تزايد قيود الموارد الناجمة عن نمو ميكروبي متسارع يُضعف الاستجابة لثاني أكسيد الكربون المرتفع في غابة ناضجة

لماذا لا يضمن الكربون الإضافي في الهواء نموًا أكبر للغابات

مع ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، يأمل كثيرون أن تنمو الغابات أسرع وتمتص المزيد من هذا الكربون الزائد، مما يبطئ تغير المناخ. لكن الغابات لا تعيش على الكربون وحده. فهي تحتاج أيضًا إلى عناصر غذائية من التربة، وتشارك هذه العناصر مع مجتمعات ميكروبية واسعة. تستكشف هذه الدراسة ما يحدث في غابة أوكالبتوس أسترالية ناضجة عندما يتزايد تركيز CO2 في الهواء لمدة عقد من الزمن، كاشفةً أن ميكروبات التربة الجائعة يمكنها خنق قدرة الغابة على حبس الكربون.

تجربة غابية في العالم الحقيقي

للتجاوز التجارب القصيرة والنباتات في الأواني، استخدم الباحثون تجربة خارجية كبيرة تُسمى EucFACE في غابة أوكالبتوس أصلية في أستراليا. هناك، تحيط حلقات معدنية ضخمة بقطع من الغابة وتطلق بلطف CO2 إضافيًا في الهواء لرفع التركيزات إلى مستويات متوقعة في أواخر هذا القرن، بينما تبقى الحلقات القريبة عند المستويات الحالية. التربة في هذا الموقع فقيرة بالفسفور، وهو عنصر غذائي أساسي لنمو النبات. أظهرت أعمال سابقة أن CO2 الإضافي عزز في البداية التركيب الضوئي في الأشجار، لكن كتلتها الحيوية لم تزد كثيرًا، وكان الكربون المضاف يُعاد في الغالب إلى الهواء من التربة عن طريق التنفس. شكّ العلماء في أن ميكروبات التربة قد تحتكر الفسفور وتقيّد نمو الأشجار، لكنهم احتاجوا اختبارات مباشرة لكيفية استجابة هذه الميكروبات لنقص الكربون والمغذيات.

اختبار ما ينقص ميكروبات التربة

جمع الفريق تربة من الحلقات ذات CO2 العادي والحلقات ذات CO2 المرتفع بعد عشر سنوات من المعالجة. في المختبر، أجروا نوعين من التجارب. أولًا، أضافوا مجموعات مختلفة من الكربون والنيتروجين والفسفور إلى الترب على فترات قصيرة وقيّموا مدى سرعة نمو الميكروبات وتنفسها. إن حدثت طفرة في النمو بعد إضافة معينة فهذا يكشف عن المورد الأكثر ندرة. ثانيًا، أداروا تجربة أطول مدتها ستة أسابيع أضافوا فيها كميات كبيرة من فتات الأوراق، مع أو بدون نيتروجين وفسفور إضافيين، لرصد كيف استجابت ميكروبات التربة مع الزمن من حيث النمو والنشاط الإنزيمي وتخزين المغذيات.

الميكروبات تتعطش للكربون أولًا، ثم للفسفور

على عكس التوقعات لمثل هذه الغابة الفقيرة بالفسفور، وُجد أن نمو الميكروبات كان محدودًا بشكل رئيسي بالكربون وفِي المرتبة الثانية بالفسفور. بعبارة أخرى، كان مفككو المواد العضوية في التربة مقيدين أساسًا بنقص الكربون سهل الاستخدام، رغم أن النباتات نفسها كانت مقيَّدة بانخفاض الفسفور. أدت إضافة الكربون وفتات الأوراق إلى تحفيز قوي لنمو الميكروبات، وزاد الجمع بين هذه المدخلات والفسفور من التأثير، مما أكد أن كلا الموردين مهمان. والمفاجئ أن التعرض طويل الأمد إلى CO2 المرتفع جعل هذه القيود أقوى: أظهرت الميكروبات في الترب ذات CO2 المرتفع استجابة نمو أكبر عندما زودت بالكربون والفسفور، مما يدل على أنها أصبحت أكثر حرمانًا من كلا الموردين.

ميكروبات أسرع نموًا، وتركيبة مجتمعية متشابهة

لماذا تصبح الميكروبات أكثر محدودية بالكربون بينما يتدفق المزيد من كربون النبات إلى التربة تحت CO2 المرتفع؟ يقترح المؤلفون أن إفرازات الجذور الإضافية وفتات النبات تفضّل الميكروبات «السابقة للغنى» (copiotrophic)—وهي كائنات تنمو بسرعة عندما تكون الموارد متاحة لكنها تتطلب وقودًا كبيرًا للحفاظ على هذا الوتيرة. دعمت القياسات هذه الفكرة: كانت معدلات النمو الميكروبي الإجمالية أعلى تحت CO2 المرتفع، يقودها في الغالب البكتريا، بينما تغير التنفس والكتلة الحيوية الإجمالية والتركيب المجتمعي العام قليلًا. أصبحت الإنزيمات المتخصصة في استخراج الكربون والفسفور من المادة العضوية أكثر بروزًا، مما يشير إلى أن الميكروبات استثمرت جهدًا أكبر في الحصول على هذه الموارد النادرة. في الوقت نفسه، حبست الميكروبات الفسفور بكفاءة داخل كتلها الحيوية عندما كان متاحًا، مما شدّ الحلقة المحلية لدورة المغذيات.

ماذا يعني هذا لتخزين الكربون في الغابات

الصورة التي تظهر هي لغابة ناضجة حيث يغذي CO2 الجوي الإضافي مزيدًا من الكربون إلى التربة، لكن هذا يسرع بالأساس مجتمعًا ميكروبيًا سريع النمو يتعطش لكل من الكربون والفسفور. تستهلك هذه الميكروبات بسرعة الفتات الطازج، وتستخرج المغذيات من المادة العضوية الأقدم، وتحوّل الفسفور إلى مركبات غير متاحة في خلاياها. ونتيجة لذلك، يتبقى فسفور أقل للأشجار، ويُعاد الكثير من الكربون الوارد بسرعة إلى الغلاف الجوي بدلاً من تخزينه في الخشب أو في مخازن التربة طويلة الأمد. للقراء غير المتخصصين، الخلاصة هي أن رفع CO2 لا يضمن أن الغابات ستحبس مزيدًا من الكربون. بل إن الصراع الخفي على المغذيات بين الجذور والميكروبات يمكن أن يضعف دور الغابة كمخزن للكربون على المدى الطويل، خصوصًا في النظم البيئية الأقدم والفقراء بالفسفور.

الاستشهاد: Yuan, M., Macdonald, C.A., Hicks, L.C. et al. Strengthened resource limitation driven by accelerated microbial growth dampens response to elevated CO₂ in a mature forest. Commun Earth Environ 7, 261 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03365-7

الكلمات المفتاحية: ثاني أكسيد الكربون المرتفع, الميكروبات التربة, الكربون في الغابات, نقص الفسفور, EucFACE