الترابط بين نظم الأرض: المناخ، الجيولوجيا، البيولوجيا

فهم نظام المناخ للأرض

مناخ الأرض نظام دينامي يحكمه التفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات والغلاف الجوي والأرض والأسطح والغلاف الحيوي، وهذه المكونات تنظم بشكل جماعي درجات الحرارة، والتهطال، والأنماط الجوية عبر الكوكب، وتشمل العوامل الرئيسية الإشعاع الشمسي، وتركيزات غازات الدفيئة، وآثار الطلاء - انعكاس سطح الأرض - فهم هذا النظام أساسي للتنبؤ بالأوضاع المناخية في المستقبل والتخفيف من آثار البشر.

الديناميات الجوية والتداول العالمي

إن الغلاف الجوي هو مظروف رقيق من الغازات التي تدر الحياة من الإشعاع الشمسي الضار وتعيد توزيع الحرارة والرطوبة، وأنماط التداول الواسعة النطاق، مثل الهادي والفريل والخلايا القطبية، تنقل الطاقة من خط الاستواء نحو القطبين، وتزيد هذه الخلايا من الرياح التجارية، وتزيد من تدفق الطائرات، والريح، والريحان، ووجود غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون في الخارج.

وارتباط مسارات العواصف بشكل متزايد باضطرابات في التدور في الغلاف الجوي مثل تدفق الطائرات المتحركة، وفقاً لبيانات المناخ التي قدمتها ناسا، كان العقد الماضي أحرّ ما يكون، حيث كان عام 2023 هو السنة الأكثر إثارة على الصعيد العالمي، وللاطلاع على الملاحظات المفصلة، زيارة ميناء المناخ في وكالة الفضاء الوطنية الآسيوية [1]

Oceanic Influence on Climate

وتغطي أكثر من 70 في المائة من سطح الأرض، والمحيطات هي أكبر مستودع حراري للكوكب، وتستوعب حوالي 90 في المائة من الحرارة الزائدة من الاحترار العالمي وتخزن كميات كبيرة من الكربون، وتيارات المحيط، مثل التداول عبر المحيط الرطب، ونقل أعمدة المياه الدافئ، وسادس الماء البارد، وتنظيم المناخ الإقليمي.

إن شذوذ درجات حرارة سطح البحر قد زاد من كثافة الأعاصير المدارية، وتوفر الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي رصدا للمحيطات في الوقت الحقيقي، ويمكن الوصول إليه في موقع [FLT:]NAAA على شبكة الإنترنت .

تغذية سطح الأرض

وتؤثر مساحات الأراضي على المناخ المحلي والعالمي من خلال الطلاء والتهرب من الأرض، وتغطية الغطاء النباتي، فالغابات، ولا سيما الغابات الاستوائية، تعمل كبواليع للكربون، وتؤثر على أنماط سقوط الأمطار من خلال إعادة تدوير الرطوبة، كما أن إزالة الغابات تقلل من التحلل الحراري، وتتغير نظم التهطال، وتسهم في الاحترار المحلي.

Climate Change and Its Impacts

وقد أشعلت الأنشطة البشرية في العالم دفئاً لا لبس فيه، ويخلص الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن انبعاثات غازات الدفيئة الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري وتغيرات استخدام الأراضي هي السبب السائد، وأن النتائج واسعة الانتشار.

المواقف العالمية الناشئة

وقد زاد متوسط درجة الحرارة العالمية بحوالي ١,٢ درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، وهذا الاحترار يدفع إلى زيادة تواتر وشدّة الموجات الحرارية، ولا سيما في خطوط العرض المتوسطة، وترتفع درجات الحرارة الليلية بشكل غير متناسب، وتخفض درجة التبريد وتشدد على صحة الإنسان، وتتناقص المحاصيل في مناطق كثيرة، مما يهدد الأمن الغذائي، وتزيد سرعة دفء الميثودلات القطبية الشمالية، وتعيد التلويث.

مستوى سطح البحر

ارتفاع مستويات سطح البحر منذ عام 1900، وهو ما يرجع أساساً إلى التوسع الحراري في مياه البحر وذوبان الجليد من الجليديات وصحائف الجليد، حيث يتسارع معدل الارتفاع في الوقت الراهن، إذ يواجه المجتمعات الساحلية تزايداً في الفيضانات والتحات واقتحام المياه المالحة في طبقات المياه العذبة، وتعاني الجزر المنخفضة مثل ملديف وأجزاء من بنغلاديش من الضعف بوجه خاص.

أحداث الطقس القاسية

ويزيد تغير المناخ من حدة الأحداث: فالأعاصير تتعزز بسبب المياه المحيطية الأكثر دفئا، وحالات الجفاف التي تطول في المناطق الجافة بالفعل، وتزايدت أحداث التهطال الشديد بسبب وجود مناخ أكثر دفئا، وقد ارتفعت حدة تواتر الكوارث التي تبلغ بليون دولار، كما أن حرائق برية، التي تغذيها الظروف الجافة، أصبحت أكثر تدميرا في مناطق مثل كاليفورنيا وأستراليا، وعلاقات علم الإسناد تربط الآن بين الأحداث الفردية الشديدة لتغير المناخ والثقة عالية.

الإطار الجيولوجي للأرض

الجيولوجيا تُدرس مواد الأرض الصلبة، و المعادن، والعمليات التي تُشكل سطح الكوكب وداخله، ويمتد سجل الجيولوجي إلى 4.6 مليار سنة، ويُتيح نافذة في المناخ الماضي، والأشكال الحياتية، والحركات التكتونية، ويُعتبر فهم الجيولوجيا أساسياً لتحديد الموارد، وتقييم المخاطر الطبيعية، وإعادة بناء تاريخ الأرض.

الطراز الثالث - مبنى الجبال

إن الغلاف الجوي للأرض مقسم إلى لوحات تكتونية تتحرك فوق الغلاف الجوي، وفي حدود مختلفة، شكل قشري جديد، وفي حدود ملتوية، وطبقات كولايد، وخلق مناطق جبلية مثل الهمالايا، وتسبب الزلازل والبراكين، وقد تعيد مناطق التخصيب تدوير القشرة إلى المناورة، بينما تُطلق القارات البركانية الغازات التي تؤثر على التكوين الجوي.

The Rock Cycle and Carbon Sequestration

إن دورة الصخور تشمل عمليات متهورة وراثية وميثمورفية، ويستهلك تكبير الصخور السليفة في الغلاف الجوي ثاني أكسيد الكربون، ويدخلها إلى مياه البحر، ويشكّل في نهاية المطاف معادن الكربون، ويساعد هذا البواليع الجوي على تنظيم مناخ الأرض على النطاقات الزمنية الجيولوجية، وعلى عكس ذلك، فإن الميثمورفية والضخة البركانية للكربونات تتحول إلى الغلاف الجوي.

سجلات الأحفور والبيع

إن الأحجار المحمية في الصخور الرسوبية تكشف عن أشكال الحياة السابقة والظروف البيئية، فالفورمينفيرا والملقب يستخدمان كبؤر للحرارة والهطول، وينبأ أن تكون النواة الجليدية من قارة أنتاركتيكا وغرينلاند هي فقاعات الهواء القديمة، وتسجل تركيزات ثاني أكسيد الكربون ودرجات الحرارة أكثر من 800 ألف سنة، ويشمل الماضي الجيولوجي حالات من الحرارة القصوى (مثلا، المقاييس).

التفاعل بين الجيولوجيا والمناخ

فالجيولوجيا والمناخ مترابطان ارتباطا وثيقا من خلال حلقات التغذية المرتدة، إذ إن ثورات البركانية تصيب ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي، وتشكل هوامش الهكتار التي تعكس ضوء الشمس وتتسبب في التبريد المؤقت، كما شوهدت بعد انفجار جبل بيناتوبو، غير أن هناك مقاطعات كبيرة، مثل سلسلة السبيرية، قد أطلقت ظواهرا هائلة من ثاني أكسيد الكربون فوق آلاف السنين، مما أدى إلى زيادة في عدد الهضاب.

دور البيولوجيا في نظم الأرض

ويشتمل علم الأحياء على جميع الكائنات الحية وتفاعلاتها مع البيئة، فالحياة ليست سلبية؛ وهي تشكل بشكل نشط الغلاف الجوي للأرض والتربة والمحيطات، وتنتج التليفزيون بواسطة النباتات والفولطون الأكسجين وتزيل ثاني أكسيد الكربون، وتعود التحلل الكربون إلى الغلاف الجوي، والعمليات البيولوجية أساسية في الدورات الكيميائية الأحيائية.

النظم الإيكولوجية والمركبات الكيميائية الأحيائية

وتنظم النظم الإيكولوجية البرية والبحرية تدفق الكربون والنيتروجين والفوسفور والمياه، وتخزن الغابات والأراضي الرطبة كميات كبيرة من الكربون؛ وتحتوي التربة على كربون أكبر من الغلاف الجوي والنباتي معاً، وفي المحيط، تنقل المضخة البيولوجية الكربون العضوي من المياه السطحية إلى الرواسب العميقة، وتهيئ مناطق التخصيب بالبكتيريا النيتروجينية مناطقا الأرضية للتغير في النباتات، بينما تتحول فيها النيتروجينات.

التنوع البيولوجي والقدرة على التكيف مع النظام الإيكولوجي

فالتنوع البيولوجي - تنوع الأنواع والتنوع الجيني والتنوع البيولوجي - يدعم استقرار النظام الإيكولوجي وإنتاجيته - ويسترجع النظم الإيكولوجية الضارة بسرعة أكبر من الاضطرابات مثل الحرائق أو الفيضانات أو تفشي الأمراض - وقد تجاوزت أنواع الحجر الرئيسية، مثل المذيبات أو الذئاب، الآثار على بيئتها، وتضعف هذه الخدمات بسبب فقدان التنوع البيولوجي، مثلا، تتراجع الملوثات في خطر غلة المحاصيل.

الأثر البشري على النظم البيولوجية

وقد أصبحت الأنشطة البشرية قوة جيولوجية رئيسية - هي الأنثروبوتشيين، فتغير استخدام الأراضي، والتلوث، والإفراط في استغلالها، وتغير المناخ، يدفع معدلات انقراض الأنواع أعلى من معدلات الخلفية الطبيعية بنسبة تتراوح بين 100 و000 1 مرة، مما يهدد خدمات النظم الإيكولوجية التي تعتمد عليها الحضارة.

إزالة الغابات وفقدان الموئل

كما أن إزالة الغابات المدارية، وخاصة بالنسبة للزراعة، تُطلق الكربون وتخفض الموئل، وقد دُفعت غابات الأمازون المطيرة، وهي حوض حرجي للكربون، إلى نقطة تضخيم يمكن أن تنتقل فيها إلى سافانا، كما أن إزالة الغابات تعطل أنماط هطول الأمطار، على الصعيدين المحلي والعالمي على السواء.

التلوث

ويتسبب التلوث الجوي والمائي والتربة في إلحاق الضرر بالكائنات الحية مباشرة.

Climate Change as a Biological Stressor

ويدفع ارتفاع درجات الحرارة الأنواع إلى نقل أعمدة نطاقاتها أو إلى ارتفاعات أعلى، ولا يمكن للكثيرين التحرك بسرعة كافية، ولا سيما في المناظر المجزأة، ويحدث تذبذب المرجان عندما يطرد الطحالب الكيمبيولوجية بسبب الضغط الحراري؛ ويقتل الزلازل المطول، ويخلل تحمض المحيطات من تكوين الشعاب في المناموس والقشريات، ويجمع بين آثار الإجهاد - التكييف - الحمض

الترابط بين المناخ والجيولوجيا والبيولوجيا

ولا يوجد نظام للأرض يعمل في عزلة، ويؤثر المناخ على معدل الطقس الجيولوجي، الذي يؤثر بدوره على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ويقلل علم الأحياء من التدفقات بين المجالات، ويُعتبر فهم هذه التعليقات أمراً أساسياً للتنبؤ بدول المستقبل ولتصميم تدخلات فعالة.

Climate-Biology Feedbacks

وتخزن النباتات والتربة الكربون؛ وهذا التخزين مرن بدرجة الحرارة، ويعجل الحرق بالتحلل، ويطلق ثاني أكسيد الكربون، ويزيد من دفء التغذية الإيجابية، وعلى العكس من ذلك، فإن زيادة ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تخصم نمو النباتات (أثر التخصيب ال ثاني أكسيد الكربون)، ولكن هذا التأثير محدود بتوافر المواد الغذائية والمياه.

جيم - التفاعلات الجيولوجية - البيولوجية

تخلق العمليات الجيولوجية موائل، التربة البركانية خصبة، بينما تقدم السواحل الصخرية النوافذ، كما تعدّل الكائنات الجيولوجية، تحرق الحيوانات تربة، وتكسر الأشجار الصخور عن طريق الرعي الجذري، وتهيمن الميكروبات المعادن، وتطور الحياة نفسها غير مناخ الأرض: حدث المحار العظيم منذ 2.4 بليون سنة، كان سببه تفاعل الثرياء اليوم.

Climate-Geology Feedbacks

وتتسارع وتيرة عصر الجليد من جراء دورات ميلانكوفيتش - التغيرات المدارية التي تغير عزل الشمس، وتثير هذه الدورات ردود فعل تنطوي على الجليود، وثاني أكسيد الكربون، ودرجة سطح البحر، ونمو وتآكل صفائح الجليد التي تغير الحمل القشري، وتؤثر على أنماط الانفجار البركاني، كما أن تذوب الأغطية الجليدية تقلل الضغط على القشرة التي يمكن أن تؤدي إلى حدوث تغيرات في التربة (تأثير على مستوى الرواسب).

دراسات حالة للترابط

وتوضح عدة نظم إيكولوجية بوضوح الترابط بين المناخ والجيولوجيا والبيولوجيا والمخاطر التي تشكلها الاضطرابات البشرية.

غابة الأمازون

إن حوض الأمازون مهيأ بجبال الأنديز، التي تحجب الرطب من المحيط الهادئ وتخلق ظلاً من الأمطار، كما أن الجبال توفر الرواسب التي ترسم قشرة الفيضانات، وتولد الغابات نفسها نصف هطولها من خلال التهرب من الأرض، وهذا التدوير الذي يربط بين أمزونيا ونظم المياه في أمريكا الجنوبية، ويُظهر تدهور الغابات وتغير المناخ في هذه الدورة.

الشعاب المرجانية

وتبنى الشعاب المرجانية الكائنات التي تخزن الكربون، ويتوقف نموها على المياه الدافئـة والنظيفة والمرتفعة والثابتة من الهيدروجين. ويؤدي ارتفاع درجات الحرارة البحرية إلى تبيض الأحداث؛ وتباطؤ حساب تحمض المحيطات، وتتوقف الشعاب أيضا على الأسس الجيولوجية - التي تُعد جزر بركانية أو قذيفة قارية، وتحمي السواحل من تآكل الموجات وتدعم التنوع البيولوجي الهائل.

المناطق الجبلية

كما أن مراكب الجليد تُشكل حيث يتجاوز تراكم الثلج تُحدث الجليد الذي يتدفق تحت وزنها، وهي تُحشّم المناظر الطبيعية التي تُشحّر الوديان، وتُودع حتى، وتُؤثّر في الصرف، وتُغذي مياه الأمطار الجليدية التي تُغذي الأنهار التي تدعم النظم الإيكولوجية والزراعة، وفي الجبال المرتفعة مثل جبال الهيمالايا، يتسارع الانكماش الجليدي بسبب الاحترار.

خاتمة

إن المناخ والجيولوجيا والبيولوجيا ليست ضوابط منفصلة ولكن خيوط متقاطعة في نسيج نظم الأرض، من حركة الصفائح التكتونية إلى تنفيس الغابات، كل عنصر يؤثر ويتأثر بالآخرين، ولا سيما انبعاثات غازات الدفيئة، وتغير استخدام الأراضي، والتلوث، مما يعطل هذه النُهج الطبيعية التي تُعيد بناءها إلى الوجود.

For further reading, the IPCC Sixth Assessment Report provides comprehensive science: IPCC AR6. National Geographic offers accessible overviews at ]National Geographic Environment.