إذن ماذا ستشرب اليوم؟

يكشف بحث جديد أن الطبيعة لديها دورتان مائيتان مختلفتان، مما يعني أن بعض المياه فقط متاحة للنباتات

لقد تعلم معظمنا في المدرسة عن دورة المياه في الطبيعة: فهي تبدأ بالماء الذي يتبخر من البحر، ومن الأرض، ومن النباتات والحيوانات. ويتكثف بخار الماء في الجو على شكل قطرات مكونة السحب، ويمطر السحب هطولا يسقط في البحر أو على اليابسة. وتتدفق هذه الرواسب في الجداول والأنهار عائدة إلى البحار أو البحيرات - وهذا ما يسمى بالجريان السطحي، أو تتسرب إلى المياه الجوفية، ثم يصل بعضها إلى الخزانات الجوفية للمياه العذبة.

حتى وقت قريب كان من الواضح، نظريًا، أن أي جزيء ماء يمكن أن يمر بأي من هذه المراحل في دورة الماء. بدا أن الموضوع كان بسيطًا ولم يكن هناك أي جديد فيه، لكن مؤخرًا أصبح من الواضح أنه يمكنك كل يوم أن تتعلم شيئًا جديدًا.

هذا شيء جديد نتائج البحوث الذين اكتشفوا أنه لا توجد دورة مياه واحدة بل دورتان على الأرض، وأنهما في كثير من الأحيان منفصلتان. لذا فإن جزيء الماء الموجود في إحدى الدورات عادة لا ينتقل إلى الدورة الأخرى.

عوالم الماء

ولفهم كيفية تحقيق هذا الاكتشاف، إليك شرح موجز للنظائر. تحتوي كل ذرة من كل مادة في الكون على نواة تتكون من جسيمات تسمى بروتونات لها شحنة كهربائية موجبة ونيوترونات ليس لها شحنة كهربائية، والإلكترونات المحيطة بها.

يتم تحديد انتماء الذرة إلى عنصر معين بناء على عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة، وبالتالي فإن الذرة التي تحتوي على 8 بروتونات في النواة تسمى أكسجين، والذرة التي تحتوي على بروتون واحد في النواة تسمى هيدروجين . تحتوي نواة ذرة الأكسجين عادةً على 8 نيوترونات، وهو نفس عدد البروتونات، ولكن نادرًا ما تحتوي على 9 أو 10 نيوترونات. تسمى ذرات الأكسجين التي تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات بالنظائر.

ولكل مادة بصمة نظائرية تميز المكان الذي تشكلت فيه، وبالتالي يمكن التمييز بين نيزك جاء من المريخ وصخرة نشأت على الأرض. ومن الممكن أيضًا تحديد مصادر المواد المختلفة من خلال التوقيع النظائري الخاص بها. على سبيل المثال، استفاد محررو دراسة نشرت مؤخرا في "زواتا" من الاختلافات في البصمة النظائرية لمصادر المياه المختلفة وأثبتوا أنيمكن للنباتات الصحراوية أن تستهلك ماء الندى.

وفي البحث الجديد، تم اكتشاف أن أحد العوالم المائية يشمل الماء الموجود في التربة السطحية التي تمتصها تلك النباتات، والماء الموجود داخل النباتات، والماء الذي يتبخر منها. ويبلغ عمقها بضعة أمتار، حسب نوع التربة. يطلق عليه الباحثون اسم الماء البطيء لأنه يبقى في التربة السطحية لفترة طويلة، بضعة أيام على الأقل، وتتاح للنباتات فرصة لاستخدامه.

أما عالم الماء الآخر فيشمل المياه التي تتدفق في الجداول والأنهار والمياه التي تتسرب إلى المياه الجوفية بسرعة كبيرة - في غضون دقائق إلى أيام، حسب نوع التربة - بما يتجاوز جذور معظم النباتات. ويطلق عليه الباحثون اسم الماء السريع لأنه لا يبقى لفترة طويلة في التربة العليا وبالتالي لا تتاح للنباتات فرصة استهلاكه.

هذين العالمين المائيين لهما توقيع نظائري مختلف. وليس المقصود أن يكون جزء من المطر الذي يسقط هو من نوع وجزء من نوع آخر، ولكن المطر الذي يسقط فإن الجزء "البطيء" من الماء تلتقطه التربة العلوية وتستخدمه النباتات، بينما الجزء "السريع" يتدفق في الجداول ويتسرب إلى المياه الجوفية وينفجر من الينابيع. ويبدو أن الماء يتصرف بهذه الطريقة في معظم أنواع التربة في العالم، ولكن ليس من الواضح لماذا يتصرف بهذه الطريقة. بالطبع، إذا وضعنا نباتًا في وعاء به "ماء سريع" فقط فسوف يستهلكه، لكن وفقًا للبحث الجديد، عادة ما يكون هذا الماء أقل توفرًا للنباتات بشكل طبيعي.

أين مياهي؟

هذه النتائج لها تأثير على فهم أي المياه متاحة للنباتات في الزراعة وأيها غير متاح. يتيح هذا الاكتشاف أيضًا فهم الطرق التي تنتقل بها العناصر الغذائية في العالم. على سبيل المثال، ستكون العناصر الغذائية الموجودة في "المياه البطيئة" فقط متاحة للنباتات، في حين سيتم غسل العناصر الغذائية من "المياه السريعة" إلى الجداول والأنهار ومن هناك إلى عمق التربة.

هناك فكرة أخرى يمكن استخلاصها من البحث الجديد تتعلق بنماذج تغير المناخ، التي تتعامل حاليًا مع المياه الموجودة على الأرض (التي تتدفق في الجداول والأنهار، والمياه في التربة العليا والمياه الجوفية) باعتبارها مسطحًا مائيًا واحدًا. من الممكن أن تكون النماذج التي تأخذ في الاعتبار تقسيم عالم الماء إلى قسمين أكثر دقة.

ومن المهم أن نشير إلى أن البحث في هذا المجال هو في بدايته، وأنه لا يزال هناك الكثير مما يخفى على الظاهر في هذا المجال الغريب. فهل سيكون من الممكن في المستقبل سقي النباتات بقليل من "المياه البطيئة" التي تدومها لفترة طويلة بدلا من السقي الكثير والمتكرر بـ"المياه السريعة" التي تتميز بها الزراعة والبستنة الحالية؟ سوف ننتظر و نرى.