الجميع يحب الأشجار، إذا كنت لا تحبها، فعليك أن تحبها! الأشجار هي حلفاء الطبيعة الأوفياء – فهي توفر الظل والجمال الطبيعي، والأهم من ذلك، تعمل بلا كلل على تنقية الهواء.
ولكن النتائج الأخيرة تدفعنا إلى التفكير فيما إذا كانت بعض الأشجار قد تساهم بطريقتها الفريدة في تلوث الهواء. فهل يمكن لشجرة البلوط التي تعجبك في حديقتك أن تكون جزءاً من المشكلة؟
كان توم شاركي، وهو عالم مرموق في جامعة ولاية ميشيجان، يدرس هذا الاحتمال المثير للاهتمام، ومؤخرًا، طرح شاركي سؤالًا مثيرًا للتفكير: “هل ينبغي لنا قطع جميع أشجار البلوط؟”
لا تقلق، فهو لا يأخذ مسألة قطع الأشجار على محمل الجد. بل إنه يسلط الضوء على قضية معقدة كشفت عنها أبحاثه الأخيرة.
الإيزوبرين وأشجار البلوط وتغير المناخ
تدور هذه المناقشة حول مركب يسمى إيزوبرين. لم يسمع به الكثير من الناس، ولكنه مهم في كل من علم الأحياء النباتية وعلوم البيئة.
الإيزوبرين هو هيدروكربون تفرزه الأشجار مثل أشجار البلوط والحور، وخاصة أثناء عملية التمثيل الضوئي، ويساعد النبات على التعامل مع الضغوط مثل درجات الحرارة المرتفعة وهجمات الحشرات، حيث يعمل كدفاع طبيعي.
يقول محمد مصطفى، الأستاذ المساعد في مختبر شاركي: “عندما تعمل مع توم، تدرك أن النباتات تطلق كميات كبيرة من الإيزوبرين”، لكن هذا الانبعاث له جانب سلبي.
في حين أن الإيزوبرين يجعل النباتات أكثر مرونة، فإنه يمكن أن يتفاعل أيضًا مع الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين – من عوادم السيارات والأنشطة الصناعية – لتكوين الأوزون على مستوى الأرض والجسيمات الدقيقة، يمكن أن تؤدي هذه الملوثات إلى مشاكل صحية مثل مشاكل الجهاز التنفسي.
تشير وكالة حماية البيئة ( EPA ) إلى أن التعرض للأوزون على مستوى الأرض يمكن أن يسبب ألمًا في الصدر، وسعالًا، وتهيجًا في الحلق، ويمكن أن يؤدي إلى تفاقم حالات مثل التهاب الشعب الهوائية، وانتفاخ الرئة، والربو.
ارتفاع درجات الحرارة وإنتاج الإيزوبرين
نشر شاركي وفريقه نتائجهم في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، أرادوا أن يفهموا كيف تؤثر درجات الحرارة المرتفعة ومستويات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة على كمية الإيزوبرين التي تنتجها النباتات.
“لقد كنا نبحث عن نقطة تنظيم في مسار تخليق الإيزوبرين تحت مستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون”، كما أوضحت أبيرا ساهو، المؤلفة الرئيسية وباحثة ما بعد الدكتوراه في مجموعة شاركي، “لقد كان العلماء يحاولون العثور على هذا لفترة طويلة، وأخيرًا، لدينا الإجابة”.
وأظهرت تجاربهم على نباتات الحور أنه في حين أن المستويات الأعلى من ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تقلل من إنتاج الأيزوبرين، فإن ارتفاع درجات الحرارة له تأثير أقوى في تعزيزه.
“بحلول الوقت الذي تصل فيه درجة الحرارة إلى 95 درجة فهرنهايت – 35 درجة مئوية – لا يوجد أي قمع لثاني أكسيد الكربون. يتدفق الإيزوبرين بجنون”، كما أوضح شاركي.
عندما تعرضت ورقة نبات لارتفاع في درجة حرارتها بمقدار 10 درجات مئوية، زاد انبعاث الأيزوبرين منها بأكثر من عشرة أضعاف، ويشير هذا إلى أنه مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب، قد تطلق النباتات كميات أكبر بكثير من الإيزوبرين، مما قد يؤدي إلى تفاقم مشاكل جودة الهواء .
الإيزوبرين كمعضلة بيئية
يمثل هذا الاكتشاف موقفًا صعبًا، فمن ناحية، يساعد الإيزوبرين النباتات على البقاء على قيد الحياة في ظل الضغوط البيئية، وهو أمر مهم في ظل تغير المناخ الذي يجلب معه المزيد من الطقس المتطرف.
ومن ناحية أخرى، قد تؤدي زيادة انبعاثات الإيزوبرين إلى تفاقم تلوث الهواء، مما يشكل مخاطر صحية على الناس والحيوانات.
“هل نريد أن تنتج النباتات المزيد من الإيزوبرين حتى تصبح أكثر قدرة على الصمود، أم نريدها أن تنتج كمية أقل حتى لا تتسبب في تفاقم تلوث الهواء ؟ ما هو التوازن الصحيح؟” يتساءل شاركي.
إنها أسئلة صعبة لا يمكن إيجاد إجابات سهلة لها، والواقع أن العلاقة بين الانبعاثات الناتجة عن النباتات ونوعية الهواء أكثر تعقيداً مما كنا نتصور، وهي تتطلب دراسة متأنية.
البحث عن الحلول
أحد الحلول الممكنة هو أن نكون أكثر انتقائية بشأن أنواع الأشجار التي نزرعها، وخاصة في المدن.
يمكن لجامعة ولاية ميشيغان، التي تضم أكثر من 20 ألف شجرة، أن تكون مثالاً يحتذى به من خلال زراعة عدد أقل من الأنواع التي تنبعث منها مادة الإيزوبرين مثل أشجار البلوط والحور، واختيار الأشجار التي تنبعث منها كمية أقل من مادة الإيزوبرين، مثل بعض أنواع أشجار القيقب أو الصنوبر.
يقول مصطفى: “يمكننا أن نؤدي عملاً أفضل، فمن خلال اختيار أنواع الأشجار بعناية، يمكن للمجتمعات أن تساعد في تقليل انبعاثات الأيزوبرين دون فقدان الفوائد التي توفرها الأشجار.
وسوف يتطلب هذا النهج التعاون بين العلماء ومخططي المدن وصناع السياسات لاتخاذ قرارات مستنيرة.
ولكن شاركي لديه فكرة أخرى، حيث يقول: “اقتراحي هو أن نبذل جهداً أفضل للسيطرة على تلوث أكسيد النيتروجين”.
من خلال تقليل الانبعاثات من المركبات ومحطات الطاقة والعمليات الصناعية، يمكننا خفض كمية أكاسيد النيتروجين التي تتفاعل مع الإيزوبرين.
معالجة المشكلة من الجانبين – من خلال تقليل مصادر التلوث وإدارة أنواع الأشجار – قد يكون أكثر فعالية.
التوعية العامة وتغيير السياسات أمران أساسيان لمعالجة هذه المشكلة، تثقيف المجتمعات حول كيفية تأثير أنواع الأشجار المختلفة على جودة الهواء يمكن أن يؤدي إلى خيارات أفضل في التخطيط الحضري.
ويمكن لصناع السياسات أيضًا دعم الجهود الرامية إلى الحد من انبعاثات أكسيد النيتروجين وتشجيع البحث في النباتات التي تتمتع بالقدرة على الصمود وانخفاض انبعاثات الإيزوبرين.
الصورة الأكبر
انبعاثات الإيزوبرين لها آثار عالمية – فهو ثاني أكثر الهيدروكربونات انبعاثًا على الأرض، بعد انبعاثات الميثان الناتجة عن الأنشطة البشرية.
في حين تمت دراسة الميثان على نطاق واسع بسبب تأثيره على تغير المناخ، لم يحظى الإيزوبرين بنفس القدر من الاهتمام.
ومع ذلك، يساهم الإيزوبرين في تكوين الهباء الجوي العضوي الثانوي ، والذي يؤثر على تكوين السحب وأنماط المناخ . ويمكن لهذه الهباء الجوي أن تؤثر على نظام المناخ على الأرض بطرق مهمة.
فهم دور الإيزوبرين في الغلاف الجوي أمر ضروري بينما نعمل على تطوير استراتيجيات لمكافحة تغير المناخ.
ماذا يحدث بعد ذلك؟
وتظهر نتائج شاركي الحاجة إلى إجراء أبحاث مستمرة. ومع استمرار تغير المناخ في تغيير العمليات الطبيعية، يتعين علينا أن نستمر في التعلم والتكيف.
يقول شاركي: “كلما زاد فهمنا، زادت قدرتنا على الإجابة على هذه الأسئلة الأساسية بشكل أكثر فعالية”.
وقد تستكشف الدراسات المستقبلية طرقًا لتقليل انبعاثات الإيزوبرين دون الإضرار بقدرة النبات على الصمود أو العثور على أصناف نباتية تنبعث منها كمية أقل من الإيزوبرين ولكنها لا تزال تزدهر.
وسيكون الجمع بين علم الأحياء النباتية وعلوم الغلاف الجوي والسياسة البيئية أمرا حاسما في تطوير استراتيجيات لإدارة انبعاثات الإيزوبرين وتأثيرها على جودة الهواء.
الأشجار، والأيزوبرين، وعالمنا المُحتَضَر
باختصار، فإن العلاقة بين الأشجار والتلوث وتغير المناخ معقد، ولا يتعلق الأمر بقطع أشجار البلوط أو الحور، بل بإيجاد حلول تحقق التوازن بين فوائد ومضار انبعاثات الإيزوبرين.
بفضل البحث المستمر والتخطيط الحضري الذكي والسيطرة الفعالة على التلوث ، يمكننا أن نهدف إلى مستقبل تظل فيه غاباتنا صحية ويكون هواؤنا نظيفًا.
ويعد توم شاركي وفريقه في جامعة ولاية ميشيغان رائدين في فهم هذه التفاعلات المعقدة.
كما ساهمت ساراثي ويرادواجي، وهي باحثة ما بعد الدكتوراه السابقة في مختبر شاركي وأستاذة مساعدة حاليًا في جامعة بيشوب في كيبيك، في البحث.
يؤكد عملهم على أهمية النظر بشكل أعمق إلى كيفية عمل بيئتنا، ومن خلال تحقيق التوازن بين أدوار الأشجار كمساعدات ومسببات محتملة للتلوث، يمكننا تطوير استراتيجيات تدعم كل من الطبيعة والصحة البشرية.
