عضو مارش

جهاز قياس المستنقعات عبارة عن مجموعة من الأنابيب البلاستيكية المثبتة على هيكل خشبي، يوضع في المستنقعات لقياس تأثير مدة الغمر وتواتر الفيضانات على إنتاجية نباتات المستنقعات. ^{[ 1 ]} تُستخدم هذه المعلومات لأغراض البحث العلمي.

طُوِّر جهاز قياس مستنقعات المياه بواسطة جيمس موريس من جامعة ساوث كارولينا بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم والمراكز الوطنية لعلوم المحيطات الساحلية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . وكان هدفهم هو تحديد الآثار قصيرة المدى وطويلة المدى لارتفاع مستوى سطح البحر على العمليات الساحلية مثل إنتاجية النباتات ، وتحلل المواد العضوية في التربة، والترسيب، والتي تُسهم في تشكيل استقرار الأراضي الرطبة . ^{[ 2 ]}

تُستخدم آلة المستنقعات لتحديد مدى استجابة العمليات الساحلية المختلفة لارتفاع مستوى سطح البحر . وتؤدي آثار تغير المناخ ، مثل الارتفاع المتسارع لمستوى سطح البحر، إلى ارتفاع منسوب المياه في المستنقعات الساحلية عن المعدل الطبيعي، مما يؤدي إلى زيادة الملوحة في المناطق الداخلية، وفقدان الرواسب والارتفاع، وتغيير في بنية المجتمعات النباتية.

ستؤثر هذه العواقب على تدرجات الإجهاد التي تتعرض لها النباتات الساحلية ، إلا أن مدى تحمل هذه الأنواع النباتية والمقايضات التي قد تواجهها لا يزال غير واضح. يُعد هذا الجهاز وسيلةً للتأثير المباشر على ما قد تتعرض له نباتات المستنقعات في المستقبل، وتوفير فهم أفضل لجهود الترميم اللازمة لمنع العواقب الضارة على المستنقعات الساحلية.

آلة المستنقعات عبارة عن هيكل يتكون من صفوف من الأنابيب على ارتفاعات رأسية مختلفة. تُملأ هذه الأنابيب بالطين، وتُزرع فيها أنواع من نباتات المستنقعات. تمثل المستويات الرأسية المختلفة "ارتفاع" مستوى الماء الذي تتعرض له نباتات المستنقعات. ومع حركة المد والجزر ، تتعرض الأنابيب لارتفاع وانخفاض مستوى الماء. يستطيع العلماء ضبط عوامل مختلفة، مثل الارتفاع الكلي للهيكل، ومدة الفيضان ، والمغذيات المضافة، وغير ذلك الكثير.

بمرور الوقت، يستطيع العلماء جمع معلومات مثل إجمالي تراكم الكتلة الحيوية النباتية، وإجمالي المواد العضوية، وتكوين الخث ، ومعدلات التحلل، والترسبات . ويمكن استخدام هذه البيانات للتنبؤ بصحة المستنقع قيد الدراسة في المستقبل، واستنتاج كيفية استجابة المستنقع لارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل.

من خلال العديد من تصميمات ومناهج دراسة أعضاء المستنقعات المختلفة، وجد الباحثون أن نباتات المستنقعات قد تستجيب لارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل بشكل مختلف، وبالتالي فإن الأمر يعتمد كلياً على نوع النبات.

استخدم باحثون يدرسون استجابات نباتات المستنقعات في مستنقعات المد والجزر بشمال شرق المحيط الهادئ جهازًا خاصًا بالمستنقعات، ووجدوا أن الأنواع التي توجد عادةً في المستنقعات المرتفعة (التي تغمرها المياه فقط أثناء المد العالي أو الظواهر الجوية المتطرفة)، مثل ساليكورنيا باسيفيكا وجونكوس بالتيكوس، كانت حساسة لزيادة الفيضانات. بينما كانت أنواع أخرى، مثل بولبوشوينوس ماريتيموس وكاريكس لينغبي، وفيرة في المستنقعات التي تقع على ارتفاعات تساوي أو تزيد عن الارتفاعات التي تتوافق مع إنتاجيتها القصوى. ^{[ 3 ]} كما وجدت مجموعة أخرى، باستخدام الجهاز نفسه، أن زيادة الغمر قللت الكتلة الحيوية للأنواع التي توجد عادةً في المستنقعات المرتفعة. وقد أدى وجود نباتات مجاورة إلى تقليل الكتلة الحيوية الإجمالية بشكل أكبر. ^{[ 4 ]}

استخدم فريق من الباحثين جهازًا مستنقعيًا لتقييم تأثير نوع من الأعشاب الغازية على المجتمعات النباتية المحلية في مصب نهر في الصين. ووجدوا أن هذه الأعشاب الغازية تنمو بشكل جيد في الارتفاعات المثلى، ولكنها لا تنمو جيدًا في الارتفاعات الشديدة الارتفاع والانخفاض الشديدين. وعندما تختلط مع الأنواع المحلية، تثبط الأعشاب الغازية الكتلة الحيوية المحلية بنسبة 90% في الارتفاعات المتوسطة حيث تكون الكتلة الحيوية عادةً في أعلى مستوياتها. ^{[ 5 ]} وفي دراسة أخرى، استخدم فريق آخر الجهاز المستنقعي في شمال غرب المحيط الهادئ في أمريكا الشمالية لدراسة دوره في اختبار بيئات إنبات البذور في الحقل، ووجدوا أن الأنواع الشائعة في المنطقة، مثل S. tabernaemontani، أظهرت معدلات إنبات أعلى بشكل ملحوظ حول متوسط ​​ارتفاع المد والجزر، بينما نجا نوع Carex lyngbyei بشكل أفضل بكثير حول أعلى ارتفاع للمد والجزر. كما أظهر كلا النوعين حساسية للمنافسين، حيث كان S. tabernaemontani هو النوع الوحيد الذي ينبت في وجود منافسة. ^{[ 6 ]}

إلى جانب ضغوط ارتفاع منسوب مياه البحر، تتأثر نباتات المستنقعات أيضاً بالعديد من العوامل الخارجية كالعواصف والجفاف وزيادة المغذيات وتغيرات الارتفاع المصحوبة بالهبوط الأرضي. وقد رُصدت استجابات نباتات المستنقعات لهذه الضغوط في دراسات مختلفة باستخدام أعضاء المستنقعات.

وجدت مجموعة بحثية استخدمت عضو المستنقع لدراسة نبات السبارتينا ألترنيفورا ، وهو عشب وفير ينمو في المستنقعات المنخفضة (التي تغمرها المياه عادةً طوال اليوم)، أن ضغوط العواصف والجفاف أدت إلى انخفاض ملحوظ في الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض وتحته مقارنةً بتلك المزروعة في ظروف هطول الأمطار الطبيعية. كما أن النباتات التي غمرتها المياه بغزارة كانت جذورها وسيقانها أدق، مما أدى إلى ضعف بنيتها. ^{[ 7 ]}

يُمكن أن يُساهم إضافة المغذيات في نمو العديد من أنواع النباتات، إلا أن الإفراط في استخدامها قد يُؤدي إلى نتائج عكسية ويُضر بنجاح العديد من نباتات المستنقعات. في إحدى الدراسات التي أُجريت على أعضاء المستنقعات، وجد الباحثون علاقة إيجابية بين إضافة النيتروجين ونمو النباتات عند مستويات سطح البحر، حيث تكون النباتات أكثر عرضةً للإجهاد الناتج عن الفيضانات، وكان التأثير أكبر عند اقترانه بارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون . مع ذلك، لاحظوا أن إضافة النيتروجين بشكل مُزمن نتيجة التلوث تُقلل من توافر براعم النباتات الجديدة (براعم النباتات الجديدة) للأنواع المُقاومة للفيضانات، مما يُؤدي إلى تغيير هيمنة الأنواع وجعل المستنقعات أكثر عُرضةً للانهيار. ^{[ 8 ]} وقد وُجدت هذه المُفاضلة أيضًا في دراسات أخرى على أعضاء المستنقعات، حيث يُمكن أن تُؤدي إضافة المغذيات إلى زيادة الإنتاجية الأولية، ولكنها قد تُؤثر سلبًا على تراكم المواد العضوية وتكوين الخث . ^{[ 9 ]}

تتأثر نباتات المستنقعات بتغيرات الارتفاع المصاحبة لارتفاع مستوى سطح البحر نتيجة لتغير بيئاتها المفضلة . باستخدام جهاز محاكاة المستنقعات، اكتشف الباحثون أنه في حالة ارتفاع المستنقعات عن المستوى الأمثل المتوقع عند معدلات ارتفاع منخفضة لمستوى سطح البحر، فإن تسارع معدل ارتفاع مستوى سطح البحر سيعزز نمو الجذور وتراكم المواد العضوية واستقرار الأراضي الرطبة بشكل عام. أما في حالة انخفاض ارتفاع المستنقعات عن المستوى الأمثل المتوقع عند معدلات ارتفاع سريعة لمستوى سطح البحر مع انخفاض إمدادات الرواسب، فإن ارتفاع مستوى المياه سيؤدي إلى انخفاض نمو الجذور وتباطؤ معدل اكتساب الارتفاع، مما قد يؤدي إلى تدهور سريع للمستنقعات. ^{[ 10 ] [ 11 ]} بالتزامن مع تغير الارتفاع، وجدت مجموعة من الباحثين باستخدام جهاز محاكاة المستنقعات أن التربة انخفضت بشكل أقل في المناطق المزروعة مقارنةً بالمناطق غير المزروعة، مما يشير إلى أن النباتات قد تساعد في التخفيف من فقدان ارتفاع المستنقعات الناتج عن ارتفاع مستوى سطح البحر. ^{[ 12 ]}

وقد وجد الباحثون أيضاً أن تقلبات مستوى المياه خلال فترة زمنية محددة تؤثر على نمو المستنقعات الساحلية، مع التركيز على التغيرات الطفيفة في مستوى سطح البحر. وتتمثل هذه التغيرات في تغيرات بطيئة لا تؤثر على نقل الرواسب، ولكنها تؤثر على فيضانات المستنقعات ونمو الغطاء النباتي. ^{[ 13 ]}