ارتفاع الحرارة يضعف قدرة أشجار السكويا على التنفس الضوئي

-في غاباتٍ تُعدّ من أكبر مخازن الكربون فوق سطح الأرض، رصد باحثون إشارةً مقلقة: حين ترتفع الحرارة، تتراجع قدرة أوراق أشجار السكويا الساحلية في كاليفورنيا على التركيب الضوئي. والتركيب الضوئي هو العملية التي تمتصّ بها الشجرة ثاني أكسيد الكربون. وإذا ضعف، ضعفت معه قدرة هذه الغابات على تخزين الكربون. نُشرت الدراسة في 22 سبتمبر في دورية JGR Biogeosciences، وبنت نتائجها على قياسات ميدانية وتجارب مخبرية. غير أنّ الباحثين يقولون صراحةً إنّ أثر ذلك على مستوى النظام البيئي كله، وإنّ احتمال أن يكون الضرر دائماً، ما زالا غير محسومين.

لماذا تهمّ هذه الأشجار تحديداً؟

تنمو السكويا الساحلية (Sequoia sempervirens) في وسط كاليفورنيا وشمالها، وتتصدّر غاباتها قائمة أكبر مخازن الكربون فوق الأرض على مستوى الكوكب. وقد نشأت هذه الأشجار في مناخٍ معتدل تاريخياً، كما تُظهر المراجع عن نطاقها الأصلي وتاريخها المناخي.

لكنّ هذا المناخ يتغيّر. فقد ارتفعت حرارة كاليفورنيا ارتفاعاً ملحوظاً في العقود الأخيرة، وتواجه الولاية أياماً متزايدة من الحرارة الشديدة تتجاوز فيها الحرارة 100 درجة فهرنهايت (37 درجة مئوية). وفي الفترة نفسها انكمش نطاق انتشار السكويا انكماشاً كبيراً.

ما قد لا يظهر في العنوان هو أنّ السؤال العلمي نفسه كان شبه غائب. تقول Lily Klinek، الباحثة الأولى في الدراسة وطالبة الدكتوراه في مختبر بصريات النباتات (Plant Optics Lab) بجامعة كاليفورنيا في ديفيس: «هذه الأشجار تكيّفت لتنمو في بيئات معتدلة فعلاً، ولذلك لم يدرس أحد حقاً أثر الحرارة في عملية التمثيل الضوئي لديها».

ماذا قاس الباحثون في غابة غارسيا ريفر؟

بين عامي 2022 و2024، درس الفريق أوراق السكويا في غابة غارسيا ريفر بمقاطعة ميندوسينو، شمالي كاليفورنيا، وأخذ عيّناتٍ من الأوراق مرةً أو مرتين شهرياً.

اعتمدت الطريقة على مؤشرٍ غير مباشر. فالجزيئات النباتية تستخدم الضوء الذي تمتصّه في ثلاثة مسارات: التمثيل الضوئي، أو تبديد الحرارة، أو إعادة إصدار الضوء المنعكس المعروف بالفلورة. وبما أنّ الفلورة تصلح مقياساً بديلاً للتمثيل الضوئي، قاس الباحثون الفلورة ودرجة الحرارة في ثلاث عيّنات من الأوراق. أمّا الورقة الرابعة فلُفّت برقائق الألمنيوم 20 دقيقة قبل القياس.

وتشرح Klinek الغاية من ذلك: «حين تكون الأوراق في حالة راحة، نعرّضها لنبضة ضوء بالطول الموجي الذي تستخدمه في التمثيل الضوئي، لنرى ما أقصى معدّل للتمثيل الضوئي يمكن أن تبلغه».

وفي الأيام الحارة، بلغت حرارة الأوراق المعرّضة للشمس مستوىً يفوق حرارة الهواء بما يصل إلى 18 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية). وتعلّق Klinek: «هذا فارقٌ هائل، ويدلّ على أنّ الأوراق تعرّضت لإجهادٍ بلغ حدّ العجز عن تنظيم حرارتها بفاعلية». وفسّر الباحثون هذا الفارق بين حرارة الورقة وحرارة الهواء بوصفه دليلاً على الإجهاد وعلى اختلال التنظيم الحراري.

هل يكفي إغلاق الثغور لتفسير ما حدث؟

للورقة مسامّ دقيقة على سطحها تُسمّى الثغور، وكلمة stomata مشتقّة من الكلمة اليونانية التي تعني «فم». وتنظّم هذه الثغور دخول ثاني أكسيد الكربون وخروج الأكسجين وبخار الماء. وحين يقلّ ما يدخل من ثاني أكسيد الكربون، يتراجع التمثيل الضوئي وتقلّ الطاقة المتاحة للنبات. ويرى الباحثون أنّ ارتفاع حرارة الأوراق يعود جزئياً إلى إغلاق الثغور في الأجواء الحارة، وهو إغلاقٌ يحدّ من فقدان الماء.

لكنّ التجارب المخبرية أضافت طبقةً ثانية. فقد بقيت الأوراق في الماء وعُرّضت لمدى من درجات الحرارة. ومع أنّ ثغورها ظلّت مفتوحة وكان الماء متاحاً لها، قلّ تمثيلها الضوئي كلما ارتفعت الحرارة. وخلص المؤلفون إلى أنّ الحرارة تحدّ مباشرةً من القدرة الضوئية للسكويا، فوق أثر إغلاق الثغور.

وتؤكد Lucy Rowland، عالمة البيئة في جامعة إكستر البريطانية: «إغلاق الثغور ليس وحده ما يسبّب انخفاض التمثيل الضوئي». وتضيف: «هذه الأشجار تعاني أصلاً من الأثر المباشر للحرارة في أجهزتها الضوئية».

وتتضمّن قائمة مؤلفي الدراسة، إلى جانب Klinek: J. Au وM. Rodriguez‐Caton وM. P. Rao وL. Fety وG. W. Koch وT. S. Magney. وعنوانها «Summer heat stress downregulates photochemistry in Coast Redwoods»، وهي منشورة في Journal of Geophysical Research Biogeosciences، المجلد 131، العدد 9، لعام 2026، ورقمها DOI 10.1029/2026jg010052. ويمكن الاطلاع على الدراسة المنشورة عبر موقع الدورية. وبحسب ما نقله موقع Live Science من مقابلات مع الباحثتين، تتّسق هذه الخلاصة مع قراءتهما للنتائج.

هل الضرر قابل للتراجع؟

هنا تتوقف النتائج عند حدّ ما تعرفه. فالباحثون يرون أنّ ارتفاع الحرارة قد يخفّض التمثيل الضوئي لدى السكويا، ومعه قدرتها على تخزين الكربون. لكنّهم لا يعرفون هل الإجهاد المرصود قابلٌ للانعكاس أم يترك ضرراً دائماً. تقول Klinek: «لسنا متأكدين إلى أيّ حدّ يمثّل ما رأيناه استجابة إجهادٍ قابلة للانعكاس، وهل تتعرّض الأشجار لضرر بسبب هذا الإجهاد المتواصل».

وتتفق Rowland على أنّ هذه هي الثغرة الجوهرية: «النقطة التي يصبح عندها هذا الضرر غير قابل للانعكاس لا تزال غير مفهومة جيداً، لكنّ فهمها ضروري حقاً إن أردنا التنبؤ بأثر مناخنا المستقبلي في النباتات».

الخطوة التالية عند Klinek هي دراسة عتبات الاستجابة للحرارة على مستوى الشجرة الكاملة والنظام البيئي. وهي تريد أن «تكوّن فهماً أفضل حقاً، يتجاوز مستوى الورقة، لكيفية استجابة هذه النظم البيئية للحرارة والجفاف».

الإشارة الأضعف في الدراسة قد تكون الأهم. فقياسات الورقة الواحدة لا تكفي للحكم على غابة كاملة. وما سيحسم الأمر هو موضع العتبة التي ينتقل عندها الإجهاد العابر إلى ضررٍ دائم. وإلى أن تُقاس هذه العتبة على نطاق الشجرة والنظام البيئي، يبقى أثر الحرارة في مخزون الكربون احتمالاً مدعوماً بأدلة الورقة، وليس يقيناً.