تُعدّ جهود الحدّ من ظاهرة التصحر، وتجديد الغطاء النباتي، من بين المساعي التنموية الطموحة بالسعودية. ويرى عالم النبات، البروفسور هيربرت هيرت، بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، إمكانية تحقيق هذه الأهداف عبر الأبحاث العلمية والتحلّي بروحٍ تعاونية حقيقية.
في هذا الصدد، يقدم مشروعان طموحان يتبعان «كاوست» معلومات جديدة وشديدة الأهمية حول النباتات والأشجار الصحراوية والتجمعات الميكروبية التي تدعم التربة، وهو ما يأتي في صميم تحقيق هدف مبادرة «السعودية الخضراء»، ورؤية المملكة للوصول إلى الحياد الصفري لانبعاثات الكربون بحلول 2060.
وقف التصحر
تستهدف مبادرة «السعودية الخضراء» زراعة عشرة مليارات شجرة في أنحاء البلاد؛ بهدف عكس مسار التصحر ومقاومته، ولهذا يعمل علماء النبات في الجامعة على إعداد استراتيجية الاستدامة خصيصاً لهذه المبادرة.
يقول هيرت: إنّ «زراعة النباتات المناسبة في بيئتها الزراعية المناسبة أمرٌ بالغ الأهمية، وإلا ستموت ببساطة؛ حيث فشل كثير من جهود التخضير بسبب زراعة الأشجار غير الملائمة، أو استنزاف التربة بالأسمدة لدرجة عجز النبات عن الاستمرار في النمو».
ويعتقد عالم النبات وفريقه، أن زراعة الأشجار بشكل عام والمستوردة بشكل خاص، لا تعني بالضرورة «الخيار الأفضل» لمشروع تخضير الصحراء؛ في المقابل، يرى الباحثون، أنّ الشجيرات -على الأقل في البداية– تعمل على تثبيت التربة، وتجديدها، كما تتطلب كميات أقل من المياه، ولديها فرصة أكبر للبقاء على قيد الحياة.
التصحر ببساطة هو عملية ديناميكية ومستمرة، تنتج من الرعي الجائر للماشية؛ لأنه يقطع دورة نمو النباتات، فتعجز عن الإنبات لأنها تؤكل قبل أن تُنتج بذورها.
يستطرد هيرت: «يُغذي النبات التربة؛ لذا في حال لم يتوفر الغطاء النباتي في أي مكان، ينقطع الغذاء عن التربة، وتموت حياتها الميكروبية أيضاً، فتتفاقم المشكلة، ومعلوماتنا عن خصائص التربة والتجمعات الميكروبية في المناطق شديدة الجفاف ضئيلة نسبياً؛ لأن أغلب الأبحاث المتعلقة بعلوم التربة أُجريت في المناطق المعتدلة. لذا؛ فإن علم التربة في المناطق القاحلة يعدّ حالياً مجالاً ثرياً لإجراء مزيد من الأبحاث».
يعمل الفريق على إعداد مجلدٍ لخرائط التربة في المملكة؛ لأن بها مساحة شاسعة من الأرض، وتضم مجموعة كبيرة ومتنوعة من النظم البيئية والمناطق المناخية التي يتوفر فيها مختلف أنواع التربة.
يوضح هيرت: «ليس بوسعنا دراسة النباتات بشكلٍ منفصل؛ لأنها تنمو مع ميكروبات البيئة جنباً إلى جنب، إنها تتطلب هذا الشكل من التكافل حتى تظل على قيد الحياة. ولهذا السبب؛ فإن معرفة كل من التربة والتركيبات الميكروبية أمران أساسيان لضمان نجاح مبادرة السعودية الخضراء».
تجديد التربة
أسس الفريق البحثي أكبر بنك حيوي في العالم للميكروبات الصحراوية، ثم وضع الخرائط الجينومية لكل ميكروب. يأمل هيرت أن يُستخدم هذا البنك الحيوي لاستكمال المفقود من الميكروبات، التي كان مفترضاً أن توجد في التربة؛ لكنها استُنزفت أو فُقدت تماماً.
يُشير عالم النبات إلى أنّ «هذه الاستراتيجية تفسح الطريق لتجديد التربة بطرقٍ طبيعية من خلال استبدال العناصر المفقودة، لكن لتعويض هذه العناصر بشكلٍ فعال، علينا الاستعانة بمساعدة الذكاء الصناعي. لا شك في براعة العقل البشري؛ لكننا لا نتمتع بمثل السرعة أو القدرة الحاسوبية التي تتمتع بها الخوارزميات آلية التعلُّم».
وبحسب هيرت، فإن كل نبات يحتوي على نحو 25 ألف جين، ويستضيف من البيئات الميكروبية ما يقرب من ألف نوعٍ مختلف، في حين يوجد لدى كل نوع ميكروبي نحو 4 آلاف جين يمكن أن تساهم في نمو النبات؛ مما يعني أن هناك ما يزيد على 425 ألف جين لكل نبتة، ولكل جينٍ دورٌ يلعبه.
وتهدف خوارزمية الذكاء الصناعي التي صممها الفريق إلى إنشاء خريطة التمثيل الغذائي لكل «هولوبيونت» (وهو عمل النبات والميكروبات معاً)، وتتنبأ بوظيفة كل جين، بعدها يمكن إضافة العناصر المفقودة من تربة معينة لمساعدة نباتٍ بعينه على النمو مجدداً.
المانغروف مستودع الكربون
في عام 2021، وفي خطوة تاريخية، أعلنت السعودية، خطة للوصول إلى الحياد الصفري لانبعاثات الكربون بحلول عام 2060، من خلال نهج الاقتصاد الدائري للكربون، وبما يتوافق مع خطط البلاد التنموية، وتمكين تنوعها الاقتصادي.
في هذا الاتجاه، تعد أشجار المانغروف، أحد الأنظمة البيئية المهمة في السعودية التي يمكن اعتبارها مستودعات للكربون، إضافة إلى دورها في الحدّ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
ويرى العلماء أن مستنقعات المانغروف التي تشكل نظاماً بيئياً غاية في التفرد والتنوع في منطقة المدّ والجزر، تحتاج إلى التجديد، حيث دُمرت مساحات شاسعة منها لإفساح المجال أمام الناس للعيش والعمل على الساحل.
يقول هيرت: «دون وجود غابات أشجار المانغروف، تُنتج التجمعات الميكروبية الواقعة في تلك المنطقة الساحلية كمياتٍ هائلة من أكسيدَي النيتروجين والميثان، وهما من أسوأ الانبعاثات الغازية المسببة للاحتباس الحراري». ويضيف: «صحيحٌ أن أشجار المانغروف بارعة في التخلّص من ثاني أكسيد الكربون، إلا أنها لديها قدرة أفضل في منع الميكروبات من إطلاق غاز الميثان في الجو من الأساس».
كما تشكل أشجار المانغروف جزءاً من النباتات البحرية والبرية؛ مما يجعلها مصدراً ثرياً بالميكروبات الفريدة من نوعها، التي يمكن استخدامها في مقاومة آثار التغيرات المناخية حول العالم مثل الفيضانات.
ويوضح هيرت أن أشجار المانغروف تستضيف تجمعاتٍ ميكروبية قد تساعد النباتات على النجاة من الفيضانات، ويشير إلى أنهم حققوا بالفعل في هذا الاتجاه نتائج مذهلة في تجارب الأرز التي أجروها في «كاوست». من جانب آخر، وجد علماء الجامعة أن في مقدورهم كذلك تحفيز الأرز لينمو بشكل أسرع عبر تعزيز المجموعات التكافلية الميكروبية، وبهذا يمكن زيادة المحصول سنوياً في المناخات الاستوائية، وفي هذه الحالة ليس من المستبعد أن تغيّر هذه الاستراتيجية شكل الإمدادات الغذائية العالمية على نحوٍ مجدٍ.
كشف جديد آخر تم بواسطة هيرت وفريقه، عن سمة غير متوقعة متعلّقة بالتمثيل الغذائي في النباتات الصحراوية وميكروباتها يمكن أن تحتجز الكربون لقرونٍ طويلة.
يشرح هيرت: «تزيل النباتات كميات محدودة من الكربون في الهواء عبر عملية التمثيل الضوئي، وتتم تصفية جزء منه في ميكروبات التربة. في وسع بعض الميكروبات المتعايشة مع هذه النباتات تحويل جزء من الكربون إلى كربونات الكالسيوم، وهي طريقة متوازنة وآمنة للغاية لاحتجاز الكربون لعقود بل حتى لقرون».
ويضيف: «في حال نجحنا في إقناع دول العالم القاحلة بالاستثمار في زراعة النباتات الملائمة، التي تحتوي على الميكروبات الملائمة في التربة المناسبة، فستتغير مجريات الأمور تغيراً تاماً».
ويرى هيرت أنّ الضرائب المفروضة على منتجي ثاني أكسيد الكربون بكثافة، قد تغطي تكلفة هذا النظام بالكامل، خصوصاً أن كثيراً من المناطق القاحلة في العالم هي الأفقر أيضاً.
وفي الختام، يُضيف: «تتوفر كل عوامل تنفيذ هذه الفكرة وتطويرها، نحتاج فقط فهم طريقة حل ألغازها، وقد آن الأوان لنتحد اتحاداً وثيقاً، ونعمل على حل إحدى أصعب الأزمات في العالم».
