أكثر أحداث "النينيو" حدة في السجلات. كانوا يبحثون عن المحفزات المحددة التي تجعل الغابة تسرع أو تبطئ امتصاصها للكربون. وللقيام بذلك، كان عليهم النظر إلى ما وراء التغيرات الموسمية المعتادة وفحص التحولات السريعة في الغلاف الجوي من يوم لآخر. لقد ركزوا على ثلاثة أنواع من الموجات الجوية التي تنتقل عبر خط الاستواء: تذبذب "مادن-جوليان"، الذي يجلب فترات من الأمطار الغزيرة والغطاء السحابي؛ وموجات "كيلفن"، التي تتحرك شرقاً؛ وموجات "روسبي" الاستوائية، التي تتحرك غرباً. تعمل هذه الموجات كنبضات جوية، تجلب تغيرات مفاجئة في الغطاء السحابي وأشعة الشمس تستمر لبضعة أيام فقط.

كان الاكتشاف الرئيسي الأول هو وجود انفصال مفاجئ بين الماء والكربون. في أجزاء كثيرة من العالم، عندما تجف التربة، تتوقف الأشجار عن استهلاك الكربون للحفاظ على الماء. لكن في هذه الغابة الجبلية، ظلت التربة رطبة طوال الوقت تقريباً، حتى خلال جفاف "النينيو" الشديد في عامي 2015-2016. أظهرت القياسات أن محتوى الماء في الطبقات العليا من التربة لم ينخفض أبداً إلى مستوى كافٍ لإجهاد الأشجار. ورغم وفرة المياه هذه، ظل مدخل الكربون في الغابة يتذبذب بشدة من يوم لآخر. وعندما قارن الباحثون هذه التقلبات ببيانات الطقس، وجدوا أن الأشجار لم تكن تتفاعل مع الماء الموجود في الأرض. بدلاً من ذلك، كان نشاطها مرتبطاً ارتباطاً وثيقاً بكمية ضوء الشمس التي تصل إلى مظلة الغابة. ففي الأيام التي تحجب فيها السحب الكثيفة الشمس، ينخفض امتصاص الغابة للكربون، بغض النظر عن مدى رطوبة التربة. وفي الأيام التي تنجلي فيها السحب، تندفع الغابة في الامتصاص، حتى لو كان الهواء جافاً. كشف هذا أن الغابة في هذه البيئة المحددة، محدودة بالطاقة وليس بالماء. فالأشجار ليست عطشى؛ هي ببساطة تنتظر بزوغ الشمس من خلال الضباب.

ثم بحثت الدراسة في كيفية تأثير هذه الموجات الجوية السريعة على الغابة. فعندما جلبت موجات "مادن-جوليان" أو موجات "روسبي" الاستوائية مراحلها الرطبة والملبدة بالغيوم فوق الجبل، اختفى ضوء الشمس الوارد، وانخفض امتصاص الغابة للكربون على الفور. كان هذا متوقعاً، لأن السحب تحجب الطاقة التي تحتاجها الأشجار للقيستراك الضوئي. ومع ذلك، حكت سلوك موجات "كيلفن" قصة مختلفة وأكثر دقة، تعتمد كلياً على المناخ العام. في الظروف العادية أو خلال مرحلة "اللا نينيا"، أدى مرور موجة "كيلفن" إلى جلب السحب وانخفاض مقابل في امتصاص الكربون، تماماً مثل الموجات الأخرى. ولكن خلال ذروة جفاف "النينيو" في عامي 2015-2016، تفاعلت الغابة بطريقة عكسية. فعندما مرت موجة "كيلفن" خلال هذا الجفاف الشديد، امتصت الغابة كربوناً أكثر من المعتاد.

تشير هذه النتيجة غير المتوقعة إلى أن الغابة كانت تعاني من نوع مختلف من الإجهاد خلال ظاهرة "النينيو". فالحرارة الشديدة والهواء الجاف خلال الجفاف قد دفعا الأشجار على الأرجمل إلى أقصى حدود طاقتها، مما جعلها تغلق مسامها لتجنب الجفاف التام. وعندما وصلت موجة "كيلفن"، جلبت معها درعاً مؤقتاً من السحب. فعل هذا الغطاء السحابي أمرين: فقد حجب ضوء الشمس المباشر الحارق الذي كان يدفع الأشجار نحو الإجهاد الحراري، وزاد من كمية الضوء المنتشر والمشتت الذي يمكنه التغلغل بعمق في مظلة الغابة. سمح هذا الإغاثة المؤقتة للأشجار بإعادة فتح مسامها والقيام بعملية التمثيل الضوئي بكفاءة، محولةً موجة طقس عادة ما تثبط النمو إلى لحظة تعافٍ. لم تكن الغابة تنجو من الجفاف فحسب؛ بل كانت تستخدم هذه الانقطاعات الغائمة القصيرة لتتنفس مرة أخرى.

تتحدى هذه النتائج النظرة البسيطة التي تقول إن الغابات الاستوائية تستجيب للجفاف دائماً بنفس الطريقة. تظهر الدراسة أن استجابة النظام البيئي لحدث جوي لا يمكن فهمها بمعزل عن غيرها؛ فهي تعتمد على السياق المناخي الأوسع. فالغيمة التي تثبط النمو في سنة عادية يمكنها في الواقع أن تساعد الغابة على البقاء خلال جفاف شديد. كما تسلط الدراسة الضوء على أهمية النظر إلى الغلاف الجوي على نطاق يومي بدلاً من مجرد المتوسطات الشهرية أو السنوية. فالنبضات الجوية السريعة وعالية التردد ليست مجرد ضجيج في الخلفية؛ بل هي المحركات الأساسية لكيفية عمل هذه الغابات يوماً بيوم. ومن خلال تجاهل هذه التقلبات قصيرة المدى، قد يكون العلماء قد فاتهم الآليات ذاتها التي تسمح لهذه الأنظمة البيئية بالاستمرار خلال الظروف المناخية القاسية.

في نهاية المطاف، تشير أعمال "لوري ليندو" إلى أن نماذجنا لدورة الكربون العالمية تحتاج إلى التحديث لتأخذ في الاعتبار هذه التفاعلات الجوية عالية التردد. فالغابة ليست ضحية سلبية للمناخ؛ بل هي نظام ديناميكي يستجيب لتوافر الضوء الفوري وللإغاثة من الإجهاد الجوي. وبينما ظلت التربة رطبة طوال فترة الدراسة، كان العائق الحقيقي للغابة هو السماء فوقها. لم تكن الأشجار تنتظر هطول المطر؛ بل كانت تنتظر انقشاع السحب، أو في حالة جفاف "النينيو"، كانت تنتظر عودة السحب لتحميها من الشمس. هذا التوازن الدقيق بين الضوء والحرارة، الذي يظهر على مقياس زمني بالأيام، يحدد ما إذا كانت هذه الغابة الجبلية الحيوية ستستمر في سحب الكربون من الهواء أو ستطلقه عائدة إليه.