توفر لنا النباتات الوقت لإبطاء تغير المناخ - لكنها لا تكفي لإيقافه. وهذا يعني أن على المجتمع الدولي أن يعمل جاهداً لوقف الانبعاثات الكربونية.
أظهر بحث جديد من مختبر بيركلي وجامعة كاليفورنيا في بيركلي أن النباتات تقوم بعملية التمثيل الضوئي بشكل أكبر استجابةً للزيادة في غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
نظراً لأن النباتات تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتحولها إلى غذاء، فإن الغابات والنظم البيئية المماثلة الأخرى تعتبر من أهم الأحواض الماصة للكربون على كوكب الأرض (بالوعات للكربون). في الواقع، جعلت الولايات المتحدة والعديد من البلدان الأخرى التي شاركت في مؤتمر الأمم المتحدة لتغير المناخ الشهر الماضي الحلول القائمة على الطبيعة سمة مهمة لإطار عمل التخفيف من ثاني أكسيد الكربون بموجب اتفاقية باريس.
نظراً لأن الأنشطة البشرية تتسبب في انبعاث المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فقد ناقش العلماء ما إذا كانت النباتات تستجيب أكثر عن طريق التمثيل الضوئي وتمتص المزيد من ثاني أكسيد الكربون أكثر مما تفعل بالفعل - وإذا كان الأمر كذلك، فهل هو قليل أم كافٍ. الآن، استخدم فريق دولي من الباحثين بقيادة مختبر لورانس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) وجامعة كاليفورنيا في بيركلي منهجية جديدة تجمع بين الاستشعار عن بعد والتعلم الآلي ونماذج المحيط الحيوي الأرضية، ليجدوا أن النباتات تقوم بالفعل بعملية التمثيل الضوئي أكثر من ذي قبل، لتصل إلى 12%. زيادة في التمثيل الضوئي العالمي عما كان عليه بين عامي 1982 و 2020. في نفس الفترة الزمنية، نمت تركيزات ثاني أكسيد الكربون العالمية في الغلاف الجوي بنحو 17%، من 360 جزء في المليون (جزء في المليون) إلى 420 جزء في المليون.
تُترجم الزيادة البالغة 12% في التمثيل الضوئي إلى 14 بيتاغرام من الكربون الإضافي الذي تخرجه النباتات من الغلاف الجوي كل عام، وهو ما يعادل تقريباً الكربون المنبعث في جميع أنحاء العالم من حرق الوقود الأحفوري في عام 2020 وحده. لا يتم تخزين كل الكربون المأخوذ من الغلاف الجوي من خلال عملية التمثيل الضوئي في النظم البيئية، حيث يتم إطلاق الكثير لاحقاً مرة أخرى إلى الغلاف الجوي من خلال التنفس، لكن الدراسة تشير إلى وجود صلة مباشرة بين زيادة التمثيل الضوئي وزيادة تخزين الكربون العالمي. نُشرت الدراسة في مجلة Nature.
قال تريفور كينان، عالم مختبر بيركلي، المؤلف الرئيسي للدراسة: هذه زيادة كبيرة جداً في عملية التمثيل الضوئي، لكنها لا تقترب كثيراً من إزالة كمية ثاني أكسيد الكربون التي نضعها في الغلاف الجوي. إنه لا يوقف تغير المناخ بأي وسيلة، لكنه يساعدنا على إبطائه.
قياس التمثيل الضوئي
نظراً لأن ثاني أكسيد الكربون يبقى في الغلاف الجوي لعقود أطول من غازات الدفيئة الأخرى التي تؤدي إلى الاحتباس الحراري، فإن الجهود المبذولة للحد منه ضرورية للتخفيف من تغير المناخ. تقوم التربة والنباتات، من خلال عملية التمثيل الضوئي بعزل ما يقرب من ثلث انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي من حرق الوقود الأحفوري في كل عقد من الزمن.
أثناء عملية التمثيل الضوئي، تفتح النباتات مسامات صغيرة على أسطح أوراقها لامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء وإنتاج طعامها. لقياس نشاط التمثيل الضوئي هذا، يمكن للعلماء وضع ورقة في غرفة مغلقة وتحديد مستويات ثاني أكسيد الكربون المتساقطة في الهواء بالداخل. ولكن من الأصعب بكثير قياس كمية ثاني أكسيد الكربون التي تمتصها غابة بأكملها.
من خلال مبادرات مثل AmeriFlux، وهي شبكة من مواقع القياس ينسقها مشروع إدارة AmeriFlux التابع لوزارة الطاقة في مختبر بيركلي، قام العلماء من جميع أنحاء العالم ببناء أكثر من 500 برج للأرصاد الجوية الدقيقة في الغابات والأنظمة البيئية الأخرى لقياس تبادل غازات الاحتباس الحراري بين الغلاف الجوي والغطاء النباتي والتربة. في حين أن أبراج التدفق هذه يمكن أن تساعد في تقدير معدلات التمثيل الضوئي، إلا أنها باهظة الثمن وبالتالي محدودة في تغطيتها الجغرافية، وقد تم نشر القليل منها على المدى الطويل.
يفسر هذا سبب اعتماد العلماء على صور الأقمار الصناعية لرسم خريطة لمساحة الأرض الخضراء وبالتالي المغطاة بالنباتات، مما يسمح لهم باستنتاج نشاط التمثيل الضوئي العالمي. ولكن مع ارتفاع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فإن تلك التقديرات التي تعتمد فقط على الخضرة تصبح إشكالية.
دروس من التاريخ
يمكن أن تلتقط صور الأقمار الصناعية اللون الأخضر الإضافي لحساب نباتات الأوراق الإضافية التي تم إخمادها بسبب النمو المتسارع. لكنها غالباً لا تأخذ في الحسبان زيادة كفاءة كل ورقة في التمثيل الضوئي. أيضاً، لا تزيد هذه الكفاءة بنفس معدل تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
الجهود السابقة لتقدير كيفية استجابة معدلات التمثيل الضوئي لتركيزات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة وجدت نتائج متباينة على نطاق واسع، من تأثيرات قليلة إلى معدومة على النهاية المنخفضة، إلى تأثيرات كبيرة جداً على النهاية العليا.
قال كينان، وهو أيضاً أستاذ مساعد في قسم العلوم البيئية والسياسة والإدارة في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: من المهم حقاً فهم هذا التباين في الحجم. إذا كانت الزيادة في (التمثيل الضوئي) صغيرة، فقد لا يكون لدينا بالوعة الكربون التي نتوقعها.
لذلك اتخذ كينان وفريقه من الباحثين نهجاً جديداً: لقد نظروا إلى الوراء ما يقرب من ثلاثة عقود لدراسة تقديرات بالوعات الكربون التي أجراها مشروع الكربون العالمي. قارنوا هذه التوقعات مع صور الأقمار الصناعية للأرض التي التقطت بين عامي 1982 و 2012 والنماذج التي تستخدم تبادل الكربون بين الغلاف الجوي والأرض لعمل تقديرات بالوعة الكربون.
وقال: تقديرنا للزيادة بنسبة 12 في المائة يأتي في منتصف التقديرات الأخرى. وأثناء عملية إنشاء تقديراتنا، سمح لنا بإعادة فحص التقديرات الأخرى وفهم سبب كونها كبيرة أو صغيرة بشكل مفرط. أعطانا ذلك الثقة في نتائجنا.
بينما تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية حماية النظم البيئية التي تساعد حالياً في إبطاء معدل تغير المناخ، يلاحظ كينان أنه من غير الواضح إلى متى ستستمر الغابات في أداء هذه الخدمة.
وقال: لا نعرف ماذا سيخبئ المستقبل فيما يتعلق بكيفية استمرار النباتات في الاستجابة لزيادة ثاني أكسيد الكربون. نتوقع أن يتشبع في وقت ما، لكننا لا نعرف متى أو إلى أي درجة. عند تلك النقطة سيكون لبالوعات الأرض قدرة أقل بكثير لتعويض انبعاثاتنا. لكن ومع ذلك تبقى أحواض الأراضي أو بالوعات الكربون الطبيعية حالياً الحل الوحيد القائم على الطبيعة الذي نمتلكه في مجموعة أدواتنا لمكافحة تغير المناخ.
-----