بخشی از مقاله
چکیده:
کربن موجود در خاک بخش عمدهی کربن زمین را شامل میشود و نقش مهمی در کنترل گرمایش جهانی دارند. خاکهای جنگلی بهواسطهی چرخش سریع کربن بین گیاهان و خاک در دینامیک کربن مهمترین نقش را دارند. سه نوع آشفتگی طبیعی در جنگلها باعث ایجاد تغییرات معنیداری بر دینامیک کربن آلی خاکها میشود . آتشسوزی، طوفان و ریشهکن شدن درختان و ایجاد پیت و ماند، طغیان حشرات و بیماریها در جنگل مهمترین آشفتگیهای طبیعی هستند. آتش سوزی بسته بهشدت و مدت حریق تأثیر متفاوتی بر کربن آلی خاکها دارد. ریشه کن شدن درختان با ایجاد پیت و ماند باعث تغییر در رژیم حرارت و رطوبت خاک از طریق ایجاد میکروتوپوگرافی میگذارد که میتواند دینامیک کربن الی را متأثر سازد. حمله حشرات از طریق تأثیر در لاشریزی درختان کربن الی خاکها را تغییر میدهد. در جنگلهای ایران سه عامل فوق باعث تغییر کربن آلی میشود بهنحویکه گاهی باعث کاهش و گاه افزایش کوتاهمدت کربن آلی خاکها میگردد.
کلمات کلیدی: آشفتگی، کربن آلی خاک، آتشسوزی، پیت، ماند
مقدمه:
خاکهای جنگلی دینامیک کربن بالایی دارند، بهطور خودبهخودی تنظیم میشوند و انعطاف بالایی در مقابل تغییرات از خود نشان میدهند. باند شدن انرژی با مولکول کربن از راههای انتقال انرژی در این سیستم بیولوژیکی است. گیاهان کربن اتمسفر را از طریق فتوسنتز کاهش داده و انرژی تشعشعات خورشیدی را به شکل مولکولهای پیچیده کربن دار ذخیره میکنند - . - IPCC, 2007 انرژی باند شده به ذرات خاک از طریق لاشریزی و ورود مواد از طریق ریشه انتقال مییابد و یک شبکه غذایی را ایجاد میکند . - Dixon et al, 1995 -
حرکت کربن در این شبکه غذایی به شکل سالیانه انجام میشود و به فرم دیاکسید کربن در اثر تنفس به اتمسفر بازمیگردد . - Houghton et al, 1998 - مواد غذایی خاک منبع بزرگی برای کربن هستند که در اثر تجزیه خارج میشوند. نکته جالبتوجه توانایی خاکهای جنگلی در ذخیره کربن اتمسفری حاصل از منابع انسانی است که در سالهای اخیر افزایشیافته است . - Aubinet et al, 2000 -
جنگلزدایی از منابع اولیه افزایش کربن اتمسفری بوده است اما امروزه کربن اتمسفری بیشتر در اثر احتراق سوختهای فسیلی افزایشیافته است . - Batjes, 1999 - گرچه برداشت از جنگلها در اثر ملاحظات زیستمحیطی کاهشیافته اما تغییر کاربری و ایجاد زمینهای کشاورزی از دهه 1950 باعث شده تا میزان کربن اتمسفر افزایش یابد - Lal et al, . - 1998 بهنحویکه باعث گرمایش جهانی شده و نگرانی تأثیر تغییر اقلیم بر زندگی انسان افزایش یافته است. هدف از این مقاله بررسی تأثیر عوامل طبیعی ایجاد آشفتگی در محیط جنگل است که دینامیک کربن را تحت تأثیر قرار میدهند.
بررسی عوامل ایجاد آشفتگیهای طبیعی در محیط جنگل:
آشفتگی Disturbance به معنای وقایع تخریبی و نوسانات طبیعی - محیطی - است که تغییراتی را در شرایط سیستمهای اکولوژیکی ایجاد میکند - - . بهطور سنتی آشفتگی به دلیل آتش، حشرات، بیماری و خشک سالی ایجاد میشود. بههرحالاخیراً این وقایع بهعنوان فرآیندهای کلیدی در اکولوژی جنگل و توالی اهمیت یافته است.
کلمنتس 1928 - ، - 1916 توالی را بهعنوان فرآیندی تدریجی در یک ناحیه تعریف کرده که گونههای جوامع پیشاهنگ اولیه Pioneer به تدریج به جامعه اوج Climax تبدیل میشوند و عامل اقلیم تأثیر مهمی در این فرایند دارد. توالی به دودسته اولیه و ثانویه، طبقهبندیشده است. توالی اولیه بدون سابقه قبلی در منطقه اتفاق میافتد حالآنکه در توالی ثانویه آشفتگیها بهطور موقتی، موجب توسعه جوامع موجود میشود - . - Abrams and Scott, 1998
در مدل کلمنتس، اقلیم بهعنوان یک عامل مهم شمرده میشود و جوامع گیاهی مستقرشده در یک منطقه اقلیم خاص آن را منعکس میکنند. آشفتگی عاملی است که توسعه جوامع را متأثر می کند؛ بنابراین، علاوه بر مدل پیشنهادشده توسط کلمنتس مفاهیم افزایش تنوع گونهها و پیچیدگی، بایومس بیشتر و ثبات فلورسیتیک تحت تاثیرآشفتگی قرار میگیرد.
آثار رژیم آشفتگی در جوامع جنگلی بیشتر در اکوسیستمهای خاکی نمایان میگردد. پیکت - 1980 - بیان کرده که رقابت بهعنوان یک مکانیسم حرکت دهنده توالی سبب توازن جامعه میگردد. وایت - 1980 - مطرح کرده که تودههای جنگلی بهندرت به مرحله رقابت نهایی میرسند و بهطور تصاعدی مستعد آشفتگی با افزایش سن هستند . جوامع گیاهی تحت تأثیر رژیم آشفتگی اغلب با آشفتگی شدید و به میزان زیادی روبرو هستند - - ، بهنحویکه منجر به ایجاد جوامع جایگزین میشود . - Nakashizuka and Iida, 1996 -
مدلهای مفهومی، بهترین روش برای درک نحوه کنترل توالی جامعه بوده است. هالینگ - 1981 - عوامل دیگری را به این مدل افزوده است مانند: تجزیه و تخریب سنگ مادر و تجدید ساختمان خاک که همراه با افزایش مواد معدنی و بایومس در یک اکوسیستم است و رژیمهای آشفتگی از قبیل آتشسوزی و حشرات میتوانند آزادسازی عناصر را به میزان زیادی تسریع کنند که موجب افزایش مواد و انرژی میشود. تجدید ساختمان خاک موجب قابلجذب شدن مواد غذایی، کاهش هدررفت آنها و در دسترس قرار دادن آنها میشود - . - Holling, 1981
بزرگترین منبع کربن در اکوسیستم جنگلی کربن خاک است . - Lal, 2001 - بهمنظور تعیین دقیق این موضوع که این منبع براثر آشفتگی چه تغییری مییابد، تعیین مقدار ظرفیت اکوسیستم جنگلی در ذخیرهسازی کربن لازم به نظر میرسد. منبع اصلی مواد ارگانیکی خاک بقایای گیاهان و ریشه های آنها است. بقایای گیاهی میزان کربن خاک را بهویژه در لایه های سطحی بهطور چشمگیری افزایش میدهند . - Reichstein et al, 2005 - موجودات هتروتروفیک خاکزی طی تنفس، کربن خاک را به دیاکسید کربن تبدیل کرده و به اتمسفر بازمیگردانند؛ اما قسمتی از این مواد به مواد هومیک تغییر شکل یافته که این مواد نسبت به تجزیه تا حدودی مقاوم هستند.
طبق نظر Swif - 2001 - مدتزمانی که لازم است تا کربن ارگانیکی خاک به حالت پایدار و متعادل برسد به میزان منبع کربن اولیه موجود، میزان مواد ارگانیکی که از جوامع گیاهی به وجود میآید و همچنین به وضعیت اقلیم طی این مدت بستگی دارد. در هنگام ایجاد آشفتگی ، منبع کربن قابلتجزیه در سطح خاک کاهش مییابد درحالی که کربن غیرقابل تجزیه ذخیره میشود؛ به شکلی که این کربن غیرقابل تجزیه حتی بیشتر از نصف کل کربن موجود در خاک است . کربن موجود در خاک در 3 گروه قابلتجزیه، با تجزیه متوسط و غیرقابل تجزیه طبقهبندی میشود. این طبقهبندی با علم بر اینکه در هر طبقه ناهمگونی موجود دارد صورت گرفته است. علیرغم میزان و شدت آشفتگیها، میزان کربن در خاکهای معدنی میتواند در ایجاد پایداری کربن کل خاک تأثیر گذاشته که البته به مقدار تجزیه نیز وابسته است. مطالعات زیادی در مورد مقدار تغییراتی که در کربن خاک پس از آشفتگی صورت میگیرد و آنهم در قیاس وسیع انجامنشده است - . - Lorimer, 1980 بههرحال مهمترین عوامل آشفتگی زیر سبب ایجاد تغییرات در کربن خاک میگردند.
