ما الذي يجمع بين أمعائك والتربة الصقيعية في القطب الشمالي.. قلق من تغير المناخ

في كل مرة تتناول فيها التوت الأزرق، يبدأ الميكروبيوم في أمعائك في العمل، تهاجم الإنزيمات البكتيرية المركبات العضوية للفاكهة: عملية هضمية متقطعة ومزعجة يمكن أن تتسبب في إخراج الغازات، مما يسبب لنا الإحراج في كثير من الأحيان.

قد لا يكون هذا أمرًا مهمًا بالنسبة للبشر، لكن الأبحاث الجديدة تُظهر أن العمل الميكروبي في تربة القطب الشمالي الجليدية قد لا يكون مختلفًا كثيرًا.

على نطاق عالمي، قد يعني هذا أن الكوكب يتجشأ المزيد من غازات الدفيئة الخطيرة .

التربة الصقيعية، الأرض المتجمدة التي تغطي ما يقرب من ربع نصف الكرة الشمالي، تحبس كمية هائلة من الكربون الذي يسخن الكوكب – 2.5 ضعف الكمية الموجودة حاليًا في الغلاف الجوي.

ولكن مع ذوبان الأرض، يستيقظ المجتمع الميكروبي في التربة ويبدأ في التهام المواد العضوية المحاصرة، ويطلق كل هذا الكربون المدفون في الغلاف الجوي كغازات دفيئة، والتي بدورها تحبس المزيد من الحرارة حول الكوكب.

في حلقة تغذية مرتدة ذاتية الاستدامة، كلما ارتفعت درجة الحرارة، أصبحت الميكروبات في التربة أكثر نشاطًا.

وتشير الأبحاث الجديدة إلى أن العلماء ربما لم يدركوا مقدار التربة الصقيعية الغارقة للكربون المعرضة للخطر: يمكن أن يكون ضعف الكمية المقدرة من الكربون متاحة للميكروبات الجائعة للتحلل، مما قد يؤدي إلى زيادة الانبعاثات.

قالت كيلي رايتون، أستاذة علم الأحياء الدقيقة في جامعة ولاية كولورادو والتي تقود المختبر وراء الدراسة ، والتي نُشرت الشهر الماضي في مجلة Nature Microbiology “لقد فوجئنا بأن بعض المسارات الدقيقة الموجودة في أمعاء الإنسان كانت مشتركة بين كائنات حية مختلفة تمامًا”.

وبينما قالت، إن هذا قد يعني المزيد من انبعاثات التربة الصقيعية في المستقبل مقارنة بما كانت نماذج المناخ تأخذه في الاعتبار سابقًا، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد المقدار الدقيق.

القطب الشمالي

فكرة أفضل عما يتسرب بالفعل من التربة

لا يزال هناك الكثير مما يتعين علينا اكتشافه، لدرجة أن العديد من نماذج المناخ تفشل في حساب ذوبان التربة الصقيعية على الإطلاق.

تساعدنا التطورات الحديثة في التكنولوجيا، مثل تتبع غاز الميثان بالأقمار الصناعية، في الحصول على فكرة أفضل عما يتسرب بالفعل من التربة وكيف يتغير مشهد ذوبان الجليد.

ولكن ماذا عن القوى العضوية الضئيلة التي تسبب كل هذا الكربون في المقام الأول؟

في حين يتم تخزين نصف الكربون الموجود على الأرض في التربة الصقيعية، إلا أن كل هذا الكربون لا يتاح للميكروبات لاستهلاكه والتجشؤ به على هيئة ثاني أكسيد الكربون والميثان.

واستنادًا إلى نظرية عمرها عقود من الزمان، اعتاد علماء التربة على الاعتقاد بأن البوليفينولات – وهي فئة تضم أكثر من 8000 مركب عضوي توجد بكثرة في العديد من النباتات – غير قابلة للاستهلاك من قبل الميكروبات في ظروف التربة الصقيعية، وهو ما يمنع بعض الكربون من الهروب عندما تذوب الأرض.

وقد دفع هذا الافتراض بعض الباحثين إلى اقتراح إمكانية الحد من انبعاثات التربة الصقيعية من خلال زراعة التربة بمادة غنية بالبوليفينول . ولكن البوليفينولات وفيرة أيضًا في التوت والمكسرات والعديد من أنواع الأطعمة الأخرى التي يتناولها البشر، ووفقًا لبحوث الصحة البشرية ، فإن الميكروبات الموجودة في معدتنا تتعامل معها بشكل جيد.

وتقول بريدجيت ماكجيفرن، عالمة الأحياء الدقيقة بجامعة ولاية كولورادو والمؤلفة الرئيسية للدراسة، إن التناقض بين المجالات العلمية المختلفة هو ما جعل الباحثين في حيرة من أمرهم. وتتساءل: “كيف يمكن أن يكون هذان الأمران صحيحين في هذه النظم البيئية المختلفة؟ نحن نعلم أن الكائنات الحية الدقيقة تتبع في معظم الأحيان نفس القواعد عبر الأنظمة”.

أخيرًا، سمحت التطورات الأخيرة للعلماء بالبدء في النظر إلى العالم المعقد والمتنوع لجينات التربة والإجابة على هذه الأسئلة. بدأت ماكجيفرن وزملاؤها بإنشاء أداة مفتوحة المصدر لتصنيف الجينات ، والتي يمكنها مقارنة التسلسلات الجينية التي تعبر عنها الميكروبات عندما تتغذى على البوليفينول في بيئات مختلفة، بما في ذلك الجهاز الهضمي البشري.

ثم استخدمها الباحثون للنظر عن كثب في تربة التربة الصقيعية ووجدوا أدلة وراثية على أن الميكروبات كانت تحلل البوليفينول هناك أيضًا.

قبل نشر الدراسة، يقول ماكجيفرن إن نحو 25% من إجمالي الكربون المحاصر في التربة الصقيعية كان من المعتقد أنه متاح للميكروبات، وكان من الممكن أخذه في الاعتبار عند وضع نماذج المناخ. والآن بعد أن أصبحت البوليفينولات على قائمة الميكروبات، تضاعف هذا الرقم ــ وهذا يعني أن كمية مضاعفة من الكربون قد تكون متاحة للميكروبات لتحللها وتحويلها إلى غازات دفيئة.

لا تزال هناك فجوات كثيرة يتعين سدها، وتقدير الانبعاثات المستقبلية للتربة الصقيعية يتطلب المزيد من البحث في مجالات مختلفة. يقول ماكجيفرن: “لكن ما يمكننا قوله هو أن هناك هذا المجمع الضخم من الكربون الذي كنا نتجاهله والذي ينبغي لنا حقًا أن نوليه اهتمامًا”.

ويتفق معه تايلر جونز، الباحث في مجال المناخ بجامعة كولورادو في بولدر. ويقول: “نحن متأخرون بعض الشيء”. فقبل عقود من الزمان، اعتقد الباحثون أن التربة الصقيعية قد تظل متجمدة ولا تشكل تهديدًا فوريًا للمناخ.

القطب الشمالي

“التشجير“

ويقول جونز، إنه بحلول اليوم، وجد أن القطب الشمالي المتغير بسرعة يرتفع حرارته بمعدل أسرع مرتين إلى ثلاث مرات من بقية الكوكب، مما أثار موجة من الأبحاث العاجلة، ويضيف: “هناك الكثير من التفاصيل المفقودة الآن، لا يمكننا حتى رؤية شكل اللغز الكامل”.

وتزيد عمليات طبيعية أخرى من تعقيد الصورة، ففي عملية تسمى ” التشجير” ، تزحف الحياة النباتية إلى الشمال، وتستعمر الأرض التي يكشف عنها الجليد المتراجع.

الشجيرات قد تحبس الثلج قبل تبريد الأرض

ويوضح جونز، أن كل هذه الحياة النباتية الإضافية من شأنها أن تمتص الكربون، مما يساعد في تحويل القطب الشمالي إلى بالوعة للكربون، ولكن الأبحاث تشير إلى أن الشجيرات قد تحبس الثلج قبل أن يبدأ في تبريد الأرض.

ويشير ماكجيفيرن إلى أن هذا قد يعني أيضًا المزيد من التربة المحملة بالبوليفينول لكي تتحللها الميكروبات.

وقال جان نيتزبون، الباحث في التربة الصقيعية في معهد ألفريد فيجنر: “لقد بدأت التأثيرات تتكشف بالفعل”.

ويتفاعل الجليد بالفعل مع كل درجة جزئية من الاحترار – حيث يذوب تدريجيًا في بعض المناطق وينهار على دفعات في مناطق أخرى، مما يهدد النظام البيئي والأشخاص الذين يعيشون فيه على حد سواء .

قال نيتزبون: “إن التخفيف من انبعاثات الكربون، والحفاظ على درجات حرارة الاحتباس الحراري العالمي عند أدنى مستوى ممكن – هذه هي الطريقة الوحيدة القابلة للتطبيق لحماية أكبر قدر ممكن من التربة الصقيعية”.