Spatially heterogeneous effects of landscape pattern evolution on water yield in the Liaodong Green Economic Zone (China): an integrated InVEST–MGWR analysis

تخيل سطح الأرض كإسفنجة عملاقة حية. بعض أجزاء هذه الإسفنجة سميكة وإسفنجية، مثل غابة كثيفة، بينما أجزاء أخرى صلبة ومسطحة، مثل شارع في مدينة أو حقل محروث. هذه "الإسفنجة" لا تكتفي بالجلوس هناك فحسب؛ بل تمتص المطر، وتحتفظ به، ثم تسمح له بالتدفق كأنهار وجداول. يسمي العلماء هذا "عائد المياه"، وهو كمية المياه العذبة التي ينتجها مجال ما لنستخدمها. لكن الجزء الصعب هو أن الإسفنجة ليست متماثلة. فطريقة تقسيم الأرض إلى أشكال وأحجام مختلفة — مثل لوحة من الرقع المكونة من غابات ومزارع ومدن — تغير كمية المياه التي تتدفق خارجاً. يُسمى هذا "النمط المناظري". تماماً كما يبدو شكل اللغز مختلفاً بناءً على كيفية ترتيب قطعه، فإن المياه المتدفقة عبر منطقة ما تتغير بناءً على ما إذا كانت الأرض عبارة عن كتلة واحدة كبيرة من الأشجار أو مليون قطعة صغيرة متناثرة. إن فهم هذا الارتباط أمر بالغ الأهمية، لأننا إذا أردنا إدارة مياهنا بحكمة، فنحن لا نحتاج فقط لمعرفة كمية المطر التي تسقط، بل نحتاج لمعرفة كيف يتم تنظيم الأرض للتعامل معها.

تتعمق هذه الدراسة في منطقة جميلة وتلالية في الصين تُسمى "منطقة لياودونغ الاقتصادية الخضراء" لتكتشف بالضبط كيف يؤثر تغير شكل الأرض على المياه المتدفقة عبرها. عمل الباحثون كالمحققين، مستخدمين أدوات رقمية لحل لغز دام 20 عاماً من عام 2003 إلى 2023. أولاً، استخدموا برنامجاً حاسوبياً يسمى InVEST (وهو بمثابة آلة حاسبة فائقة الدقة للطبيعة) لرسم خريطة توضح كمية المياه التي أنتجها الإقليم كل عام. بعد ذلك، نظروا في "لوحة الرقع" للأرض، وقاسوا أشياء مثل عدد قطع الغابات الصغيرة مقابل القطع العملاقة. وأخيراً، استخدموا أداة إحصائية خاصة تسمى MGWR. يمكنك التفكير في MGWR كعدسة مكبرة سحرية لا تعطيك إجابة واحدة للخريطة بأكملة؛ بل تقوم بعمل زووم (تكبير) على كل نقطة لترى ما إذا كانت القواعد تختلف هناك. ففي بعض الأماكن، ربما يساعد وجود المزيد من قطع الغابات على تدفق المياه، بينما في أماكن أخرى، قد لا يفعل ذلك.

كشفت التحقيقات عن بضعة أمور رائعة. أولاً، كمية المياه المنتجة في المنطقة كانت ترتفع ببطء على مدار العقدين الماضيين، رغم أنها تتذبذب كثيراً من سنة إلى أخرى، متبعة في الغالب إيقاع الأمطار. إذا نظرت إلى خريطة المياه، فهي تشبه شلالاً يتدفق من الجنوب الشرقي إلى الشمال الغربي: الجبال في الجنوب الشرقي رطبة وتتدفق منها المياه بغزارة، بينما الجنوب الغربي أكثر جفافاً.

لكن القصة الحقيقية تكمن في الأرض نفسها. على مدار العشرين عاماً الماضية، أصبحت المناظر الطبيعية أقل "تقطيعاً". فالقطع الصغيرة والمتناثرة من الأراضي بدأت تندمج لتصبح كتلًا أكبر وأكثر اتصالاً. وجد الباحثون أنه عندما تصبح الأرض أقل تفتتاً وتصبح القطع أكبر، فإن ذلك يساعد بشكل عام في زيادة عائد المياه. ومع ذلك، تتغير القصة اعتماداً على نوع الأرض الذي تنظر إليه.

عندما ركزوا على المزارع، كانت النتائج واضحة: المزيد من قطع الأراضي الزراعية، والمزيد من الحواف، والحقول الزراعية المتناثرة، تعني عموماً عائد مياه أقل. وكأن المزارع تعمل كإسفنجة تمتص الماء قبل أن يتمكن من التدفق خارجاً. ومن ناحب آخر، لعبت الغابات دوراً مختلفاً. فعندما غطت الغابات مساحة أكبر من المناظر الطبيعية، ساعد ذلك عادةً في زيادة عائد المياه. ولكن هنا تكمن المفارقة: حتى بالنسبة للغابات، كان الشكل مهماً. فإذا كانت الغابة مجزأة إلى قطع صغيرة ومتناثرة للغاية، فإنها لم تساعد في توفير المياه بقدر ما تفعل غابة واحدة كبيرة ومتصلة.

الاكتشاف الأكثر أهمية، بفضل تلك العدسة المكبرة السحرية (MGWR)، هو أنه لا توجد قاعدة واحدة تناسب المنطقة بأكملها. إن العلاقة بين شكل الأرض والمياه هي علاقة "متباينة مكانياً"، وهي طريقة معقدة لقول "الأمر يعتمد على مكان وجودك". ففي بعض البقاع، قد يؤدي تغيير معين في نوع الأرض إلى تعزيز المياه، بينما في بقعة أخرى تبعد بضعة أميال فقط، قد يؤدي نفس التغيير إلى خفض إمدادات المياه. تشير الدراسة إلى أنه لإدارة المياه بفعالية في هذه المنطقة، لا يمكننا استخدام خطة واحدة تناسب الجميع. نحن بحاجة للنظر إلى المناظر الطبيعية المحلية كأنها لغز، وفهم أن الحفاظ على الغابات كبيرة ومتصلة يساعد، بينما تقطيع الأراضي الزراعية إلى قطع أصغر قد يضر بإمدادات المياه. يوفر هذا النهج طريقة أفضل لحماية مواردنا المائية من خلال احترام الشكل الفريد للأرض في كل ركن من أركان المنطقة.