Table of Contents

مقدمة: خريجي الكوكب

فالغابات غالبا ما تحتفل بدورها في عزل الكربون والتنوع البيولوجي، ومع ذلك فإن تأثيرها على دورة كوكبنا الهيدرولوجيا عميق بنفس القدر، إذ تغطي نحو 31 في المائة من سطح الأرض، وتتصرف الغابات كهياكل أساسية طبيعية تحكم كيفية انتقال المياه من السماء إلى التربة والعودة إليها مرة أخرى، وكل هطول يصيب طبقة من الغابات، وكل تدفق يتدفق من مساحة الغابات المتدفقة من مساحة الغابات الاستوائية، وكل أشكالها من أشكال القدرة على التكيف.

وتصف دورة المياه، أو الدورة الهيدرولوجية، الحركة المستمرة للمياه فوق سطح الأرض، وتعدل الغابات كل مرحلة تقريبا من هذه الدورة: فهي تعترض التهطال، وتعزز التسلل، وتنظم التبخر، وتدفع نحو التحول، وبذلك تستقر المناخات المحلية، وتحافظ على تدفق المياه خلال فترات الجفاف، وترشيح المياه بصورة طبيعية.

استيعاب المياه وتخزينها: الغابات كسبونغ الطبيعة

ومن بين المهام الأكثر إلحاحا للغابات قدرتها على استيعاب وتخزين كميات كبيرة من المياه، خلافا للتربة الخالصة أو الأراضي الزراعية، فإن الغابات السليمة مثل الإسفنجة العملاقة، وتسد الأمطار وتفرج عنها ببطء بمرور الوقت، وهذه القدرة هي نتيجة عدة عناصر متفاعلة: الكوب، وطابق الغابات، والشبكة الجذرية، وهيكل التربة الأساسي.

اعتراض الكانوبي

وعندما يسقط المطر فوق غابة، تكون نقطة الاتصال الأولى في كثير من الأحيان هي قشرة الأشجار، والإجازات والفروع والحلاقة تعترض جزءا كبيرا من التهطال قبل أن تصل إلى الأرض، ويمكن أن يؤدي هذا الماء المعترض إلى التبخر مباشرة في الغلاف الجوي، وهي عملية تسمى فقدان الحد الأدنى من الكثافة، أو يمكن أن يتدفق ببطء من علب الورق ويتدفق إلى أسفل الجذوع كتدفق من الأمطار.

وتتوقف فعالية الاعتراض على نوع الغابات وكثافة الكثافة ومؤشر مساحة الورق، وتميل الغابات المزروعة المخضرمة، التي تُستخدم فيها الرغوة في مدار السنة، إلى اعتراض المزيد من التهطال أكثر من الغابات المتفككة خلال أشهر الشتاء، كما أن تقريب الشواء وتوجه الأوراق يؤثران أيضا على كيفية توجيه المياه، ومن المهم أن هذا الخزن المائي مؤقت، بل إن المياه المأسرة ته أو تتب تدريجيا.

Soil Infiltration and Root Channels

وعندما تصل المياه إلى أرضية الغابات، فإنها تواجه طبقة من النفايات العضوية، والثوبات، والمواد المزروعة، المعروفة باسم أرضية الغابات أو الأفق، وهذه طبقة تعمل كغطاء وقائي، وتكسر قوة درو الأمطار وتمنع صد التربة، كما أن لديها قدرة عالية على حيازة المياه، وتستوعب النسيج مثل الكم، وتضع التربة في أسفل هذه الطبعة العضوية، وهي تربة كبيرة.

وتخلق جذور الأشجار شبكة من قنوات التموين - الكثافة تسمح بالماء بتجاوز طبقات التربة الكثيفة وتمتد إلى عمق الأرض، ويمكن لهذه القنوات الجذرية أن تمتد إلى مستويات عميقة من المياه، وأن تزيد بشكل كبير من معدل التسلل مقارنة بالأراضي العشبية أو الأراضي الزراعية، وقد أظهرت البحوث أن معدلات التسلل في الغابات الناضجة يمكن أن تكون أعلى من معدلات تكاثر المياه الجوفية التي تقل عن مستوياتها.

إعادة شحن المياه الجوفية وصيانة تدفقها

وفي نهاية المطاف تصل المياه التي تتسلل إلى أعماق التربة الحرجية إلى طاولة المياه، مما يسهم في إعادة تغذية المياه الجوفية، وهذا الماء المخزن له أهمية حاسمة في الحفاظ على تدفق المياه خلال المواسم الجافة، وفي كثير من المناطق، توفر مستجمعات المياه الحرجية إمدادات ثابتة من تدفق المياه الجوفية - الجزء الذي يأتي من موقع المياه الجوفية، وعلى سبيل المثال، تحافظ نظم المياه الجوفية ذات التدفق الحرجي على المياه التي ترتفع فيها كميات الغابات وتغذيها وتغذيها آلاف الكيلو.

كما تؤثر الغابات على وقت الإقامة في المياه في المشهد الطبيعي، فهي تتيح للماء، عن طريق تشجيع التسلل وتباطؤ حركة المياه، قضاء المزيد من الوقت في أيام التربة أو الأسابيع أو حتى السنوات، مما يعزز دواكل المغذيات ويدعم التربة الأحيائية ويحسن نوعية المياه، ويؤثر صافياً على البيئة الطبيعية التي تقاوم الجفاف والفيضانات في آن واحد، وهي خدمة تزداد قيمة مع تغير المناخ في فترات متسارعة.

Transpiration and Cloud Formation: The Forest-Atmosphere Connection

وفي حين أن تخزين المياه أمر حاسم، فإن الغابات تضخ أيضا كميات هائلة من بخار المياه في الغلاف الجوي عن طريق التحول، وهذه العملية البيولوجية، إلى جانب التبخر من التربة والماء المعترض، معروفة باسم التهرب من الأرض، والغابات هي من أقوى محركات التهرب من الأرض، وهذا التدفق الرطب يؤثر تأثيرا مباشرا على تكوين الغيوم وأنماط التهطال.

ميكانيكية التّحوّل

ويحدث التحول عندما تنتقل المياه التي تلتقطها جذور النباتات عبر النباتات وتهرب من الأوراق، وذلك أساساً عن طريق البستانات، ويمكن أن تتحول شجرة واحدة كبيرة إلى مئات لترات المياه في اليوم، ويمكن أن تفرج الغابات المدارية عن أكثرها ٠٠٠ ٧٠ إلى ٠٠٠ ١٠٠ لتر من بخار المياه يومياً، وهذه العملية غير مكتملة، وهي مضبوطة في ظروف حرارة الشمس.

ويرتفع بخار المياه الذي يُطلق من خلال التحول إلى الغلاف الجوي حيث يبرد ويُثبّت في شكل غيوم، وفي المناطق الحرجية، يمكن أن يشكل إعادة التدوير المحلية هذه جزءا كبيرا من التهطال، وفي الأمازون، فإن نسبة 50-80 في المائة من هطول الأمطار تنبع من التبخر داخل الحوض نفسه، مما يعني أن إزالة الغابات في جزء من الغابات يمكن أن تخفض من ثغرة الأمطار.

تشكيلة السحاب، وخطابات الراقص، ونظرية "الثقب الحيوي"

فالغابات لا توفر الرطوبة فحسب بل تؤثر أيضا على التداول في الغلاف الجوي من خلال إطلاق مركبات عضوية متفجرة ذات أجسام بيولوجية، وتسهم هذه المركبات، مثل الإيزوبرين والأروبين، في تكوين هوباءات عضوية ثانوية، تكون بمثابة نواة للتثبيت السحابي، وفي الواقع، تساعد الغابات على ظهور سحابات البذور، مما يزيد من احتمال حدوث التهاب، وهذا أمر محدود بوجه خاص على القارات البحرية.

وفكرة أكثر إثارة للجدل، وإن كانت تحظى بدعم متزايد، هي نظرية المضخة الحيوية التي اقترحها العلماء الروس أناستازيا ماكارييفا وفيكتور غورشكوف، وهي ترى أن الغابات الكبيرة تخلق فعليا منطقة منخفضة الكساد، وذلك بتثبيت بخار المياه من المحيط ونقله إلى البر، وهذه الآلية ستفسر مدى استمرار وجود أحواض قارية عميقة، مثل حوض الأمازون، في النقاش حول هطول الأمطار.

وفيما عدا الآثار المحلية، يمكن للغابات أن تؤثر على أنماط سقوط الأمطار التي تبعد مئات أو حتى آلاف الكيلومترات. ، وتدوير حركة إعادة التدوير ] عبر المناظر الطبيعية الحرجية التي تربط المناطق: فالمياه التي تتحول في حوض الكونغو تسهم في التهطال في شرق أفريقيا، وتؤثر الرطوبة من الغابات المزرية في سيبيريا على النظم الجوية عبر نصف الكرة الشمالي.

Local vs. Regional Climate Regulation

كما أن تأثير التبريد الناجم عن التحول يخفف من حدة المناخ المحلي، إذ أن تحويل الطاقة الشمسية القادمة إلى حرارة متخلفة (عن طريق التبخر)، والغابات ذات درجات حرارة سطحية أقل، وفي المناطق المدارية، يمكن أن يكون التبريد الذي توفره الغابات مساويا لدرجات عديدة، مما يقلل من الطلب على المياه للزراعة ويساعد على الحفاظ على تدفقات الأنهار عن طريق خفض التحلل من الغابات المتخلفة.

الأثر على نوعية المياه: نظام الطبيعة لإخلاء المياه

فالغابات غير متطابقة في قدرتها على الحفاظ على نوعية المياه وتحسينها، حيث تنتقل المياه عبر النظام الإيكولوجي للغابات، فإنها تخضع لسلسلة من عمليات التنقية الطبيعية التي تزيل الملوثات والرواسب والمسببات للأمراض، وتوفر هذه الخدمة النظامية مياه الشرب النظيفة لمئات الملايين من الناس دون تكلفة تقريبا.

الحد من الرواسب ومكافحة التآكل

فالنظم الجذرية للأشجار تربط بين جزيئات التربة معا، مما يخلق مصفوفة مستقرة تقاوم التآكل، ففي المناطق المتجمدة، يمكن أن يقلل الغطاء الحرجي من تآكل التربة بنسبة تصل إلى 95 في المائة مقارنة بالأراضي الخالصة، وهذا أمر مهم للغاية للحفاظ على نوعية المياه لأن الرواسب هي أكثر الملوثات انتشارا على الصعيد العالمي، وتلحق حمولات الرواسب أضرارا بالموائل المائية، ومستودعات الألبسة، وتزيد من تكاليف العلاج لمياه.

وفي مستجمعات المياه الحرجية، تشكل طبقة الورق الملوّثة حاجزا ماديا يزيد من الحد من التآكل المتصاعد، وتضرب الأنهار أولاً القمامة بدلاً من التربة، وتشتت طاقتها بشكل غير مؤذي، وتدل مزيج من اعتراض الكانوب، وتغطية القمامة، وتعزيز الجذور على أن التربة الحرجية، حتى في هطول الأمطار الغزيرة، لا تزال سليمة إلى حد كبير.

المغذيات وأجهزة التخزين

وتُعتبر التربة الحرجية بيئات نشطة بيولوجياً تنهار وترشّح مجموعة واسعة من الملوثات، حيث تُستَنَدَّد المياه من خلال ملامح التربة، وتُستَولى المغذيات مثل النيتروجين والفوسفور على جذور النباتات والميكروبات، وتمنعها من الوصول إلى المجاري حيث يمكن أن تتسبب في حدوث مبيدات للآفات.

كما أن الغابات تخفف من آثار الترسب الجوي، حيث يمكن أن تؤدي القدرة العازلة للتربة الحرجية، المستمدة من المادة العضوية والطقس المعدني، إلى الحد من الحموضة وتركيزات المعادن الثقيلة، غير أن هناك حدودا: يمكن أن تحجب أوروبا بسبب التلوث المزمن هذه القدرة، كما هو مرئي في بعض المناطق.

حماية مصادر مياه الشرب

ويحصل أكثر من ثلث أكبر مدن العالم على جزء كبير من مياه الشرب من المناطق المحمية الحرجية، وعلى سبيل المثال تعتمد مدينة نيويورك على مستجمعات المياه الحرجية التي تملأ المياه بطريقة فعالة بحيث تتجنب المدينة بناء محطة توليد مياه تتراوح بين 8 و10 بلايين دولار، بل تستثمر في حفظ الغابات وإدارة الأراضي، وتوجد أمثلة مماثلة في ريو دي جانيرو، طوكيو.

آثار إزالة الغابات على دورة المياه

ونظرا للأدوار الحاسمة التي تؤديها الغابات، فإن إزالة الغابات تعطل دورة المياه بطرق متعددة، مع ما يترتب على ذلك من آثار من خلال النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية.

زيادة المهربين والفيضانات

وعندما تُزال الغابات، يؤدي إزالة الأغنام والنظم الجذرية إلى الحد من التسلل والتسلل، كما أن تدفقات مياه الأمطار بسرعة على السطح، وزيادة تدفقات المياه المرتفعة، مما يؤدي إلى حدوث فيضان أكثر تواتراً وشدة، ولا سيما في مستجمعات المياه الصغيرة والمتوسطة، كما أن إزالة الغابات في شلالات الهيمالايا، على سبيل المثال، قد ارتبطت بظواهر أكثر فيضاناً في أحواض الينابيع وغابات بركامبوتيرا.

انخفاض معدلات سقوط الأمطار والدرن

ويمكن لإزالة الغابات على نطاق واسع، ولا سيما في المناطق المدارية، أن تقلل من هطول الأمطار الإقليمية، وقد شهدت الأمازون بالفعل اختصارا في الموسم الرطب وانخفاضا في التهطال الذي يهطل في البحار الجافة، وإذا استمرت إزالة الغابات، تشير النماذج إلى أن أجزاء من الأمازون يمكن أن تمر بمرحلة تضخيم حيث تتحول الحدود بين الغابات والسافانا، مما يؤدي إلى مناخ أكثر جفافا يقلل من الغطاء الحرجي.

تدهور نوعية المياه

فالأراضي المستخرجة معرضة بشدة للتآكل، إذ تزداد كميات الرواسب في المجاري بصورة كبيرة بعد إزالة الغابات، وخنق الأسماك التي تزرع المقابر، وشعاب المرجان المهينة، ويمكن أن تسبب المغذيات بلوزات من الطحالب تستنفد الأوكسجين وتقتل الحياة المائية، وفي المناطق الزراعية، كثيرا ما تذوب مبيدات الآفات والأسمدة نتيجة لتدهور حرجية في الطرق المائية.

فقد تدفق القاعـدة وتغيـر التدفقـي

وتظهر مستجمعات المياه المشغولة عادة قدرا أكبر من تقلب تدفق المياه: ارتفاع الذروة أثناء العواصف وانخفاض التدفقات بين الأمطار، مما يجعل إمدادات المياه أقل موثوقية بالنسبة للمجتمعات المحلية والمزارعين وعمليات الطاقة الكهرمائية، وفي بعض الحالات، تصبح المجاري التي تتدفق سنويا في الغلاف الجوي وتجفيف خلال الموسم الجاف، وتلحق أضرارا خاصة بتدفقات المياه في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، حيث تعمل الغابات كميا من المياه الحرجة.

استراتيجيات حفظ الغابات وإعادة إسكانها

إن حماية الغابات واستعادةها هي أحد أكثر الطرق فعالية لحماية دورة المياه، وتتراوح استراتيجيات الحفظ بين الحفاظ على الغابات الموجودة بصورة سليمة وإعادة تحريج الأراضي المتدهورة.

المناطق المحمية وإدارة مستجمعات المياه

إن إنشاء مناطق محمية في مستجمعات المياه الحرجة يكفل بقاء الغطاء الحرجي سليماً، وقد أنشأت بلدان كثيرة الحدائق الوطنية، واحتياطيات الغابات، ومناطق الحفظ التي يديرها المجتمع المحلي، وذلك خصيصاً لصيانة إمدادات المياه، وتجمع الإدارة المتكاملة لمستجمعات المياه بين أصحاب المصلحة والمزارعين والبلديات ومجموعات الحفظ - لتحقيق التوازن بين المياه والغابات واحتياجات استخدام الأراضي، وعلى سبيل المثال، يدفع برنامج إنتاج المياه في البرازيل أصحاب الأراضي لإعادة الغابات إلى مناطقها في المناطق المستقرة.

إعادة فرز رافعة الربيان

إن إعادة بناء الحواجز الحرجية على امتداد الأنهار والمجاري استراتيجية عالية الأثر، وهذه الشرائط من تصفية الأشجار، وتثبيت المصارف، وتوفر الظل الذي يحافظ على هشاشة المياه، وتدعم التنوع البيولوجي المائي، وقد نفذت الحكومات والمنظمات غير الحكومية مشاريع ترميم المياه في جميع أنحاء العالم، وكثيرا ما تجمع بين زراعة الأشجار المحلية وتدابير مكافحة التحات، وترتفع التكلفة نسبيا مقارنة بمزايا جودة المياه.

الغابات الزراعية والاستخدام المستدام للأراضي

Integrating trees into agricultural landscapes - through agroforestry systems -can mimic some water-regulating functions of natural forests. Trees in farmland increase infiltration, reduce soil erosion, and enhance soil moisture retain. In the Sahel region of Africa, farmer-managed natural regeneration of trees has restored millions of hectares of degraded land, improving water availability and crop yields.

إعادة التحريج والتحريج على نطاق واسع

ويمكن لإعادة زراعة الأراضي المتدهورة أن تستعيد الوظائف الهيدرولوجية، ولكن يلزم التخطيط الدقيق، إذ أن زراعة الأشجار في مناطق نبات المياه التي تكون فيها المراعي أو الأراضي المزروعة فيها النباتات الطبيعية يمكن أن تقلل من غلة المياه لأن الأشجار الجديدة تزيد من التهرب، ولذلك ينبغي لجهود إعادة التحريج أن تعطي الأولوية للمناطق التي تدعم الغابات تاريخيا والتي تهدف إلى استعادة فوائد مستجمعات المياه.

إدارة الغابات المجتمعية

فالمجتمعات المحلية هي في كثير من الأحيان أفضل مشرف على الغابات، وعندما تكون لها حيازة آمنة وتحصل على منافع من حفظ الغابات، فإن معدلات الانقطاع عن الغابات والموارد المائية تتحسن، وقد حققت البرامج التي تجمع بين الحفظ والدعم لكسب الرزق - مثل دفع تكاليف خدمات النظم الإيكولوجية - نجاحا، وفي كوستاريكا، أدى البرنامج الوطني لزراعة الغابات إلى الحد من إزالة الغابات وتحسين كمية ونوعية المياه التي تتدفق من مستجمعات المياه الحرجية.

الخلاصة: الغابات والمياه، وهي قاعدة لا تقبل التجزئة

إن العلاقة المعقدة بين الغابات ودورة المياه تؤكد حقيقة أساسية: لا يمكنك إدارة المياه دون إدارة الغابات، ومن اعتراض سقوط الأمطار إلى إعادة شحن المياه الجوفية، ومن تلويث الملوثات إلى الغيوم المبتذلة، وتوفر الغابات خدمات لا تطاق، وتستقر إمدادات المياه، وتحمينا من الفيضانات والجفاف، وتوفر مياه الشرب النظيفة بتكلفة ضئيلة.

غير أن هذه الخدمات غير مضمونة، إذ أن إزالة الغابات وتدهورها لا تزال بمعدلات مقلقة، لا سيما في المناطق المدارية، إذ أن فقدان الغطاء الحرجي يضعف قدرة تنظيم المياه في جميع المناظر الطبيعية، مع ما يترتب على ذلك من آثار تتراوح بين نقص المياه المحلية واضطرابات أنماط سقوط الأمطار في العالم، ويزيد تغير المناخ من حدة هذه المخاطر، ويزيد من الضغط على الغابات لتنظيم دورات المياه في ظروف أكثر تطرفا.

إن حفظ الغابات واستعادتها من الأولويات العاجلة، إذ ينبغي أن يكون حماية الغابات القائمة، ولا سيما في مستجمعات المياه، خط الدفاع الأول، حيث تضيع الغابات، يمكن لإعادة التحريج الاستراتيجية والإدارة المستدامة للأراضي أن تعيد بناء القدرة على التكيف الهيدرولوجي، ولصانعي السياسات ومديري الأراضي والمواطنين جميعا دور في القيام به، ومن خلال الاعتراف بقيمة الغابات بوصفها هياكل أساسية للمياه الطبيعية، يمكننا اتخاذ قرارات تكفل الصحة الإيكولوجية ورفاه البشر على حد سواء للأجيال القادمة.

For further reading on the science of forests and water cycles, explore the Nature Education Knowledge Project and the ]U.S. Geological Survey’s resources on water quality and forests.