עלייה ב-CO2 האטמוספרי מפחיתה זמינות חנקן ביערות הבוראליים

מדוע מזון היערות חשוב לכולנו

יערות זוכים לשבחים על כך שהם מושכים מהאוויר פחמן דו-חמצני שמחמם את כדור הארץ. אבל עצים צריכים יותר מפחמן כדי לגדול. כמו יבול בשדה, הם גם תלויים במזינים—ובפרט בחנקן—בקרקע. המחקר הזה שואל שאלה שמתרחבת לתוצאות רחבות: כאשר ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר ממשיך לעלות, האם היערות הבוראליים הצפוניים בעולם נגמרים בחנקן, והאם מחסור כזה עלול בסופו של דבר להחליש את תפקידם כבלם לשינויי האקלים?

מעקב היסטורי בתוך טבעות העץ

כדי לענות על כך, החוקרים פנו לארכיון בלתי שגרתי: אלפי ליבות עצים שנאספו במשך עשורים על-ידי המפקח היערני הלאומי של שוודיה. כל ליבה היא צילינדר צר שנקבע מהגזע ושומר על טבעות שמקליטות גדילה משנה לשנה. הצוות ניתח יותר מ-1,600 ליבות משני מיני יער בוראליים נפוצים—אורן סקוטי (Scots pine) וארז נורווגי (Norway spruce)—משמורות פרוסות ברחבי שוודיה משנות ה-1950 ועד שנות ה-2010. במקום למדוד רק גדילה, הם התמקדו בטביעת אצבע כימית בעץ, היחס בין שתי צורות חנקן. יחס זה, הנכתב כ-δ15N, משתנה באופן עקבי כאשר החנקן במערכת האקולוגית נעשה זמין יותר או פחות, מה שמאפשר למדענים לשחזר את היסטוריית מצב החנקן ביערות במשך כמעט שבעה עשורים.

אות ארצי של חנקן מתדלדל

שוודיה מתאימה במיוחד לפיצול הכוחות הפועלים. מצפון לדרום, המדינה חוצה מדרג של פי ארבע בזמינות חנקן בהפקדה מהאוויר, שנגרמת בעיקר מפעילויות אנושיות כמו שריפת דלקים פוסיליים ושימוש בדשנים. לעומת זאת, ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה כמעט אחיד ברחבי האזור הזה. אם ירידת החנקן ביערות נבעה בעיקר משינויים בזיהום חנקן, המגמות של δ15N היו צריכות להשתנות משמעותית בין אזורים עם זיהום כבד לאזורים נקיים יותר. במקום זאת, החוקרים מצאו כי δ15N בטבעות העץ ירד לאורך הזמן בכל ארבעת אזורי שוודיה, כולל הצפון הרחוק שבו ההפקדה של חנקן תמיד הייתה נמוכה ויציבה יחסית. המגמה היורדת הנרחבת הזו מצביעה על גורם הפועל בכל מקום במקביל—עליית הפחמן הדו-חמצני—ולא רק על שינויים מקומיים בזיהום.

בחינת הסברים מתחרים

כדי לבחון את הסיבות ביתר מחקריות, הצוות השתמש במודלים סטטיסטיים שקישרו בין δ15N בטבעות העץ למספר גורמים סביבתיים: פחמן דו-חמצני באטמוספירה, מדדים שונים של הפקדת חנקן, טמפרטורה ומבנה היער. בעשרות וריאציות של המודלים, הפחמן הדו-חמצני צץ בעקביות כגורם החזוי החזק ביותר ל-δ15N, עם קשר ברור שלילי: ככל שהפחמן הדו-חמצני עלה, δ15N בעץ ירד. להפקדת חנקן ולטמפרטורה היו תפקידים ניתנים לאיתור, אך השפעתם הייתה חלשה בהרבה. ראוי לציין שהסבר מוצע שהתבסס על שינוי בין צורות חנקן באוויר—אמוניום לעומת ניטראט—לא נתמך בידי הנתונים. התוצאות מחזקות את הטענה כי עליית ה-CO2 מהדקת ישירות את מעגל החנקן ביערות הבוראליים, ולא רק מטשטשת את השפעות חקיקת אוויר נקי.

כיצד יותר פחמן יכול למשמעות פחות חנקן

המחקר גם בחן כיצד שינויים בגדילת היער מתקשרים למצב החנקן. נתוני המפקח הלאומי מצביעים על כך שיערות האורן והארז בשוודיה גדלו מהר יותר מאז שנות ה-1950, וצברו יותר עץ בכל שנה. כאשר המחברים השוו מגמות גדילה אלה ל-δ15N, הם מצאו כי מטעים עם העליות החזקות ביותר בגדילה נטו להציג את הירידות הגדולות ביותר ב-δ15N, התאמה לרעיון של "הגבלה פרוגרסיבית של חנקן". במונחים פשוטים, פחמן דו-חמצני נוסף פועל כמו דשן זמני לפוטוסינתזה, מעודד עצים לגדול ולדרוש יותר חנקן. עם הזמן, דרישה מוגברת זו יכולה לעלות על כמות החנקן הזמינה באופן טבעי בקרקע. עצים עלולים להגיב בכך שיפנו יותר סוכרים לשותפיהן השורשיים—הפטריות המיוקריזה—שעוזרות להם לחלץ חנקן אורגני ממאגרים עמוקים או עמידים יותר. אסטרטגיה זו שומרת על הגדילה לפרק זמן, אך גם קושרת יותר חנקן במביומה וברקמת הפטריות, ומפחיתה את הכמות שנותרת בקרקע ובזרמים.

מה המשמעות לכך עבור עתיד האקלים

מאחר שיערות בוראליים מחזיקים חלק בלתי פרופורציונלי ממאגר הפחמן על היבשה בעולם, תגובתם לטווח הארוך לעליית ה-CO2 תקבע כמה מהפליטות שלנו יישארו באטמוספירה. המחקר הזה מראה שכאשר ה-CO2 מטפס, החנקן ביערות אלה נעשה באופן שקט נדיר יותר, אפילו במקומות הרחק מזיהום תעשייתי. המחברים מסכמים כי ירידת זמינות החנקן—שמסומנת בירידת δ15N בטבעות העץ—תגביל באופן גובר את כמות הפחמן הנוספת שהיערות הבוראליים יוכלו לקלוט. עבור הקורא הפשוט, המסר ברור: אין להסתמך על היערות הצפוניים כדי לספוג עוד ועוד את הפליטות שלנו. הזינוק בגדילתם תחת CO2 גבוה מלווה בעלות חבויה של מזון, ומחזק את הדחיפות לצמצם פליטת גזי החממה מן המקור במקום להיענות רק על יכולת היערות לתקן את המצב.

ציטוט: 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

מילות מפתח: יערות בוראליים, פחמן דו-חמצני, מגבלת חנקן, טבעות עץ, מעגל הפחמן הגלובלי