دورة الكربون الأرضية.. النباتات تخزن الكربون لفترات أقصر.. وأكثر عرضة لتغير المناخ

أظهرت دراسة جديدة أن الكربون المخزن عالميًا بواسطة النباتات أقصر عمرًا وأكثر عرضة لتغير المناخ مما كان يعتقد سابقًا.

النتائج لها آثار على فهمنا لدور الطبيعة في التخفيف من تغير المناخ، بما في ذلك إمكانية مشاريع إزالة الكربون القائمة على الطبيعة، مثل زراعة الأشجار على نطاق واسع.

يكشف البحث، الذي أجراه فريق دولي بقيادة الدكتورة هيذر جرافن في إمبريال كوليدج لندن ونشر في مجلة ساينس، أن النماذج المناخية الحالية تقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) التي تمتصها النباتات على مستوى العالم كل عام، في حين أن المبالغة في تقدير المدة التي يبقى فيها الكربون هناك.

وقال الدكتور جرافن، القارئ في فيزياء المناخ في قسم الفيزياء في جامعة إمبريال، “إن النباتات في جميع أنحاء العالم هي في الواقع أكثر إنتاجية مما كنا نعتقد”.

وتعني النتائج أيضًا أنه على الرغم من أن النباتات تمتص الكربون بشكل أسرع مما كان يُعتقد، إلا أن الكربون يتم احتجازه أيضًا لفترة أقصر، مما يعني أن الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية سيتم إطلاقه مرة أخرى إلى الغلاف الجوي في وقت أقرب مما كان متوقعًا سابقًا.

إمكانات المشاريع المعتمدة على الطبيعة لإزالة الكربون محدودة

وأضاف الدكتور جرافن: “تعتمد العديد من الاستراتيجيات التي تطورها الحكومات والشركات لمعالجة تغير المناخ على النباتات والغابات لخفض ثاني أكسيد الكربون الذي يسبب الاحتباس الحراري للكوكب واحتجازه في النظام البيئي، “لكن دراستنا تشير إلى أن الكربون المخزن في النباتات الحية لا يبقى هناك للمدة التي كنا نظنها، وهي تؤكد أن إمكانات مثل هذه المشاريع المعتمدة على الطبيعة لإزالة الكربون محدودة، ويجب تقليل انبعاثات الوقود الأحفوري بسرعة لتقليل تأثير تغير المناخ”.

باستخدام الكربون

حتى الآن، المعدل الذي تستخدم به النباتات ثاني أكسيد الكربون أكسيد الكربون لإنتاج أنسجة جديدة وأجزاء أخرى على مستوى العالم – وهو مقياس يُعرف باسم صافي الإنتاجية الأولية – من خلال توسيع نطاق البيانات من المواقع الفردية، لكن تناثر المواقع ذات القياسات الشاملة يعني أنه لم يكن من الممكن حساب صافي الإنتاجية الأولية بدقة على مستوى العالم.

لقد تزايدت إنتاجية النباتات منذ أوائل القرن العشرين، وتمتص النباتات حاليًا كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون مما يتم إطلاقه مرة أخرى إلى الهواء . ويعرف الباحثون أن ما يقرب من 30% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناجمة عن الأنشطة البشرية يتم تخزينها في النباتات والتربة كل عام، مما يقلل من تغير المناخ وآثاره.

ومع ذلك، فإن تفاصيل كيفية حدوث هذا التخزين واستقراره في المستقبل، ليست مفهومة جيدًا بعد.

في هذه الدراسة، تم دمج الكربون المشع ( 14 C) – وهو أحد النظائر المشعة للكربون – مع عمليات محاكاة نموذجية لفهم كيفية استخدام النباتات لثاني أكسيد الكربون على نطاق عالمي، مما يفتح رؤى قيمة حول التفاعل بين الغلاف الجوي والمحيط الحيوي.

تتبع الكربون من اختبارات القنابل

يتم إنتاج الكربون المشع بشكل طبيعي، لكن تجارب القنابل النووية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي أدت إلى زيادة مستوى 14 درجة مئوية في الغلاف الجوي، وكان هذا الـ 14 درجة مئوية الإضافي متاحًا للنباتات على مستوى العالم، مما أعطى الباحثين أداة جيدة لقياس مدى السرعة التي يمكنهم بها امتصاصه.

من خلال فحص تراكم 14 درجة مئوية في النباتات بين عامي 1963 و1967 – وهي الفترة التي لم تكن هناك تفجيرات نووية كبيرة وكان إجمالي 14 درجة مئوية في نظام الأرض ثابتًا نسبيًا – تمكن المؤلفون من تقييم مدى سرعة انتقال الكربون من الغلاف الجوي إلى الغطاء النباتي و ماذا يحدث لها بمجرد وجودها هناك.

تظهر النتائج أن النماذج الحالية المستخدمة على نطاق واسع، والتي تحاكي كيفية تفاعل الأرض والغطاء النباتي مع الغلاف الجوي تقلل من صافي الإنتاجية الأولية للنباتات على مستوى العالم، وتظهر النتائج أيضًا أن النماذج تبالغ في تقدير وقت تخزين الكربون في النباتات.

دور المحيط الحيوي

وقال المؤلف المشارك الدكتور تشارلز كوفن، من مختبر لورانس بيركلي الوطني بالولايات المتحدة: “هذه الملاحظات جاءت من لحظة فريدة في التاريخ، مباشرة بعد ذروة تجارب الأسلحة الذرية في الغلاف الجوي في الستينيات، مضيفا “تظهر الملاحظات أن نمو النباتات في ذلك الوقت كان أسرع مما تقدره النماذج المناخية الحالية، وتكمن الأهمية في أن ذلك يعني أن دورات الكربون بين الغلاف الجوي والمحيط الحيوي أسرع مما كنا نعتقد، وأننا بحاجة إلى تحسين فهم وتفسير هذا التدوير السريع في النماذج المناخية”.

يقول المؤلفون، إن البحث يوضح الحاجة إلى تحسين النظريات حول كيفية نمو النباتات وتفاعلها مع أنظمتها البيئية، وتعديل نماذج المناخ العالمية وفقًا لذلك، لفهم أفضل لكيفية تخفيف المحيط الحيوي لتغير المناخ.

وقال المؤلف المشارك الدكتور ويل فيدر، من المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي بالولايات المتحدة: “يحتاج العلماء وصناع السياسات إلى تقديرات محسنة لامتصاص الأرض للكربون التاريخي لتوجيه توقعات هذه الخدمة الحيوية للنظام البيئي في العقود المقبلة، وتقدم دراستنا رؤى مهمة حول ديناميكيات دورة الكربون الأرضية، والتي يمكن أن تفيد النماذج المستخدمة في توقعات تغير المناخ”.

يسلط هذا العمل الضوء على فائدة قياسات الكربون المشع في المساعدة على كشف تعقيدات المحيط الحيوي. ومن بين مؤلفي الدراسة الفيزيائية الألمانية إنجبورج ليفين، الرائدة في أبحاث الكربون المشع والغلاف الجوي ، والتي توفيت للأسف في فبراير.

ففي النهاية، فصافي الإنتاجية الأولية (NPP)، أي تخزين الكربون داخل أنسجة النباتات الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي، هو بالوعة كربون رئيسية نعتمد عليها لإبطاء تغير المناخ، وتقديرات NPP العالمية متغيرة، مما يؤدي إلى عدم اليقين في نمذجة دورة الكربون الحالية والمستقبلية. جرافن وآخرون . تقديرات NPP المحدثة باستخدام بيانات الكربون المشع من تجارب القنابل النووية في الستينيات.

يشير هذا التحليل لامتصاص الكربون المشع في الغطاء النباتي إلى أن النماذج الحالية تقلل من تقدير NPP، على الأرجح من خلال التقليل من تقدير الكربون المخزن في الأنسجة غير الخشبية قصيرة العمر، يشير هذا العمل إلى أن النباتات تخزن كمية أكبر من الكربون ولكن لفترة زمنية أقصر مما هو معروف حاليًا.