النظام البيئي الشمالي

النظام البيئي الشمالي هو نظام بيئي ذو مناخ شبه قطبي يقع في نصف الكرة الشمالي ، تقريبًا بين خطي عرض 50° و70° شمالًا . تُعرف هذه النظم البيئية باسم التايغا ، وتوجد في أجزاء من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا . ^{[ 1 ]} أما النظم البيئية التي تقع جنوب المناطق الشمالية مباشرةً فتُسمى غالبًا بالنظم البيئية شبه الشمالية . وتتميز هذه المناطق أيضًا بتنوع العمليات والأنواع التي تحدث فيها.

رموز كوبن للنظم البيئية الشمالية هي Dfc و Dwc و Dfd و Dwd .

تُعدّ النظم البيئية الشمالية من أكثر النظم البيئية عرضةً لتأثيرات تغير المناخ . ففقدان التربة الصقيعية، وانخفاض درجات الحرارة، وارتفاع درجات حرارة الصيف، كلها عوامل تُحدث تغييراتٍ جوهرية في هذه النظم، مما يُؤدي إلى نزوح الأنواع المُتكيفة مع البرد، وزيادة حرائق الغابات، وجعل النظم البيئية عُرضةً للتحول إلى أنواعٍ أخرى. وقد تُؤدي هذه التغييرات إلى دورات تغذية راجعة لتغير المناخ ، حيث يُؤدي ذوبان التربة الصقيعية وتغير النظم البيئية إلى إطلاق المزيد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، مما يُفاقم تغير المناخ. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تتنوع الأنواع في النظم البيئية الشمالية نظرًا لاحتوائها على موائل برية ومائية. ويشمل تركيب الأنواع العديد من الكائنات التي تتغذى على نطاق واسع وأخرى أقل تخصصًا. ^{[ 4 ]} من خط الاستواء إلى القطبين، يتناقص تنوع الأنواع، وهناك علاقة عكسية بين تغير تنوع الأنواع وتغير المناخ. ^{[ 5 ] [ 4 ]}

مع ذلك، ورغم أن هذه المنطقة لا تتمتع بتنوع بيولوجي مماثل للأنظمة الاستوائية، إلا أنها تضم ​​مجموعة متنوعة من الأنواع. فالنظم البيئية الشمالية غنية بأنواع نباتية عديدة، من أشجار التنوب الأسود والأبيض ، إلى أشجار الصفصاف ، والزهور البرية ، وأشجار الألدر. ^{[ 6 ]} أما حيوانات الرنة ، فرغم أنها لا تتواجد في هذه المناطق على مدار العام، إلا أنها تنزل إليها خلال فصل الشتاء بحثًا عن الأشنات . ^{[ 7 ]} وتشمل بعض أنواع الأسماك السلمونيات ، والسمك الرملي ، وسمك الشوك ، واللامبري، وسمك السكولبين . ^{[ 8 ]} وتُعد هذه النظم حيوية لسمك السلمون : إذ يعتمد سمك السلمون الأحمر على النظم النهرية داخل النظم البيئية الشمالية في مراحل متعددة من دورة حياته، بدءًا من البيض وحتى اليرقات والبلوغ. ^{[ 9 ]}

يحدث النجاح والتعاقب البيئي بالتوازي في الغابات الشمالية. ورغم أن التعاقب الأولي جزء من التكوين الأصلي للمناظر الطبيعية، إلا أنه ليس بنفس أهمية التعاقب الثانوي . ^{[ 10 ]} يتألف التعاقب الثانوي من أحداث متنوعة: حرائق الغابات، والفيضانات، والانهيارات الطينية، وحتى البحث المفرط عن الغذاء من قبل الحشرات، كلها عوامل تساهم في هذا التطور والدورة في الغابات الشمالية. ^{[ 10 ]}

كانت دراسة النظام البيئي والغلاف الجوي في الغابات الشمالية (BOREAS) دراسة ميدانية بحثية دولية رئيسية في الغابات الشمالية الكندية . أُنجز البحث الرئيسي بين عامي 1994 و1996، وكان البرنامج برعاية وكالة ناسا. تمثلت الأهداف الرئيسية في تحديد كيفية تفاعل الغابات الشمالية مع الغلاف الجوي، وكيف سيؤثر تغير المناخ على الغابة، وكيف تؤثر التغيرات في الغابة على الطقس والمناخ. ^{[ 1 ]}

تُظهر النظم البيئية الشمالية حساسية عالية تجاه تغير المناخ الطبيعي والبشري . فبسبب انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، يؤدي ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي في نهاية المطاف إلى سلسلة من التأثيرات المناخية والبيئية. ^{[ 11 ] [ 12 ]} تشمل التأثيرات الأولية لتغير المناخ على النظام البيئي الشمالي، على سبيل المثال لا الحصر، تغيرات في درجة الحرارة، وهطول الأمطار، وموسم النمو . ^{[ 13 ]} استنادًا إلى دراسات أجريت على النظم البيئية الشمالية في يوكون ، وهي منطقة تقع في شمال غرب كندا، يؤثر تغير المناخ على هذه العوامل غير الحيوية . ^{[ 13 ]} ونتيجة لذلك، تُحدث هذه التأثيرات تغييرات في المناطق الانتقالية بين الغابات والأراضي الرطبة والبحيرات في النظم البيئية الشمالية. ^{[ 14 ]} ويؤثر هذا أيضًا على إنتاجية النباتات وتفاعلات المفترس والفريسة ، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى فقدان الموائل وتجزئتها ، ويهدد التنوع البيولوجي . ^{[ 13 ]}

فيما يخص أشجار الغابات الشمالية، يُرجّح أن يكون الحد القطبي لأي نوع مُحدد مُرتبطًا بدرجة الحرارة، بينما يُحدد الحد الاستوائي عمومًا بالاستبعاد التنافسي . ^{[ 15 ]} ومع حدوث تغيرات مناخية، يتبعها تغير في المتغيرات الجوية المُصاحبة، ^{[ 15 ]} وقد تحدث تغيرات في النظام البيئي تشمل توقيت الهجرة والتزاوج وإزهار النباتات. وهذا قد يؤدي إلى الانتقال إلى نوع مختلف من النظام البيئي، حيث لوحظ بالفعل تحول أنواع النباتات والحيوانات شمالًا. ^{[ 2 ]} قد تتوسع الأشجار باتجاه التندرا؛ إلا أنها قد لا تنجو بسبب عوامل الإجهاد المختلفة المتعلقة بدرجة الحرارة أو هطول الأمطار. ^{[ 16 ]} يعتمد المعدل على معدل النمو والتكاثر ، وقدرة الغطاء النباتي على التكيف. ^{[ 16 ]} إضافةً إلى ذلك، قد تتأخر هجرة النباتات عن الاحترار لبضعة عقود إلى قرن، وفي معظم الحالات يحدث الاحترار بوتيرة أسرع من قدرة النباتات على مواكبته. ^{[ 2 ] [ 16 ]}

بسبب ذوبان التربة الصقيعية والتغيرات البيئية الناجمة عن عوامل مثل الحرائق وانتشار الحشرات، تشير بعض النماذج إلى أن الغابات الشمالية قد تحولت إلى مصدر صافٍ للكربون بدلاً من كونها بالوعة صافية له . ^{[ 2 ]} ورغم تقدم أشجار الغابات الشمالية في العمر، فإنها تستمر في تراكم الكربون في كتلتها الحيوية . ومع ذلك، في حال تعرضها للاضطراب، ستفقد كميات من الكربون إلى الغلاف الجوي تفوق المعدل الطبيعي. ^{[ 2 ]}

في بعض المناطق، تقع النظم البيئية الشمالية على طبقة من التربة الصقيعية الدائمة، وهي طبقة من التربة المتجمدة بشكل دائم. وتُثبّت التربة الصقيعية الدائمة أنظمة الجذور تحت الأرض لأشجار الغابات الشمالية، وهي عملية تسمح باحتجاز الكربون في أعماق التربة وتساعد في تنظيم دورة المياه . ^{[ 17 ] [ 16 ]} وتستطيع التربة الصقيعية الدائمة تخزين ضعف كمية الكربون الموجودة حاليًا في الغلاف الجوي والتي يمكن تحريكها وإطلاقها في الغلاف الجوي كغازات دفيئة عند ذوبانها في ظل تأثير التغذية الراجعة لتغير المناخ . ^{[ 18 ]} وتحتوي النظم البيئية الشمالية على ما يقرب من 338 بيتاغرامًا من الكربون في تربتها ، وهو ما يُقارن بالكمية المخزنة في الكتلة الحيوية في النظم البيئية الاستوائية. ^{[ 19 ]}

في النظم البيئية الشمالية، تُعدّ دورة الكربون مُنتِجًا رئيسيًا لخدمات النظام البيئي، لا سيما إنتاج الأخشاب وتنظيم المناخ. ويُعتبر النظام البيئي الشمالي في كندا أحد أكبر خزانات الكربون في العالم. ^{[ 20 ]} علاوة على ذلك، تتمتع هذه النظم البيئية الشمالية في كندا بإمكانات عالية لتوليد الطاقة الكهرومائية ، وبالتالي فهي قادرة على المساهمة في الاقتصاد القائم على الموارد. ^{[ 21 ]} ومن خلال تقييم النظام البيئي، وبيانات الجرد، والنمذجة، يستطيع العلماء تحديد العلاقات بين خدمات النظام البيئي والتنوع البيولوجي والتأثير البشري. ^{[ 22 ]}

تُعدّ الغابات نفسها مصدراً لمنتجات الأخشاب، كما تُساهم في تنظيم جودة المياه والتربة والهواء. ^{[ 23 ]} خلال العقد الماضي، ازداد عدد الدراسات التي تُركّز على العلاقات بين خدمات النظام البيئي. ^{[ 24 ]} ويعود ذلك إلى تزايد إدارة الإنسان للنظم البيئية من خلال التلاعب بإحدى خدمات النظام البيئي لتحقيق أقصى إنتاجية لها. ويؤدي هذا في نهاية المطاف إلى انخفاض إمدادات خدمات النظام البيئي الأخرى. ^{[ 24 ]}

• التايغا
• المناخ شبه القطبي ، المعروف أيضاً باسم "المناخ الشمالي"
• الغابات الشمالية في كندا