تأثير زيادة استمرار فترات الجفاف والأمطار المتعاقبة على ميكروبات تربة المراعي يزداد مع الزمن

لماذا تهم تغيرات الطقس تحت السطح

عندما نتحدث عن تغير المناخ، غالبًا ما نتخيل محاصيل ذابلة أو أنهارًا غارقة أو حرارة قاسية. ومع ذلك، هناك دراما أهدأ تتكشف تحت أقدامنا، حيث تساعد مجتمعات واسعة من الميكروبات في التربة على تغذية النباتات وإعادة تدوير المغذيات وتخزين الكربون. تستكشف هذه الدراسة كيف تعيد ميزة بسيطة لكنها مهمة في مناخ متغير — فترات أطول من الطقس الجاف أو الرطب — تشكيل تلك المجتمعات الخفية في التربة عبر الزمن في نظم المراعي.

فترات جفاف ورطوبة أطول كالوضع الطبيعي الجديد

رصد العلماء أنه في العديد من المناطق المعتدلة، أصبح الطقس أكثر «استمرارية»: فترات الجفاف وفترات الأمطار تستمر لفترة أطول قبل أن تتغير. بدلاً من مجرد تغير طفيف في كمية هطول الأمطار السنوية، تواجه النُظُم البيئية الآن موجات جفاف ممتدة تتبعها فترات تشبع طويلة، ثم تعود وتكرر الدورة. وبما أن توفر الماء يتحكم بقوة في كيفية تنفس الحياة في التربة ونموها وتحلل المادة العضوية، أراد الباحثون معرفة كيف تؤثر مثل هذه الأنماط المطولة من الطقس على ميكروبات التربة عبر فترات زمنية أطول وعلى مدار دورات جافة–رطبة متعددة.

حقل تجريبي مُحكَم لطقس المستقبل

لمعالجة هذا السؤال، أنشأ الفريق مجتمعات مراعي في حاويات خارجية كبيرة مملوءة بتربة رملية وزُرعت بأنواع شائعة من نباتات المراعي المعتدلة. ثم فرضوا ثمانية أنماط ري مختلفة، جميعها تلقت نفس المقدار الإجمالي من الماء لكن بإيقاعات مختلفة تمامًا: بعضها تتبدل بين الجفاف والرطوبة يوميًا أو كل بضعة أيام، بينما تبقى أخرى جافة أو رطبة لما يصل إلى 60 يومًا في المرة قبل التبديل. تحاكي هذه الأنماط طيفًا من الظروف الحالية إلى طقس محتمل في المستقبل أكثر استمرارية. استمر التجريب موسمين نمو، وأُخذت عينات من التربة ثلاث مرات — بعد نحو أربعة أشهر، ثم في منتصف الموسم الثاني، ومرة أخرى في النهاية. في كل عينة، قيّم الفريق تكوين مجتمعات البكتيريا والفطريات باستخدام تسلسل الحمض النووي، إلى جانب نمو النبات ورطوبة التربة.

المجتمعات الميكروبية تنجرف بعيدًا مع مرور الوقت

أوضح نمط برز أن تأثير استمرارية الطقس ازداد مع الزمن. في الموسم الأول، كانت الاختلافات في المجتمعات الميكروبية بين أنماط الري المختلفة متواضعة. في السنة الثانية، أصبحت البكتيريا والفطريات تحت أنماط الجفاف–الرطوبة المختلفة مميزة بشكل أكبر بكثير عن بعضها البعض. هذا يشير إلى أن الميكروبات لا تعيد تنظيم نفسها فورًا عندما تتغير أنماط الطقس؛ بدلًا من ذلك، تعمل الفترات الطويلة والمتكررة من الجفاف أو الرطوبة على تصفية الأنواع القادرة على التحمل، مما يؤدي تدريجيًا إلى مجتمعات مختلفة بشكل متزايد عبر المعالجات. في الوقت نفسه، انخفضت كتلة النبات الحيوية في السنة الثانية وأصبحت أقل حساسية لنمط الري، على الأرجح لأن العناصر المغذية أصبحت أكثر تقييدًا. ومع فقدان النباتات للحيوية، يبدو أن قدرتها على عزل ميكروبات التربة عن ضغوط المناخ ضعفت، ما أتاح لتأثيرات استمرارية الطقس أن تظهر بقوة أكبر.

الاستقرار والذاكرة واستراتيجيات ميكروبية مختلفة

درس الباحثون أيضًا مدى تغير المجتمعات الميكروبية عبر الزمن داخل كل نمط ري. بالنسبة لمعظم الميكروبات، أصبحت التقلبات الزمنية بين تواريخ العينة أصغر مع ازدياد طول فترات الجفاف أو الرطوبة، مما يشير إلى أن الضغوط القوية والمستقرة تُفضّل مجموعة من الكائنات الصامدة التي تتغير قليلًا بعد استقرارها. يتوافق هذا مع فكرة «الذاكرة» البيئية: بعد تكرار حالات الجفاف، تهيمن أنواع مقاومة للجفاف على المجتمعات وتصبح أقل تأثرًا بالأحداث اللاحقة. لم تتصرف البكتيريا والفطريات بشكل متماثل، مع ذلك. أظهرت البكتيريا، بنموها السريع وأزواج حياتها القصيرة، أنماطًا أكثر تعقيدًا وكانت حساسة بشكل خاص لما إذا كانت التربة مأخوذة في نهاية مرحلة جافة أم رطبة. أما الفطريات، التي تميل للنمو ببطء أكبر وتكوين خيوط مقاومة للجفاف، فتكيفت بشكل أكثر تدريجيًا وتأثرت أقل بالحالة الرطبة أو الجافة الفورية عند أخذ العينة، بل عكست بدلاً من ذلك ظروفًا على مدى أمد أطول.

ماذا يعني هذا للمراعي والمناخ

بشكل عام، تُظهر الدراسة أنه مع تمدد فترات الجفاف والرطوبة بسبب تغير المناخ، يمكن لاستمرارية الطقس الناتجة أن تعيد تشكيل العالم الخفي لميكروبات التربة في المراعي تدريجيًا ولكن بشكل حاسم. مع مرور الوقت، تصبح المجتمعات أكثر اختلافًا عبر أنظمة الطقس لكنها أقل قابلية للتغير داخل نظام معين، لا سيما عندما يتراجع نمو النباتات. وبما أن هذه الميكروبات تقوم بدور أساسي في تدوير المغذيات وإنتاجية النباتات وتخزين الكربون في التربة، فقد يكون لمثل هذه التحولات عواقب بعيدة المدى على كيفية عمل نظم المراعي في مناخ أكثر تقلبًا. وبينما استخدم هذا التجريب حاويات مُتحكَّمًا فيها، تشير النتائج إلى رسالة مهمة: ليس فقط مقدار المطر الذي يهطل هو المهم، بل أيضًا كيف يتم توزيعه زمنياً سيحدد صحة التربة ومرونتها في المستقبل.

الاستشهاد: Li, L., Radujković, D., Nijs, I. et al. Effect of increasing persistence of alternating drought and rainfall events on grassland soil microbes intensifies over time. Commun Earth Environ 7, 340 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03355-9

الكلمات المفتاحية: ميكروبات التربة, أنظمة المراعي البيئية, الجفاف والأمطار, تغير المناخ, استمرارية الطقس