كيفية إعادة الحياة البرية للأرض الرطبة.. التركيز على المياه الجوفية.. نظم بيئية ذاتية الاستدامة

باستخدام نهج هو الأول من نوعه يتضمن طائرات بدون طيار وصور الأشعة تحت الحمراء، قام باحثون من جامعة ماساتشوستس أمهيرست بالتحقيق في سلسلة من المستنقعات.

لم يوضح الفريق أفضل طريقة لاستعادة الأراضي الرطبة بالمياه العذبة فحسب ، بل أظهر أيضًا أن هذه الأراضي الرطبة تعمل كنظم بيئية ذاتية الاستدامة، نُشر العمل مؤخرًا في ورقتين في عدد خاص من مجلة Frontiers in Earth Science .

على مدى أجيال ، كانت ولاية ماساتشوستس الشرقية مهد إنتاج التوت البري في الولايات المتحدة ، وتضم حاليًا أكثر من 14000 فدان مزروعة، يزدهر التوت البري في مستنقعات الخث الحمضية ، وهي إرث العصر الجليدي الأخير. عندما بدأ الأمريكيون الأوروبيون زراعة التوت البري تجاريًا في منتصف القرن التاسع عشر ، فعلوا ذلك عن طريق تغيير الأراضي الرطبة الطبيعية بالمياه العذبة بشكل جذري من أجل تحسين الغلات.

تقول كريستين هاتش ، أستاذة الإرشاد في علوم الأرض والجغرافيا والمناخ في UMass Amherst ، والمؤلفة الرئيسية للورقة البحثية حول استعادة المياه الجوفية وعضو لجنة الموارد المائية في الكومنولث ، “بدلاً من الكتل السميكة من الخث” ، تبدو المستنقعات مثل شريط كيت كات عندما تحفر فيها “.

وذلك لأن طبقات الجفت بلون الشوكولاتة تتخللها طبقات من الرمل بلون الويفر. في حين أن الخث يعمل مثل الإسفنج ، حيث يمتص المياه الجوفية ويمسكها ، فإن الرمل ، المترسب في طبقات بسمك بوصة من قبل مزارعي التوت البري كل بضع سنوات على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، يعمل كمصرف ويمكن أن يساعد في التخلص من المياه الزائدة ، وكذلك زيادة الغلة وقمع الحشائش والآفات.

مثل هذه المستنقعات المليئة بالرمال ، والتي يسميها المؤلفون “طبقات المياه الجوفية البشرية المنشأ” ، تعمل بشكل مختلف تمامًا عن المستنقعات الطبيعية. مع توقف مستنقعات التوت البري الصغيرة التي تديرها عائلة عن الإنتاج ، نشأ السؤال ، ماذا نفعل بها؟ إجابة واحدة: إعادة المستنقعات إلى حالتها الطبيعية – وهو بالضبط ما تفعله ولاية ماساتشوستس.

يقول هاتش: “لقد أدركت ماساتشوستس أن الأراضي الرطبة هي موارد مهمة للغاية”. “إنها أكثر النظم البيئية تنوعًا حيويًا لدينا. وهي تؤدي جميع أنواع خدمات النظام البيئي ، بدءًا من إدارة مياه الفيضانات ، إلى تخزين الكربون وتنقية مياه الشرب. إنها أيضًا مواقع رائعة للاستجمام. وقد خصصت الدولة موارد سخية لاستعادة هذه الأراضي الرطبة ، مما يجعلني فخوراً بالعيش في ماساتشوستس “.

كيفية استعادة الأراضي الرطبة

على الرغم من أن هاتش يشير إلى أنه من الأسهل استعادة ما كان في السابق أرضًا رطبة بدلاً من إنشاء أرض جديدة من الصفر ، إلا أنه لا يزال من الصعب جدًا التراجع عن 150 عامًا من المناظر الطبيعية. تحركت المياه عبر المستنقعات القديمة المليئة بالجفت ببطء لا يصدق ، فهي تتدفق بسرعة أكبر بكثير من خلال طبقات المياه الجوفية التي يصنعها الإنسان ، وتستنزف وتختفي في النهاية من النظام البيئي للأراضي الرطبة. تعني استعادة الأراضي الرطبة إعادة المياه الجوفية إلى معدل تدفقها البطيء قبل الزراعة والاحتفاظ بتلك المياه.

لا يكفي مجرد سحب جميع أنابيب الصرف وملء الخنادق التي نصبها المزارعون وحفرها عبر الأجيال. يقول هاتش: “عليك أن تتعامل مع كل تلك الرمال”. وتتابع قائلة: “في السيناريو المثالي ، سنستخرج كل شيء ، وصولاً إلى الرواسب البكر من الخث الصلب ، لكن هذا باهظ التكلفة ويخاطر بإزعاج عقود من المبيدات الحشرية التي رشها المزارعون فوق مستنقعاتهم.”

أجرت هاتش وزملاؤها أبحاثهم في موقعين بالقرب من بليموث ، حيث قاموا بحفر التربة ، وجمعوا عينات من المياه ، ورصدوا موقع المياه الجوفية والسرعة التي تحركت بها وقياس درجات حرارة المياه ومستوياتها. مسلحين بهذه البيانات ، اكتشفوا أنه ليس من الضروري إزالة الرمال من المستنقع حتى تعود إلى حالتها قبل الزراعة. من الضروري فقط تحريكه ، وخلطه في طبقات من الخث ، بما يكفي. لكن كم يكفى إذن؟

نجاح التخطيط

تتوقف الإجابة على هذا السؤال على مقدار وبطء حركة المياه الجوفية عبر المستنقع، من أجل تتبع حركة المياه الجوفية وقياسها ، قامت هاتش وطالبة الدراسات العليا لين واتس ، المؤلف الرئيسي لورقة رسم خرائط المياه الجوفية ، وكذلك المؤلف المشارك ريان ويكس ، من UMassAir التابع لـ UMass Amherst ، برحلة إلى الهواء خلال ساعات ما قبل الفجر في جوف الشتاء خلال عامي 2020 و 2021.

واطلق واتس ، طيار طائرة بدون طيار ، طائرة بدون طيار مزودة بكاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء قادرة على رؤية الحرارة، نظرًا لأن المياه الجوفية لا تزال عند درجة حرارة ثابتة تقريبًا على مدار العام ، فقد تمكنت من “رؤية” كيفية تحرك المياه الجوفية، التي كانت أكثر دفئًا من المياه السطحية المتجمدة، عبر مستنقعات التوت البري السابقة ، ورسم خريطة لتدفقها عبر نظام الأراضي الرطبة بالكامل في مواقع الدراسة.

المستنقعات المستعادة

ما اكتشفه واتس هو أن المياه الجوفية كانت تقضي وقتًا أطول في التحرك عبر المستنقع المستعاد، تمامًا كما كانت في حالة ما قبل الزراعة ، وأن وقت الإقامة المتزايد هذا سمح للمستنقع “بالملء” بما يكفي من الماء حتى يتجمع في السطح.

يقول واتس: “نظهر أنه في هذه المستنقعات المستعادة، تبقى المياه الجوفية في المنطقة، ولا تخرج منها، “هذا يعني أن الاستعادة ناجحة ، وستعود المستنقعات بسرعة إلى النظم البيئية ذاتية الاستدامة.”

نظرًا لأن جيولوجيا شرق ماساتشوستس مشابهة لتلك الموجودة في معظم أنحاء شمال شرق الولايات المتحدة ، فإن عمل هاتش وواتس قابل للتطبيق على نطاق واسع، يقول واتس: “يمكن أن يساعد بحثنا مصممي ومهندسي الترميم على تخطيط جهودهم بشكل أكثر تعمقًا”.

ويضيف هاتش: “إن استعادة الأراضي الرطبة المدفونة إلى مجدها البيئي السابق لها معدل نجاح مرتفع جدًا”، “يعتمد هذا النجاح على بقاء المياه الجوفية في النظام، لقد أظهرنا كيفية القيام بذلك، ويمكن لأبحاثنا أن تساعدنا في الحفاظ على أحد أكثر النظم البيئية قيمة”.