الأقمار الصناعية تفيد في التنبؤ بدور النباتات المستقبلي في احتجاز الكربون.. تتبع دورة الكربون مع تغير المناخ

استخدم باحثون صور الأقمار الصناعية وأجهزة الاستشعار الميدانية لتقدير التغيرات العالمية في نمو أوراق النبات بسبب الاحتباس الحراري.

وجد الباحثون أن التغييرات في “التخضير”، أو كمية أوراق النباتات التي يمكن أن تنتجها النباتات، ستلعب دورًا مهمًا في كمية ثاني أكسيد الكربون التي تلتقطها النباتات وتخزنها.

أكد المؤلف المشارك في الدراسة جوش جراي، الأستاذ المشارك في الغابات والموارد البيئية في ولاية نورث كارولاينا “بينما نعمل على توقع المناخ المستقبلي، فإن السؤال الكبير هو: ماذا سيحدث للنباتات، أحد أكبر مخازن الكربون على الأرض؟”

كيفية تدوير الكربون بين النباتات والغلاف الجوي

وأضاف “نعلم أن درجات الحرارة سترتفع، وأن موسم النمو سيكون أطول في معظم الأماكن، ولكن هناك الكثير من الأمور المجهولة حول كيفية تأثير ذلك على كيفية تدوير الكربون بين النباتات والغلاف الجوي، تسمح لنا نتائجنا الجديدة بأن نكون أكثر ثقة بشأن ما ستكون هذه التغييرات.

بالإضافة إلى تغيير توقيت الفصول وطولها، قال جراي، إن تغير المناخ يعني أيضًا نمو نباتات جديدة في بعض المناطق، يمكن للتغيرات في المناخ أن تسهم أيضًا في ما يسمونه “اللون البني”، بالإضافة إلى ذلك، قال جراي إن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تتداخل مع عملية التمثيل الضوئي للنبات.

التغيرات وطول الموسم و “التخضير“

السؤال الرئيسي المعلق للباحثين في تغير المناخ هو كيف ستؤثر التغيرات في طول الموسم و “التخضير” مقابل “اللون البني” على كمية نباتات ثاني أكسيد الكربون التي سوف تمتصها النباتات من الغلاف الجوي على نطاق عالمي، هذا مهم بشكل خاص بالنظر إلى أن ثاني أكسيد الكربون هو غاز دفيئة يساهم في تغير المناخ العالمي.

قال المؤلف الأول للدراسة Xiaojie Gao ، وهو طالب دراسات عليا في مركز التحليلات الجغرافية المكانية بولاية نورث كارولاينا: “قد يكون الربيع المبكر مفيدًا لإنتاجية النبات لأن لديك فترة أطول لامتصاص الكربون “، “وفصل الخريف الأطول قد يجعل الوضع أسوأ، في الخريف، تميل النباتات إلى انبعاث الكربون.”

كمية الأوراق أقوى في امتصاص الكربون من تغييرات موسم النمو

في الدراسة التي نُشرت في دوريةGlobal Biogeochemical Cycles ، أراد الباحثون فهم دور طول موسم النمو، وكذلك عدد أوراق النباتات التي تنتجها، في امتصاص الكربون، للقيام بذلك، استخدموا قياسات الأقمار الصناعية لضوء الأشعة تحت الحمراء من 2000-2014 لقياس الكتلة الحيوية لأوراق النبات، لا يمكن للنباتات استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء لعملية التمثيل الضوئي ، لذا فهي تعكس ذلك.

قال جراي: “الأوراق الخضراء السليمة تشبه نوعًا ما مرايا الأشعة تحت الحمراء”، “لذا، تبدو” مشرقة “حقًا للأقمار الصناعية في هذه الأطوال الموجية، وببعض الحيل، يمكننا حساب فهرس يجمع بين مدى سطوع المكان في الأشعة تحت الحمراء والأطوال الموجية الحمراء، ويتوافق مع عدد الأوراق الموجودة في مكان.”

بالإضافة إلى ذلك، استخدم الباحثون أجهزة استشعار على الأبراج في هذا المجال لقياس تبادل ثاني أكسيد الكربون بين النباتات والهواء من أجل حساب كمية الكربون التي تزيلها النباتات من الغلاف الجوي كل عام أثناء عملية التمثيل الضوئي.
ووجدوا أن كمية الكتلة الحيوية للأوراق، أو كمية الأوراق التي تنتجها النباتات في السنة، لها تأثير أكبر على صافي امتصاص الكربون من التغيرات في طول موسم النمو.

قال جراي: “هناك بعض الأماكن التي لدينا فيها أوراق أكثر مما كانت لدينا، خاصة في خطوط العرض العليا”، “هناك أيضًا بعض الأماكن التي قد يأتي الربيع فيها مبكرًا ، وقد يأتي الخريف متأخرًا، تؤثر جميع هذه التغييرات على كمية عملية التمثيل الضوئي الجارية، ولكن كمية الأوراق التي تنتجها النباتات لها ارتباط أقوى بامتصاص الكربون من التغييرات في طول موسم النمو، وبعبارة أخرى ، وجدنا أن اتجاهات التخضير كانت أكثر أهمية بالنسبة للرطل مقارنة بالتمديد في موسم النمو لامتصاص الكربون “.

قال جراي إن النتائج التي توصلوا إليها تشير أيضًا إلى أن صور الأقمار الصناعية يمكن أن تكون أداة مفيدة للمساعدة في تتبع التغيرات في نمو النبات، والتغيرات في دورة الكربون ، مع تغير المناخ، بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون النتائج التي توصلوا إليها مصدرًا للتنبؤات المستقبلية للدور المستقبلي للنباتات في احتجاز الكربون.

قال جراي: “هل ستصبح النباتات في جميع أنحاء العالم أكثر إنتاجية؟ هذا الجزء من ميزانية الكربون به أشرطة خطأ كبيرة جدًا”، “نعتقد أنه يمكننا استخدام هذه المعلومات في المستقبل لنكون أكثر ثقة بشأن الشكل الذي قد تبدو عليه هذه التغييرات.”

تابعنا على تطبيق نبض