تحولات مكوّنات التنفّس الأرضي وحساسيته لدرجة الحرارة بعد تحويل الغابات الطبيعية

لماذا التغيرات تحت الأشجار مهمة

عندما تُزال غابة أو تُعاد زراعتها، تكون التغييرات الأكثر وضوحًا هي الأشجار المفقودة. أقل وضوحًا هي التحولات في الظلام تحت سطح التربة، حيث تتنفّس الجذور والكائنات الدقيقة باستمرار ثاني أكسيد الكربون. هذا النشاط الخفي، المسمّى تنفّس التربة، يشكّل جزءًا رئيسيًا من دورة الكربون على الكوكب. فهم كيفية استجابته عندما تتحول الغابات الطبيعية إلى مزارع أو مراعي أو مزارع شجرية يساعدنا على تقدير كيف تؤثر اختيارات استخدام الأراضي على المناخ عبر عقود.

التربة التي تتنفّس ومن أين يأتي الكربون

تطلق التربة ثاني أكسيد الكربون بطريقتين رئيسيتين. تستخدم جذور النباتات الطاقة والأكسجين وفي هذه العملية تطلق الكربون، بينما تحلّل العديد من الكائنات الدقيقة الأوراق والمواد العضوية الميتة، مما ينتج أيضًا ثاني أكسيد الكربون. جمعت الدراسة نتائج من 452 قياسًا مزدوجًا عبر 164 موقعًا ميدانيًا حول العالم، دائمًا بمقارنة الغابات الطبيعية بالأراضي المحوّلة القريبة تحت مناخ مشابه. سمح ذلك للمؤلفين بفصل جزء الجذور من تنفّس التربة عن جزء الميكروبات ومعرفة كيفية استجابة كل منهما عندما تُستبدل الغابات الطبيعية.

ماذا يحدث عندما تصبح الغابات حقولًا أو مراعي

عبر جميع المواقع، كان إجمالي تنفّس التربة أقل بنحو 7 في المئة بعد تحويل الغابات الطبيعية. جاء معظم هذا الانخفاض من نشاط الجذور، الذي انخفض بأكثر من ربع، ما يعكس فقدان الجذور الحيّة عندما تُزال الأشجار. أما التنفّس الميكروبي فلم يُظهر تغييرًا عالميًا ثابتًا، رغم أنه انخفض بشدّة في بعض الأراضي الزراعية. نوع استخدام الأرض الجديد كان مهمًا جدًا. أدى تحويل الغابات إلى الزراعة أو المراعي إلى أكبر خفض في تنفّس التربة، بينما كانت التحولات إلى غابات ثانوية أو مزارع شجرية تميل إلى إبقاء تنفّس التربة الإجمالي أقرب إلى مستويات الغابات السليمة.

كيف يغيّر الدفء تنفّس التربة عبر الزمن

يزداد تنفّس التربة مع ارتفاع درجات الحرارة، وغالبًا ما يصف العلماء ذلك برقم يبيّن مقدار الزيادة في التنفّس لكل زيادة قدرها 10 درجات مئوية. وجدت الدراسة أنه عمومًا لم تتغير حساسية الحرارة كثيرًا عندما جُمعت جميع أنواع التحويل معًا. لكن التحويلات إلى الزراعة والمراعي برزت بوضوح، حيث أظهرت حساسية حرارية أعلى، خصوصًا للنشاط الميكروبي. في هذه الأنظمة، تقلُّ مدخلات الكربون من النباتات ويصبح ما تبقى من المادة العضوية أصعب في التحلل، لذا يستجيب الميكروبات بقوة أكبر للدفء. في الوقت نفسه، يؤدي اقتلاع الغابات عادةً إلى تدفئة التربة، مما يعادل جزئيًا فقدان الكربون الناتج عن انخفاض نشاط الجذور.

صدَمات قصيرة الأمد وتعافي طويل الأمد

لم تكن التغيرات بعد تحويل الغابات دائمة. مباشرة بعد التحويل، انخفض تنفّس التربة بنحو عشر بالمئة، بينما ارتفعت حساسية الحرارة، ما يعني أن تنفّس التربة أصبح أكثر تجاوبًا مع الاحترار. استمرت هذه التحولات لنحو 30 عامًا. بعد ذلك، تعافى تنفّس التربة ببطء وأصبح مماثلًا إحصائيًا لتنفّس الغابات القريبة بحوالي 50 سنة، بينما عادت حساسية الحرارة إلى المستويات السابقة بعد نحو 40 سنة. كان التعافي مدفوعًا بشكل رئيسي بعودة الجذور مع إعادة نمو الغطاء النباتي، في حين بدا أن التنفّس الميكروبي مُسحَب في اتجاهين متعاكسين بفعل فقدان كربون التربة وتدفئة التربة.

صفات التربة التي تشكّل الاستجابة

استخدم المؤلفون نماذج إحصائية لاختبار أي العوامل البيئية فسرت أفضل التباينات في الاستجابات التي رصدوها. كان فقدان الكربون العضوي في التربة وزيادة درجة حرارة التربة أقوى المحركات لتغيرات إجمالي تنفّس التربة. أما حساسية الحرارة فاعتمدت أكثر على خصائص التربة الأولية. أظهرت التُرَب ذات نسبة طين أقل ودرجة حموضة أعلى زيادات أكبر في الحساسية الحرارية، على الأرجح لأن مادتها العضوية أقل حمايةً فيزيائيًا ومجتمعاتها الميكروبية يهيمن عليها البكتيريا التي تميل للاستجابة بقوة أكبر للاحتباس الحراري.

ماذا يعني هذا للتفكير في المناخ

تظهر الدراسة أن تحويل الغابات الطبيعية إلى استخدامات أرضية أخرى له آثار معقدة لكنها متوقعة على كيفية تخزين التربة للكربون وإطلاقه. في العقود الأولى بعد التحويل، عادةً ما تتنفّس التربة أقل إجمالًا لكنها تصبح أكثر استجابة لدرجة الحرارة، خاصة في الأراضي الزراعية والمراعي. مع مرور الوقت، يعود تنفّس التربة وحساسيتها للاحتباس الحراري إلى مستويات أقرب لتلك في الغابات، لا سيما مع عودة الغطاء النباتي. وبما أن هذه الأنماط تعتمد على نوع استخدام الأرض وظروف التربة المحلية، يجادل المؤلفون بأن نماذج المناخ ينبغي أن تتعامل مع تنفّس التربة واستجابته للحرارة كقيم مرنة ومحددة للمكوّنات بدلًا من أرقام ثابتة. سيوضح ذلك بصورة أفضل كيف تشكل اختيارات استخدام الأراضي اليوم الكربون والمناخ في المستقبل.

الاستشهاد: Fan, R., Li, X., Fang, C. et al. Component-specific shifts in soil respiration and its temperature sensitivity following natural forest conversion. Commun Earth Environ 7, 459 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03449-4

الكلمات المفتاحية: تنفّس التربة, تحويل الغابات, تغيير استخدام الأراضي, كربون التربة, حساسية الحرارة