ارتفاع ثاني أكسيد الكربون الجوي يقلل توافر النيتروجين في غابات المناطق الشمالية

لماذا تهم مغذيات الغابات كلّنا

تُحتفى بالغابات غالبًا لقدرتها على سحب ثاني أكسيد الكربون المسبّب للاحترار من الهواء. لكن الأشجار تحتاج أكثر من الكربون لتنمو. مثل المحاصيل في الحقل، تعتمد أيضًا على المغذيات — وخصوصًا النيتروجين — في التربة. تطرح هذه الدراسة سؤالًا يبدو بسيطًا لكنه ذو تبعات بعيدة المدى: مع استمرار ارتفاع ثاني أكسيد الكربون الجوي، هل تعاني غابات العالم الشمالية (البوريال) من نقص في النيتروجين، وهل قد يضعف هذا النقص دورها كفرامل على التغير المناخي؟

تتبع التاريخ داخل حلقات الأشجار

للإجابة عن ذلك، لجأ الباحثون إلى أرشيف غير اعتيادي: آلاف من نوى الأشجار المأخوذة على مدى عقود بواسطة الجرد الوطني للغابات في السويد. كل نواة هي أسطوانة ضيقة محفورة من جذع الشجرة تحفظ الحلقات التي تسجل النمو سنة بسنة. حلّل الفريق أكثر من 1600 نواة من نوعين بورياليين شائعين — الصنوبر الاسكندنافي والتنوب النرويجي — تغطي غاباتًا عبر السويد من خمسينيات القرن العشرين حتى عشرينيات القرن الحادي والعشرين. بدلاً من قياس النمو وحده، ركّزوا على بصمة كيميائية في الخشب، وهي نسبة شكلين من النيتروجين. هذه النسبة، المكتوبة δ15N، تتغير بطريقة متسقة عندما يصبح النيتروجين في النظام الإيكولوجي أكثر أو أقل توفراً، مما أتاح للعلماء إعادة بناء تاريخ حالة النيتروجين في الغابات على مدى ما يقرب من سبعة عقود.

إشارة وطنية لضعف النيتروجين

تُعد السويد مناسبة بشكل خاص لفك تشابك القوى المؤثرة. من الشمال إلى الجنوب، تمتد البلاد عبر تدرج بأرباع في تلوث النيتروجين الجوي، ناتجًا إلى حد كبير عن الأنشطة البشرية مثل حرق الوقود الأحفوري واستخدام الأسمدة. بالمقابل، يكون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي شبه منتظم عبر هذه المنطقة. لو كان تراجع النيتروجين في الغابات يرجع أساسًا إلى تغيرات في تلوث النيتروجين، لكان من المتوقع أن تختلف توجهات δ15N بقوة بين المناطق شديدة التلوث والخفيفة. بدلاً من ذلك، وجد الباحثون أن δ15N في حلقات الأشجار انخفض مع الزمن في جميع المناطق الأربع في السويد، بما في ذلك أقصى الشمال حيث كانت ترسبات النيتروجين منخفضة جدًا ومستقرة نسبيًا. يشير هذا التحول الهابط الواسع النطاق إلى عامل يعمل في كل مكان دفعة واحدة — ارتفاع ثاني أكسيد الكربون — بدلاً من تغيّرات التلوث المحلي وحدها.

اختبار التفسيرات المنافسة

لفحص الأسباب بدقة أكبر، استخدم الفريق نماذج إحصائية ربطت δ15N في حلقات الأشجار بعدة عوامل بيئية: ثاني أكسيد الكربون الجوي، مقاييس مختلفة لترسبات النيتروجين، الحرارة، وبنية الغابة. عبر عدة متغيرات من النماذج، برز ثاني أكسيد الكربون باستمرار كأقوى متنبئ لـ δ15N، بعلاقة سلبية واضحة: كلما ازداد ثاني أكسيد الكربون، انخفضت δ15N في الخشب. لعبت ترسبات النيتروجين ودرجة الحرارة أدوارًا قابلة للرصد، لكن تأثيرهما كان أضعف بكثير. ومن الجدير بالملاحظة أن تفسيرًا مقترحًا يستند إلى تحوّل بين أشكال كيميائية مختلفة للنيتروجين الجوي — الأمونيوم مقابل النترات — لم تؤيده البيانات. تعزز هذه النتائج الاحتمال أن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون يضيّق مباشرة دورة النيتروجين في الغابات البوريالية، بدلاً من أن يكون مجرد قناع لتأثيرات تشريعات الهواء الأنظف.

كيف يمكن أن يعني المزيد من الكربون القليل من النيتروجين

درست الدراسة أيضًا كيف ترتبط تغيرات نمو الغابة بحالة النيتروجين. تظهر بيانات الجرد الوطني أن غابات الصنوبر والتنوب السويدية نمَت بسرعة أكبر منذ خمسينيات القرن العشرين، متراكمة مزيدًا من الخشب سنويًا. عندما قارن المؤلفون هذه توجهات النمو مع δ15N، وجدوا أن القطع التي شهدت أقوى زيادات في النمو كانت تميل إلى إظهار أكبر انخفاضات في δ15N، وهو ما يتوافق مع فكرة «القيود التدريجية على النيتروجين». ببساطة، يعمل زيادة ثاني أكسيد الكربون كمخصب مؤقت لعملية التمثيل الضوئي، مشجعة الأشجار على النمو ومطالبة بمزيد من النيتروجين. مع مرور الوقت، قد تفوق هذه المطالبة المتزايدة كمية النيتروجين المتاحة طبيعيًا في التربة. قد تستجيب الأشجار باستثمار المزيد من السكريات في شركائها الجذريين — الفطريات الجذرية الميكوريزية — التي تساعدها على استخراج النيتروجين العضوي من مخازن أعمق أو أكثر مقاومة. تحافظ هذه الاستراتيجية على استمرار النمو لفترة، لكنها أيضًا تحبس مزيدًا من النيتروجين في الكتلة الحيوية والأنسجة الفطرية، مما يقلل الكمية المتبقية في التربة والجداول.

ما معنى ذلك لمستقبل المناخ

نظرًا لأن غابات البوريال تحتفظ بحصة غير متناسبة من كربون اليابسة في العالم، فإن استجابتها الطويلة الأمد لارتفاع ثاني أكسيد الكربون ستشكل مقدار ما تبقى من انبعاثاتنا في الغلاف الجوي. تُظهر هذه البحث أن مع ارتفاع ثاني أكسيد الكربون، يصبح النيتروجين في هذه الغابات أقل توفراً بهدوء، حتى في أماكن بعيدة عن التلوث الصناعي. يخلص المؤلفون إلى أن تراجع توافر النيتروجين — المشار إليه بانخفاض δ15N في حلقات الأشجار — سيقيد بشكل متزايد مقدار الكربون الإضافي الذي يمكن أن تمتصه غابات البوريال. وبصيغة مبسطة، الرسالة واضحة: لا يمكننا الاعتماد على الغابات الشمالية لامتصاص مزيد متزايدًا من انبعاثاتنا. إن اندفاعة نموها تحت ذروة ثاني أكسيد الكربون تأتي بتكلفة مغذّية خفية، مما يجعل من الضروري أكثر خفض انبعاثات غازات الدفيئة من المصدر بدل الاعتماد على الغابات وحدها لإنقاذنا.

الاستشهاد: Bassett, K.R., Hupperts, S.F., Jämtgård, S. et al. Rising atmospheric CO₂ reduces nitrogen availability in boreal forests. Nature 650, 629–635 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10039-5

الكلمات المفتاحية: غابات بوريال, ثاني أكسيد الكربون, نقص النيتروجين, حلقات الأشجار, دورة الكربون العالمية