“تتذكر” الأشجار الأوقات الأكثر رطوبةً – حيث لم تشهد أمطارًا غزيرة أبدًا، مما يمكن أن يحمي الغابات الشابة اليوم من تغير المناخ

ماذا يحمل المستقبل للغابات في عالم أكثر دفئا وجفافا؟ على مدى السنوات الـ 25 الماضية، ماتت الأشجار بسبب آثار تغير المناخ في جميع أنحاء العالم. وفي أفريقيا وآسيا وأمريكا الشمالية وأمريكا الجنوبية وأوروبا، يؤدي الإجهاد الناجم عن الجفاف، والذي تفاقم بسبب الحرارة، إلى قتل الأشجار التي بقيت على قيد الحياة لعدة قرون.

ربما تكون الأشجار القديمة قد نمت خلال آلاف السنين بأكملها وكانت أكثر رطوبة من العشرين عامًا الماضية. نحن علماء ندرس ديناميكيات الغابات وبيئة النبات وفسيولوجيا النبات. وفي دراسة حديثة، وجدنا أن الأشجار يمكنها أن تتذكر الأوقات التي كانت فيها المياه وفيرة وأن هذه الذاكرة تستمر في تشكيل نموها لسنوات عديدة بعد انتهاء المراحل الرطبة.

يجعلنا هذا البحث متفائلين بأن الأشجار الصغيرة في يومنا هذا، والتي لم تشهد هطول الأمطار في القرن العشرين، لم تشكل بنيتها حول وفرة المياه، وبالتالي قد تكون مجهزة بشكل أفضل للبقاء على قيد الحياة في عالم جاف بشكل مزمن.

ماذا لو سقينا الغابة؟

اعتمدت هذه الدراسة على ما يقرب من 20 عامًا من الأبحاث الحرجية استجابةً لعلامات الإنذار المبكر بفقدان الغابات في التسعينيات في وادي نهر الرون الجاف بجبال الألب السويسرية. في ذلك الوقت، لاحظ العلماء أن أشجار الصنوبر الاسكتلندية التي ظلت صامدة لمدة 100 عام تقريبًا كانت في تراجع وتموت. وتساءلوا عما إذا كان الجفاف أو العوامل المناخية الأخرى هي السبب وراء هذه الخسارة.

للإجابة على هذا السؤال، قام الباحثون في المعهد الفيدرالي السويسري لأبحاث الغابات والثلوج والمناظر الطبيعية بتصميم تجربة بيئية. ولفهم تأثيرات الجفاف، يتعين عليهم ري غابة ناضجة، ومضاعفة هطول الأمطار الطبيعية في فصل الصيف، ثم مقارنة أداء هذه الأشجار الغنية بالمياه مقارنة بتلك التي تتلقى هطول الأمطار الطبيعي فقط.

وقد أظهرت تجربة بفينوالد، التي بدأت في عام 2003، أن الأشجار نجت بمعدلات أعلى في الأراضي المروية. وبعد 17 عامًا من الري، وجد الفريق أن الري لم يساعد الأشجار على البقاء في مراحل الجفاف فحسب، بل زاد أيضًا من معدلات نموها.

الآثار القديمة هي ذكريات الغابات

تعمل الأشجار التي تعاني من الجفاف على تغيير أوراقها وخشبها وجذورها بطرق تهيئها لظروف الجفاف المستمرة. قد يحتوي الخشب تحت الجفاف على خلايا أصغر تكون أقل عرضة للتلف في المستقبل، وقد تزيد الجذور بالنسبة لمساحة الورقة. وتستمر هذه التغيرات الهيكلية بعد مرور الجفاف وتستمر في التأثير على نمو الشجرة وقدرتها على تحمل الإجهاد لسنوات عديدة.

تمثل هذه التأثيرات المتبقية بعد الجفاف، المعروفة باسم “الآثار الموروثة”، ذاكرة بيئية للظروف المناخية الماضية على مستوى الأشجار والغابات. ومع العلم أن الأشجار تحتفظ بذاكرة مستمرة لمراحل الجفاف الماضية، تساءل الباحثون عما إذا كانت قد تظهر أيضًا تغيرات هيكلية استجابةً لفترات الرطب الماضية.

بعد أحد عشر عامًا من بدء الري في فصل الصيف في بفينوالد، توقف العلماء عن ري نصف كل قطعة أرض في عام 2013 لمعالجة هذه المسألة. كانت الأشجار المروية سابقًا، والتي كان عمرها في ذلك الوقت حوالي 120 عامًا، قد شهدت فترة طويلة من الري – ولكن الآن انتهت تلك الأوقات من الوفرة.

هل ستتذكر الأشجار؟ وبعد عقد من الزمن اكتشفنا ذلك.

الأشجار والقطارات ومسرعات الجسيمات

في وقت مبكر من صباح شهر مارس من عام 2023، اجتمع اثنان منا (ألانا تشين وماركوس شواب) في بفينوالد لجمع عينات من الأوراق والأغصان الطازجة جدًا حتى نتمكن نحن وزملائي من النظر إلى الداخل للبحث عن علامات التأثيرات الدائمة لثراء المياه في الماضي.

في الموقع، تسلقنا أبراج الوصول المظلة لجمع أوراق وأغصان الأشجار المزروعة حديثًا من أشجار التحكم التي لم يتم ريها مطلقًا؛ والأشجار التي يتم ريها كل صيف منذ عام 2003؛ والأشجار المروية سابقًا والتي لم تحصل على مياه الري منذ عام 2013.

أخذنا عيناتنا إلى مصدر الضوء السويسري، وهو سنكروترون قوي للغاية – وهو نوع من معجلات الجسيمات التي تنتج حزم الضوء الأكثر كثافة في العالم. هذه المنشأة هي موطن TOMCAT، وهو جهاز أشعة سينية عالي الدقة يسمح لنا بالنظر داخل أوراقنا وأغصاننا دون الإضرار ببنيتها.

استغرق فحص عيناتنا طوال الليل، ولكن عندما خرجنا من المبنى، حصلنا على صور تلتقط كل خلية بتفاصيل رائعة.

ذاكرة الماء

لقد وجدنا أن الأوراق الجديدة للأشجار التي كانت تُروى ذات يوم كانت مختلفة عن الأشجار التي تُروى باستمرار وعن الأشجار التي لم تُروى أبدًا. تقوم الأوراق بعملية التمثيل الضوئي التي تغذي بقاء الشجرة ونموها. وفي داخلها، يمكننا أن نرى إرث وفرة المياه في الماضي، مكتوبًا في حجم الخلايا وشكلها وترتيبها.

وبقراءة هذا التوقيع الخلوي، لاحظنا أنه على حساب الهياكل التي تعمل على تعزيز الإنتاجية، أظهرت الأشجار المروية سابقا كل علامات الإجهاد المائي المزمن ــ حتى أكثر من الأشجار التي لم تروى قط. في تشريحها، رأينا لماذا تنمو هذه الأشجار التي كانت تمر بسهولة لمدة 11 عامًا ممطرة ببطء.

كل خلية في ورقة تأتي مع مقايضة. يجب أن توازن الأشجار بين الاستثمار في عملية التمثيل الضوئي السريع والاستثمارات الأخرى التي تعزز بقاء الأوراق. فبدلاً من بناء الخلايا المستخدمة لحصد ضوء الشمس وشحن السكر إلى بقية الشجرة، أظهرت أوراق الأشجار التي تم ريها كل مؤشر على إجهاد الجفاف الذي يمكن أن نفكر في قياسه.

وبعد حصولها على مياه إضافية لمدة 11 عامًا ثم فقدانها، كانت الأشجار تنتج أوراقًا جديدة صغيرة استثمرت في الغالب في بقائها على قيد الحياة. تم تصميم الأوراق لحماية نفسها من الحشرات والجفاف ولتخزين احتياطيات المياه. ومقارنة بأوراق الأشجار التي لم تعرف الري قط، بدت هذه الأشجار وكأنها كانت في منتصف فترة الجفاف في هذا القرن.

في حين أن ذاكرة الماء هذه قد تبدو سلبية، فمن المحتمل أنها ساعدت الأشجار ذات يوم على “التعلم” من الظروف الماضية للبقاء على قيد الحياة في بيئات متغيرة. ولم تكن الأشجار المروية سابقاً تعلم أن الإنسان قد لعب عليها خدعة. وكما هو الحال مع الأشجار التي تعاني من تغير المناخ، لم يكن لديها أي وسيلة لمعرفة أن المياه لن تعود.

عندما تتعرض الأشجار لحدث جفاف، فإن التعافي يمكن أن يعني الوصول إلى حالة “طبيعية جديدة”، حيث تكون مستعدة للبقاء على قيد الحياة في الجفاف التالي، مع خلايا أصغر وأقل عرضة للخطر واحتياطيات متزايدة من الطاقة من أجل “الادخار” لفترات الجفاف المستقبلية. قد يكون لديهم جذور أعمق أو مجموعة أصغر من الأوراق لدعمهم، مما يساعدهم على الاستعداد لبيئة غير مستقرة.

أردنا أن نعرف ما إذا كان الأمر نفسه ينطبق على الأشجار التي شهدت وفرة في المياه. هل كانوا ينتظرون في محنة عودة المياه؟

الأوقات الصعبة قد تصنع أشجارًا قاسية

في بعض الغابات المعتدلة، مثل تلك التي درسناها في سويسرا، عرفت الأشجار القديمة ذات يوم مستويات من وفرة المياه التي اختفت الآن، وذلك بفضل تغير المناخ. ربما تكون هذه الوفرة الماضية قد أدت إلى تثبيت التغيرات الهيكلية والجينية في الأشجار التي لا تتوافق مع عالم اليوم الأكثر جفافاً. إذا كان هذا صحيحا، فإن بعض أحداث موت الأشجار العالمية المدمرة اليوم قد تكون، جزئيا، بسبب الآثار الموروثة لوفرة المياه في الماضي.

ولكن في أغلب الغابات المعتدلة في العالم، تمكنت المجموعة الحالية من أشجار الغابات الصغيرة ــ تلك التي نبتت خلال السنوات الخمس عشرة إلى العشرين الماضية ــ من ترسيخ وجودها في ظل ظروف كانت تعتبر ذات يوم جفافاً مزمناً. تلك الأشجار الصغيرة، التي نجت من فترة جفاف لا نهاية لها، ستشكل غابات المستقبل.

وإجمالاً، فقد أتاحت لنا ملاحظاتنا في بفينوالد مجالاً للأمل في أن الأشجار الصغيرة التي تأخذ مكانها حاليًا في العديد من الغابات في جميع أنحاء العالم قد تكون أكثر استعدادًا للتعامل مع العالم الذي شكله البشر. لقد جهزتهم التغيرات المناخية في العقود الأخيرة لأوقات عصيبة، دون أن تبقى لهم ذاكرة المياه.

تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: ألانا تشين، كال بولي هومبولت ; جانيكي هيلي ريس لامبرز, المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا زيوريخو ماركوس شواب، المعهد الفيدرالي السويسري لأبحاث الغابات والثلوج والمناظر الطبيعية (WSL)

اقرأ المزيد:

تتلقى Alana Chin التمويل من Save the Redwoods League.

يتلقى ماركوس شواب تمويلًا من المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم، والمعهد الفيدرالي السويسري لأبحاث الغابات والثلوج والمناظر الطبيعية، والمعهد التقني الفدرالي العالي في لوزان.

لا يعمل Janneke Hille Ris Lambers لدى أي شركة أو مؤسسة أو يستشيرها أو يمتلك أسهمًا فيها أو يتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينه الأكاديمي.