التغيرات المناخية وزيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون

قد تتسبب التغيرات المناخية في زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تأثير الاحتباس الحراري في جميع أنحاء العالم، وبالتالي يؤثر على جميع النظم البيئية الزراعية بطرق مختلفة، وفي بعض الأحيان يفضل عامل واحد نمو النبات، ولكن بالاقتران مع التحولات الأخرى فإن التأثير الإيجابي يؤدي إلى تأثير سلبي جذري.

ارتفاع تباين درجات الحرارة وأثره على نمو نبات القمح

يمكن أن نوضح بالتفصيل ارتفاع تباين درجات الحرارة في مناطق مختلفة من العالم وتأثيره على نمو نبات القمح والكيمياء الحيوية وحجم الحبوب ووزنها وتأثيرها على تعداد الآفات الحشرية، فبالتالي تأثيرها على مسببات الأمراض الميكروبية.

وجد أن الزيادة العالمية في ثاني أكسيد الكربون تساعد نباتات C3 على زيادة النمو وتحسين قدرة امتصاص المياه النباتية وإنتاجية المحاصيل، كما أنه يفضل وجود نباتات C3 لمنافسة الحشائش C4 التي تزرع جنبًا إلى جنب مع المحصول الرئيسي، حيث تصبح النباتات أكثر مقاومة للأمراض، ولكن هذه الفوائد تتحول إلى سلبية عندما تزداد درجة حرارة المنطقة، وفجأة تفقد النباتات قدرتها على امتصاص المعادن من التربة وإعادة تعليم حجم الحبوب ووزن الحبوب ومقاومة المحاصيل للأمراض، مما يزيد من تعداد الآفات وقدرة النباتات على الاحتفاظ بالمياه.

تغير المناخ وعلاقته بانتشار الأمراض

يسبب الفيوزاريوم أمراضًا مختلفة في القمح مثل تعفن القدم وتعفن الجذور ولفحة الرأس في القمح، مما يتسبب في خسائر كبيرة في الغلة، حيث إن (Rhizoctonia solani) هو فطر ينتقل عن طريق التربة ويسبب تعفن الجذور في القمح ويسبب خسائر في الغلة بنسبة 50٪ في اليابان وأوروبا والولايات المتحدة الأمريكية.

كما أن تغير المناخ له تأثير قوي على مسببات الأمراض، حيث تلعب درجة الحرارة والماء دورًا مهمًا في إنبات مسببات الأمراض وبقائها على قيد الحياة، فعندما ارتفعت درجة حرارة الهواء في ألمانيا من 0.8 إلى 1.1 درجة مئوية من عام 1900 إلى عام 2000، أدى ذلك إلى زيادة هطول الأمطار خلال فصل الشتاء، وهذا في النهاية يناسب دورة حياة العامل الممرض ويساعدهم على الاستعمار على بقايا المحاصيل والوصول إلى مضيفات حساسة معينة.

كما تم القيام بتجربة تحلل النبات ودراسة درجة حرارة التربة وتأثيرها على بقاء الميكروب في ظل ظروف الحقل الطبيعي، ففي هذه التجربة تم حساب كمية البكتيريا والفطريات مع السكريات الأمينية وحمض الموراميك أما بالنسبة للفطريات، فانه يتم استخدام الإرغوستيرول للوصول إلى الكتلة الحيوية الفطرية، لأنه لا يختلط مع المكونات العضوية للتربة بالإضافة إلى أنه جزء رئيسي من غشاء الخلية الفطرية.

تغير المناخ والتنبؤات المصاحبة له

تعدد الحشرات

يتغير المناخ حيث يؤثر كل جزء من الزراعة فلا يترك الحشرات غير متأثرة، فعند انخفاض إنتاجية النبات بسبب ارتفاع درجة الحرارة فان هذا يرتبط بالجفاف وبظروف الاحتباس الحراري، أي انه عندما ينخفض عدد النباتات فإن هذا يؤثر بشكل مباشر على أعداد الحشرات التي تعيش على النباتات، والذي يساهم في زيادة تفشي الحشرات.

وقد تؤدي هذه الزيادة في درجة الحرارة والجفاف إلى نشوب حرائق وموت النباتات، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض الكربون وارتفاع مستويات الكربون في الهواء، حيث يؤدي التغيير في كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى تأثير كبير على النباتات والحشرات والكائنات الحية الدقيقة، حيث تقلل الحشرات ومسببات الأمراض من الخسائر الكبيرة في الغلة إلى جانب جميع استراتيجيات المكافحة.

يؤدي الاحتباس الحراري إلى تغيير الكيمياء الحيوية للنباتات مما يؤثر على الحشرات العاشبة ومسببات الأمراض، فقد تتأثر مجموعات الحشرات بعوامل غير حيوية مختلفة بسبب الاحتباس الحراري، فتزداد أعداد الحشرات مع ارتفاع درجة الحرارة هذه وتنقل الفيروس بسلاسة شديدة من النبات المصاب إلى النبات السليم، إن هذه التغيرات المناخية تؤثر على الحشرات النافعة للغاية التي لا تستطيع البقاء في الطقس الجاف مع درجات الحرارة المرتفعة، كما أنها تؤثر على قدرتها على قتل الحشرات الضارة.

إن التأثير السلبي لتغير المناخ وزيادة درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون وزيادة معدل التمثيل الضوئي وزيادة الإنتاجية، ولكن تقليل الإنتاج الزراعي هذا كله بسبب تغير أنماط الطقس.

التنبؤ بارتفاع المرض وارتباطه بزيادة معدل ثاني أكسيد الكربون

تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يومًا بعد يوم بسبب المستوى المعيشي الحديث والتصنيع، وقد تم رفعه إلى 50٪ بعد الثورة الصناعية، حيث تم التنبؤ بأنه إذا تم إطلاق ثاني أكسيد الكربون بهذا المعدل، فإن تركيزه في الغلاف الجوي سيكون حوالي 550 ميكرولتر / مول حتى عام 2050.

إن ثاني أكسيد الكربون هو المكون الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي، لذلك يؤثر بشكل مباشر على نمو النبات والتمثيل الغذائي. لكن هذه الكمية الزائدة من ثاني أكسيد الكربون ضارة بنباتات C3، وهذا يزيد من الكتلة الحيوية للنبات ويؤدي إلى تأثير التسميد بثاني أكسيد الكربون. يتم تفسير هذه الظاهرة من منظورات مختلفة للنظام البيئي الزراعي، ولكن مدى انتشارها يختلف من منطقة إلى أخرى حسب الحالة البيئية ودرجة الحرارة وكمية المياه في التربة.

حيث انه تتم مراقبة هطول الأمطار في المناطق القاحلة وشبه القاحلة والمعتدلة وتأثيرها على النباتات عن طريق التخصيب الحر لثاني أكسيد الكربون (FACE)، كما تستجيب المناطق المختلفة بشكل مختلف لهذا الارتفاع في ثاني أكسيد الكربون مثل امتصاص المغذيات وإمدادات المياه للنبات وخزانات المياه في الوقت الحار والجاف من العام.

يزرع القمح في كل مكان ويتأثر ما يقرب من 15٪ من المحصول السنوي بالظروف المناخية في مناطق البحر الأبيض المتوسط، حيث مصدر المياه الرئيسي في مناطق البحر الأبيض المتوسط هو هطول الأمطار، وهو أمر مهم لمراحل النمو المبكرة لمصنع القمح.

وقد تتأثر مرحلة ملء الحبوب في القمح بشدة بسبب نقص إمدادات المياه، وتسمى هذه الحالة بالجفاف النهائي الذي يؤثر في النهاية على محصول المحصول، إن هذا الجفاف يساعد القمح على إنتاج نظام جذر طويل بالإضافة إلى تقليل توصيل الثغور للحفاظ على المياه المتاحة، ولكن هذا قد يكون ضارًا في مرحلة ملء الحبوب.

التنبؤ بارتفاع درجة الحرارة

إن سبب الاحتباس الحراري وتغير درجات الحرارة هو ارتفاع ثاني أكسيد الكربون والعديد من غازات الدفيئة الأخرى التي تحبس الحرارة وترفع درجة الحرارة في الغلاف الجوي، حيث سيتم زيادة التنبؤ بارتفاع درجة الحرارة على هذا الكوكب حتى عام 2100، حيث ستتقلب درجة الحرارة بسبب الغازات المسببة للاحتباس الحراري، كما أن ثاني أكسيد الكربون يضاف إلى الهواء بسبب احتراق الفحم والوقود الأحفوري، فإذا استمر البشر في استخدام هذه الأشياء كمصدر للطاقة فإن الأرقام الدقيقة لتغير درجات الحرارة تكون مستحيلة.

وفي نهاية ذلك، قد يؤدي تغير درجات الحرارة إلى تغيير معدل هطول الأمطار، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة ظروف الجفاف، وهو أمر بالغ الأهمية لزراعة القمح في المناطق البعلية والبحر الأبيض المتوسط في العالم، وهذه الحالة قد تساعد حشائش C4 بدلاً من محصول القمح، مما يزيد من المنافسة بين المحصول والمغذيات للغذاء والماء.