يصادف الانقلاب الصيفي كل عام أطول يوم في نصف الكرة الشمالي بالنسبة لمعظم الناس، يجلب معه الدفء والمهرجانات وغروب الشمس المتأخر، أما بالنسبة للنباتات، فقد يعني شيئًا أكثر أهمية.

تشير أبحاث جديدة أجراها علماء في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC) إلى أن هذا الحدث السنوي قد يشكّل إشارة حيوية للنمو والتكاثر، ومع ذلك، ومع ارتفاع درجة حرارة الكوكب، قد يفقد هذا المؤشر الطبيعي موثوقيته.

يستكشف البحث، المنشور في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، كيف تستخدم النباتات الانقلاب الصيفي كمحفز محتمل.

لكن، مع ارتفاع درجات الحرارة وتزايد عدم القدرة على التنبؤ بالمناخ، قد تحتاج النباتات إلى البحث عن مؤشرات أخرى.

قال الدكتور فيكتور فان دير ميرش، باحث ما بعد الدكتوراه في كلية الغابات بجامعة كولومبيا البريطانية: “من المعروف أن النباتات تستخدم درجة الحرارة لتحديد توقيت نمو الأوراق والإزهار.

تُظهر هذه الدراسة أن الانقلاب الصيفي هو فترة نمو مثالية، وقد يكون أيضًا محفزًا مهمًا للتكاثر”.

تاريخيًا، اعتقد الباحثون أن طول النهار يُساعد النباتات على جدولة نموها.

وتذهب هذه الدراسة إلى أبعد من ذلك، إذ تشير إلى أن الانقلاب الصيفي – حوالي 21 يونيو في نصف الكرة الشمالي – يُمثل توقيتًا حراريًا مثاليًا في كل من أوروبا وأميركا الشمالية، يوفر هذا الموسم توازنًا بين الدفء المتراكم والوقت الكافي المتبقي في الموسم لإتمام التطور.

وفقًا للمؤلفين، يُعد هذا التوقيت بمثابة تسوية، إذ تحتاج النباتات إلى تجميع ما يكفي من الدفء لتتنبأ بالظروف المناخية القادمة، وفي الوقت ذاته، تحتاج إلى مدة كافية لنمو أجزائها وتكوين أزهارها والاستعداد للتكاثر.

ولعل الانقلاب الصيفي هو التوقيت الأمثل لتحقيق هذا التوازن.

النمو الأمثل يرتبط بالانقلاب الصيفي باستخدام بيانات مناخية تاريخية وتنبؤية، درس الباحثون أنماط درجات الحرارة على مدى سنوات طويلة، مستخدمين مؤشر “أيام النمو بالدرجات” (GDD)، الذي يقيس تراكم الحرارة المهم لعملية التمثيل الغذائي في النبات.

الهدف كان تحديد اليوم الذي تستطيع فيه النباتات التنبؤ بثقة بمدى دفء بقية الموسم، مع توفر الوقت الكافي للنمو.

تُظهر النماذج والرسوم البيانية في الدراسة أن الانقلاب الصيفي غالبًا ما يقع بالقرب من نقطة التوازن المثلى بين القدرة على التنبؤ الحراري وإمكانات النمو.

المناخات المحلية تُغير القاعدة

رغم هذا المتوسط، تكشف الظروف المحلية عن واقع أكثر تعقيدًا؛ ففي جنوب أوروبا مثلًا، تبلغ النباتات ذروتها في وقت أبكر، بينما في المناطق الشمالية الباردة، يكون أفضل توقيت للنمو بعد الانقلاب الصيفي بفترة.

تبرز الخريطة المنشورة في الصفحة 2 من الدراسة هذا التفاوت بوضوح، حيث تُشير الألوان المختلفة إلى توقيت الذروة: قبل الانقلاب، عنده، أو بعده.

وهذا يعني أن الانقلاب الصيفي ليس مؤشرًا موثوقًا به في كل المناطق. تقول الدكتورة إليزابيث وولكوفيتش، المشاركة في الدراسة وأستاذة علم البيئة النباتية: “لا يتغير طول النهار من عام لآخر، ولكن مع ازدياد تقلب درجات الحرارة، قد تواجه النباتات صعوبة في التكيف مع كلا المؤشرين”.

إشارات الضوء مقابل إشارات الحرارة

تشير الدراسة إلى أن الاعتماد على إشارة ثابتة مثل الانقلاب الصيفي قد يحدّ من قدرة النباتات على التكيف.

وبدلًا من ذلك، يقترح الباحثون أن تكون درجة الحرارة، بوصفها تعكس الواقع المناخي الفعلي، مؤشرًا أفضل.

يقول فان دير ميرش: “درجة الحرارة ترتبط مباشرة بالظروف التي تعيشها النباتات، على عكس الضوء الذي يتطلب حساسية خاصة لحساب التغيرات الزمنية”.

كما أن حساب تغير طول النهار أكثر تعقيدًا من مجرد استشعار الحرارة، ما قد يجعله أقل كفاءة من الناحية البيولوجية.

النمو في التوقيت الخطأ مخاطرة

التوقيت غير المناسب للنمو قد يؤدي إلى مشاكل كبيرة فقد تزهر المحاصيل قبل أوانها، مما يعرضها لخطر الصقيع، أو يفوت الملقحات وقت التلقيح، أو يتباطأ نمو الغابات، مما يقلل من قدرتها على امتصاص الكربون.

تقول وولكوفيتش: “يمكن أن تؤثر اضطرابات التوقيت هذه على الأمن الغذائي والتنوع البيولوجي. لذا من الضروري فهم الإشارات التي تستخدمها النباتات لأحداث رئيسية مثل الإزهار ونضج الثمار”.

كما يشير الباحثون إلى احتمال أن يكون توافق النمو مع الانقلاب الصيفي مجرد مصادفة حرارية، لا أكثر. وللتأكد من ذلك، ينبغي إجراء تجارب تفصل بين إشارات الضوء والحرارة، لمعرفة العامل الحاسم.

أهمية ذلك للمستقبل

في ظل تغير المناخ المتسارع، وتزايد فترات الجفاف والاحترار، يصبح فهم آليات نمو النباتات أمرًا بالغ الأهمية، ليس فقط للزراعة بل أيضًا لإدارة النظم البيئية.

فالنماذج التي تتجاهل تعقيد الإشارات المناخية قد تقود إلى تنبؤات غير دقيقة وتدخلات بيئية غير فعّالة.

وتختتم الدراسة بأن الانقلاب الصيفي ربما لم يعد الإشارة البيولوجية الموثوقة التي كان يُعتدّ بها في الماضي، مما يفتح الباب لفهم جديد حول كيفية تكيف النباتات – أو فشلها – في عالم يزداد اضطرابًا.