تعاني أشجار الخشب الأحمر في كاليفورنيا من درجات الحرارة العالية، وليس من الواضح حجم الضرر الذي يحدث

توصل بحث جديد إلى أنه عندما ترتفع درجات الحرارة، فإن أخشاب كاليفورنيا الحمراء تبطئ عملية التمثيل الضوئي. هذا الاكتشاف له آثار خطيرة على بقاء الأشجار الشهيرة على المدى الطويل في عالم يزداد حرارة، ودورها في تخزين الكربون من الغلاف الجوي. تعد غابات الخشب الأحمر في كاليفورنيا (Sequoia sempervirens) من بين أكبر مخازن الكربون الموجودة فوق سطح الأرض على هذا الكوكب. موطن هذه الأشجار الشاهقة هو وسط وشمال كاليفورنيا، وتطورت للاستفادة من الطقس المعتدل تاريخيًا في المنطقة. وفي العقود الأخيرة، تقلص نطاقها بشكل ملحوظ. لكن تغير المناخ يهدد صحة هذه الغابات ووظيفتها. وقد شهدت المنطقة ارتفاعا كبيرا في درجات الحرارة في العقود الأخيرة، وتواجه أياما شديدة الحرارة بشكل متكرر، مع ارتفاع درجات الحرارة إلى أكثر من 100 درجة فهرنهايت (37 درجة مئوية). الآن، في دراسة جديدة، نُشرت في 22 سبتمبر في مجلة JGR Biogeosciences ، أظهر فريق من الباحثين أن الأخشاب الحمراء الشهيرة في كاليفورنيا تكافح من أجل التمثيل الضوئي في الحرارة. أحدث مقاطع الفيديو من Live Science التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة. إنها تحول كيميائيًا ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكريات وأكسجين. قالت المؤلفة الأولى للدراسة ليلي كلينك، مرشحة الدكتوراه في مختبر بصريات النبات في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، لـ Live Science: “تكيفت هذه الأشجار لتنمو في بيئات معتدلة حقًا، لذلك لم ينظر أحد حقًا في تأثير الحرارة على عملية التمثيل الضوئي”. من عام 2022 إلى عام 2024، قام كلينك وزملاؤه بقياس مدى استجابة أوراق الأشجار الحمراء في غابة نهر غارسيا في مقاطعة ميندوسينو للحرارة. مرة أو مرتين في الشهر، أخذ الباحثون ثلاث عينات مختلفة من أوراق الخشب الأحمر في كاليفورنيا وقاموا بقياس تألقها ودرجة حرارتها. يمكن لجزيئات النبات استخدام الضوء الممتص بثلاث طرق: للتمثيل الضوئي، أو تبدده كحرارة، أو ينعكس كضوء (إزهار). وقال كلينك إن التألق هو قياس بديل لفهم عملية التمثيل الضوئي في النبات. احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق البريد الخاص بك. قام الباحثون بتغليف ورقة رابعة في ورق القصدير لمدة 20 دقيقة لوضعها في حالة “السكون” قبل أخذ نفس القياسات. وقال كلينيك: “عندما تكون في حالة راحة، نعرضها لنبضة من الضوء في الطول الموجي الذي ستستخدمه في عملية التمثيل الضوئي لمعرفة ما سيكون الحد الأقصى لمعدل التمثيل الضوئي لديها”. ووجدوا أنه في الأيام الحارة، كانت الأوراق المعرضة لأشعة الشمس تصل إلى 18 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) أكثر سخونة من درجة حرارة الهواء. وقال كلينك: “هذا فرق كبير ويشير إلى أن الأوراق متوترة إلى درجة أنها لا تستطيع التنظيم الحراري بشكل فعال”. وتتحكم أوراق العديد من النباتات في درجة حرارتها وعملية التمثيل الضوئي عن طريق فتح أو إغلاق ثغورها، وهي مسام صغيرة على سطحها. تنظم هذه الثغور (من الكلمة اليونانية للفم) كمية ثاني أكسيد الكربون التي تدخل النبات، وكمية الأكسجين وبخار الماء التي يطلقها. يؤدي انخفاض تناول ثاني أكسيد الكربون إلى انخفاض عملية التمثيل الضوئي، مما يعني أن النبات لديه طاقة أقل. ما يجب قراءته بعد ذلك، تشير الاختلافات الكبيرة بين درجات حرارة الهواء وأوراق الخشب الأحمر إلى أن الأوراق أغلقت ثغورها لتجنب فقدان الماء من التبخر أثناء الظروف الحارة وبالتالي ارتفاع درجة الحرارة، كما قال كلينك. ولمزيد من التحقيق في تأثير الحرارة على فسيولوجيا الأوراق، أخذ الباحثون عينات من أوراق الخشب الأحمر في كاليفورنيا إلى المختبر وعرضوها لمجموعة من درجات الحرارة أثناء وجودهم في الماء. وقال كلينك إنه على الرغم من وصولها إلى الماء، إلا أن عملية التمثيل الضوئي للأوراق لا تزال أقل مع ارتفاع درجة حرارتها، على الرغم من أن ثغورها كانت مفتوحة. وكتب الباحثون أن هذا يدل على أن الحرارة تفرض قيودًا مباشرة على قدرة الخشب الأحمر على التمثيل الضوئي، بدلاً من تقليل هذه القدرة بشكل غير مباشر عن طريق التسبب في إغلاق الثغور. وتشير النتائج إلى أن قدرة الأخشاب الحمراء على التمثيل الضوئي وتخزين الكربون ستنخفض مع ارتفاع درجات الحرارة. وقالت لوسي رولاند، عالمة البيئة بجامعة إكستر في المملكة المتحدة والتي لم تشارك في الدراسة، لموقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني: “ليس إغلاق الثغور فقط هو الذي يسبب انخفاض عملية التمثيل الضوئي”. “تعاني هذه الأشجار بالفعل من التأثيرات المباشرة للحرارة على أنظمة التمثيل الضوئي الخاصة بها.” إن هذا الاكتشاف له آثار خطيرة على مستقبل الأخشاب الحمراء والنباتات المماثلة. وقالت: “إن النقاط التي يصبح عندها هذا الضرر غير قابل للإصلاح لا تزال غير مفهومة بشكل جيد، ولكنه أمر ضروري حقًا لفهمه إذا أردنا التنبؤ بكيفية تأثير مناخنا المستقبلي على النباتات”. والخطوة التالية في بحث كلينك هي تجاوز فسيولوجيا الأوراق لفهم هذه العتبات على الأشجار وأنظمتها البيئية ككل. وأضافت: “لسنا متأكدين من مدى التأثير الذي رأيناه هو استجابة إجهاد قابلة للعكس وما إذا كانت تتعرض للضرر من هذا الضغط المستمر”. وأضافت أن الباحثين بحاجة إلى مزيد من البيانات “للحصول على فكرة أفضل، خارج نطاق الأوراق، عن كيفية استجابة هذه النظم البيئية للحرارة والجفاف”. كلينك، إل.، أو، جيه.، رودريجيز-كاتون، إم.، راو، إم بي، فيتي، إل.، كوتش، جي دبليو، وماجني، تي إس (2026). الإجهاد الحراري في الصيف يقلل من تنظيم الكيمياء الضوئية في Coast Redwoods. مجلة البحوث الجيوفيزيائية وعلوم الأرض الحيوية، 131(9). https://doi.org/10.1029/2026jg010052