لدى دفء الهواء والتربة تأثيرات مختلفة على مخزون الكربون العضوي في التربة

لماذا تهمنا التربة الدافئة لمستقبلنا

معظم كربون العالم ليس في الأشجار أو الهواء، بل محفوظ داخل التربة. مع احترار الكوكب، يسخن كل من الهواء فوق رؤوسنا والأرض تحت أقدامنا، ما يمكن أن يغير كمية الكربون التي تخزنها التربة. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطًا لكنه مهم للمناخ: هل يؤثر دفء الهواء ودفء التربة على هذا الخزان الكامن للكربون بنفس الطريقة، أم يدفعانها في اتجاهات مختلفة؟

نوعان من الاحترار، وقصتان مختلفتان

جمع الباحثون نتائج 327 تجربة ميدانية حول العالم قامت بتسخين النظم البيئية عمدًا، ودمجوها مع نموذج حاسوبي مفصل لعمليات اليابسة. استخدمت التجارب أدوات مختلفة لتسخين البيئة: الغرف المفتوحة من الأعلى دفّأت الهواء المحيط بالنباتات أساسًا، والكابلات الحرارية دفّأت التربة في معظمها، والمشعات تحت الحمراء أثرت على كليهما. عبر جميع المواقع مجتمعة، لم يغير الاحترار في المتوسط مخزون الكربون العضوي في التربة كثيرًا. لكن عندما فرّق الفريق البيانات حسب طريقة التسخين، ظهر نمط. ميّال عادةً أن يترك تسخين الهواء كربون التربة دون تغيير، بينما أدى التسخين المباشر للتربة في كثير من الأحيان إلى خسائر في الكربون المخزون.

كيف يصل الهواء الدافئ إلى داخل الأرض

باستخدام نموذجهم، استكشف الباحثون لماذا يختلف تأثير دفء الهواء عن دفء التربة. وجدوا أن رفع درجة حرارة الهواء لا يترجم دائمًا إلى تربة أكثر دفئًا بنفس القدر. مقدار الحرارة الإضافية التي تصل إلى الأرض يعتمد على كيفية تقسيم الطاقة الواردة بين تسخين الهواء والتبخر. في الأماكن الأكثر رطوبة، يذهب جزء أكبر من الحرارة إلى التبخر، فتسخن التربة أقل. في الأماكن الأكثر جفافًا، يذهب جزء أكبر من الحرارة إلى التسخين الحسي، فتسخن التربة أكثر. أنتج الاحترار الشامل للنظام البيئي، حيث يسخن الهواء والتربة معًا، أكبر ارتفاع متوقع في درجة حرارة التربة لكنه أظهر أيضًا تباينًا واسعًا بين المناخات.

النباتات والماء والميكروبات في مناخ متغير

تتبع النموذج أيضًا كيف يستجوب نمو النباتات وميكروبات التربة. تغير الإنتاج الأولي الصافي، وهو مقياس لمدى ما يلتقطه النبات من الكربون من الهواء ويضيفه إلى اليابسة، في اتجاهات مختلفة عبر المواقع. في المناطق الباردة المحدودة بالطاقة، عزز الاحترار غالبًا نمو النباتات عن طريق تمديد موسم النمو. في المناطق الدافئة بالفعل، دفع الحر الزائد النباتات خارج منطقة الراحة وزاد من تكاليف تنفسها، فمال النمو إلى الانخفاض. كان لتسخين التربة المباشر تأثير ضئيل على نمو النباتات لكنه سرّع تحلل الكربون بواسطة الميكروبات، مما أدى إلى خسائر متسقة في الكربون من الخزان التربوي.

متى تُبطئ التربة الأكثر جفافًا التحلل

كان لتسخين الهواء تأثير أكثر تعقيدًا لأنه غيّر رطوبة التربة بالإضافة إلى الحرارة. زاد الهواء الأكثر دفئًا الطلب على الماء، ما جفف التربة في العديد من المواقع. أرّقت التربة الأكثر جفافًا النباتات وقلّلت مدخلاتها الكربونية إلى الأرض، وهو ما كان سيعني عادةً تقلص مخزون الكربون في التربة. ومع ذلك، نفس الجفاف صعّب أيضًا حياة ميكروبات التربة، التي تحتاج إلى الماء لتحليل المادة العضوية. في بعض المحاكاة، أبطأت هذه الإجهادات المائية نشاط الميكروبات إلى حد بقاء كربون التربة ثابتًا أو حتى ارتفاعه رغم ضعف نمو النباتات. حيث زاد الاحترار في المقام الأول درجة الحرارة دون جفاف قوي، انتصر التحلل الأسرع وفقدت التربة كربونًا.

ما يعنيه هذا لتنبؤات المناخ

تخلص الدراسة إلى أن دفء الهواء والتربة يوجهان كربون التربة بطرق مختلفة، وأن التوازن بينهما يختلف حسب المناخ وظروف الرطوبة. يميل تسخين التربة المباشر إلى تقليص مخزون الكربون في التربة عن طريق تسريع التحلل، بينما يمكن أن يؤدي تسخين الهواء إما إلى تآكل أو حماية كربون التربة اعتمادًا على كيفية تغييره لنمو النباتات وبلل التربة. هذا يعني أن جمع كل تجارب الاحترار معًا، أو تجاهل مدى جفاف التربة، قد يضلل التوقعات المناخية. للتنبؤ بشكل أفضل بمدى الكربون الذي ستطلقه التربة في عالم أكثر دفئًا، يحتاج العلماء إلى التقاط كلٍ من التأثيرات المنفصلة والمشتركة لتسخين الهواء والتربة، وكيف تتكيف الميكروبات والنباتات مع التغيرات في الماء والحرارة.

الاستشهاد: Luo, Z., Ren, J. & Fatichi, S. Air and soil warming have different effects on soil organic carbon storage. Commun Earth Environ 7, 394 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03367-5

الكلمات المفتاحية: كربون التربة, احترار المناخ, رطوبة التربة, تجارب النظم البيئية, دورة الكربون