أهمية العوامل المناخية على الإنتاجية النباتية والحيوانية

تأثير العوامل المناخية على الإنتاجية الزراعية والحيوانية

تعدّ تغيّرات المناخ والطقس وما يصحبها من تغيّرات موسمية وإقليمية عوامل رئيسية مؤثرة على توزّع الثروة الحيوانية والنباتية وتطوّرها في جميع أنحاء العالم، فالخضراوات ومنتجات الألبان واللحوم التي يتمّ استهلاكها بشكل يوميّ قد لا تأتي من مكان قريب، لكون ذلك المكان لا يحمل الظروف المناخية المناسبة لإنتاج بعض المحاصيل الزراعية أو تربية أنواع معيّنة من الحيوانات، فعلى سبيل المثال، لا يمكن زراعة جوز الهند في القرب من البحيرات، ولا يمكن زراعة الأرزّ في المناطق الصحراوية.^[١][٢]

أهمية العوامل المناخية في الإنتاجية النباتية

يعتبر المناخ هو العامل الأساسي المتحكّم بنموّ المحاصيل الزراعية المختلفة، فعادة ما تحتاج بذور النباتات لنسبة رطوبة ودرجة حرارة معيّنة لتحفيزيها للنموّ، كما يعتمد معدّل نمو أجزاء النبات من ساق وأوراق وجذور على معدّل عملية البناء الضوئيّ، والتي تحتاج لضوء الشمس والحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون،^[٣] ويمكن توضيح هذه العوامل في ما يأتي:^[٤]

الضوء

يعتبر الضوء العنصر الأساسي في عملية البناء الضوئي المسؤولة عن تصنيع الغذاء للنبات وإنتاج مادة الكلوروفيل التي تعطي أوراق النباتات لونها الأخضر، كما يؤثّر على الانتحاء الضوي (توجه النبات في نموه باتجاه الضوء)، وعملية النتح، وامتصاص المعادن والمواد الغذائية وانتقالها بين أجزاء النبات.

إضافة إلى التشكل الضوئي (التغير في تطور وشكل النبات تبعاً لنوع وشدة الضوء)، وعملية انفصال أزهار النبات وتساقطها، ولهذا فإنّ شدّة الضوء الذي يسقط على النبات ونوعيته (من حيث أطواله الموجية المناسبة للنبات) بالإضافة لمدة تعرض النبات له تعد جميعها عوامل رئيسية لنموّ النبات وتطوّره.

درجة الحرارة

تعبّر درجة الحرارة عن مستوى البرودة أو السخونة للمادة وتقاس بوحدة سيلسيوس (C) أو فيهرنهايت (F)، وتؤثر درجة الحرارة على عمليات النمو في النبات ابتداءً من التمثيل الضوئي وعمليات النتح، والتنفّس، وإنتاج البروتين، وانتقال المواد الغذائية داخل النبات، كما وتلعب الحرارة دوراً رئيسياُ في كسر طور السُبات في البذور، وفي عملية إنباتها، وتحتاج المحاصيل الزراعية إلى درجات حرارة متفاوتة بين 0 إلى 50 درجة مئوية، وتتفاوت النباتات في حاجتها لنطاق معيّن من درجات الحرارة حسب نوعها.

وعند النظر إلى تأثير درجات الحرارة على النبات نجد أنه مع ازدياد درجة الحرارة تتسارع عمليّة البناء الضوئيّ في النبات بسبب تزايد سرعة التفاعلات الكيميائيّة ونشاط الإنزيمات فيها، فمع كل زيادة بمقادر 10 درجات مئوية في الحرارة تزداد التفاعلات الإنزيمية في النبات بمقدار الضعف تقريباً، لكنّ تجاوز درجات الحرارة للحد المناسب لنوعّ النبات سواء ارتفاعاً أو انخفاضاً سيؤدي إلى نتائج عكسية في نمو النبات وتطوّره،.

فارتفاع درجات الحرارة فوق حدّها المناسب يؤدي لتفكك البروتينات والإنزيمات في النبات، وانخفاض درجات الحرارة عن حدّها المناسب سيصعب على الماء حركته ويزيد من لزوجته في التربة، فتضعف قدرة النبات على امتصاصه، كما يمكن أن يتجمّد الماء إذا انخفضت درجة حرارته إلى ما دون الصفر؛ مما يؤدي لتمزّق جدران الخلايا النباتية.

الهواء

يتكوّن الهواء في طبقة التروبوسفير من 21% أكسجين و 78% نيتروجين و1% من غاز الآرجون ونسب منخفضة من غاز ثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى، ويعتبر الأكسجين من أهم العوامل التي يحتاجها النبات في عملية التنفّس الخلوي لإنتاج الطاقة المستخدمة في نموّ وتطّور النبات، في حين أنّها تحتاج ثاني أكسيد الكربون في عملية البناء الضوئي اللازمة لصناعة الغذاء.

الرطوبة النسبية

تعبر الرطوبة النسبية عن كميّّة بخار الماء في الهواء، وبمعنى آخر فإنّها مقياس لكميّة بخار الماء التي يمكن للهواء أن يحتفظ بها في وحدة الحجم عند درجة حرارة معيّنة، فالهواء الدافئ يحتفظ بنسبة أعلى من بخار الماء قارنة بما يحتويه الهواء البارد، ولهذا فإنّ الهواء البارد تكون رطوبته النسبية منخفضة كما في المناطق المتجمّدة إذ تبلغ قيمتها 0.01%.

أمّا الهواء الدافئ، فيتمتّع برطوبة نسبية مرتفعة كما في المناطق الاستوائية، إذ تبلغ قيمتها 5%، وتؤثّر الرطوبة النسبية على إغلاق وفتح ثغور النباتات لتنظيم عملية فقد الماء في المحاصيل من خلال عمليتيّ البناء الضوئي والنتح، ولهذا فإنه يتمّ حفظ الأشتال المعراة الجذور والعُقل داخل أكياس بلاستيكية لمنع جفافها، كما يتم تغطية العُقل الورقية والساقيّة بأغطية بلاستيكية أو وضعها في حجرات إكثار خاصة لزيادة الرطوبة النسبية للهواء المحيط بها.

الرياح

تعرّف الرياح بأنّها حركة الهواء الناتجة عن الاختلاف في درجات حرارته وبالتالي التغيّر في ضغطه، حيث أنّ الهواء البارد يكون أقرب للأرض بسبب ارتفاع كثافته وضغطه، وعندما يسخن وترتفع درجة حرارته فإنّه يتمدد وينخفض ضغطه فيرتفع للأعلى ويحلّ محلّه هواء أبرد، ونتيجة انتقال الهواء المستمر من المناطق ذات الضغط الأعلى باتجاه المناطق ذات الضغط الأقل يحدث توازن ضغط الهواء.

وهو ما ينتج الرياح كما يحدث على الشواطئ والبحيرات والرياح الموسمية في مناطق آسيا الاستوائية، والرياح المحليّة التي تحدث على نطاق أصغر، وفي الليل وبسبب انعدام مصدر الحرارة من الشمس تكون الرياح أقل اضطراباً وتحركاً، وتعدّ الرياح ضرورية في عملية تلقيح النباتات وبالتالي نموّر الثمار والبذور، حيث يتمّ تبادل حبوب اللقاح بين المحاصيل الزراعية عند هبوب الرياح المعتدلة.

كما ويمكن للرياح أن تؤثّر سلباً على النباتات إن كانت قويّة، فهي ستؤدي لجفاف المياه ودمار المحاصيل الزراعية، كما أنّها تعيق عملية البناء الضوئي حيث تقل نسبة ثاني أكسيد الكربون التي يمكن للأوراق امتصاصها بسبب انغلاق الثغور الكلي أو الجزئي وبالتالي ضعف نموّ المحاصيل الزراعية.

الماء

يعدّ الماء هو المكوّن الأساسي للخلايا النباتية فهو يمثّل 80% من الوزن الكليّ للنباتات العشبية، وهو المذيب الأساسي في العمليات الفسيولوجية في النبات حيث تذوب الغازات والمعادن التي يحتاجها النبات في الماء ويتم نقلها للخلايا النباتية من خلاله لتصل لجميع أجزاء النبات، كما ويعد الماء ركيزة لعمليات البناء الضوئي وجميع التفاعلات البيويكميائية الضرورية للنبات وهو المكوّن الهيكلي للبروتينات والأحماض النووية، وبالتالي فإنّ الماء هو أساس سلامة وصلابة الأنسجة النباتية وأساس نموّ النبات وتطوّره.^[٥]

أهمية العوامل المناخية في الإنتاجية الحيوانية

تؤثّر العوامل المناخية في الإنتاجية الحيوانيّة من عدّة جوانب وهي كما يأتي:^[٦]

• التنظيم الحراري: تحتاج جميع المواشي لدرجات حرارة خارجية مناسبة لنشاطها البيولوجي كونها كائنات ثابتة الحرارة، وفي سبيل ذلك فإنّه يتحتّم عليها التكيّف مع المناخ المحيط بها للحفاظ على التوازن الحراريّ لأجسامها من كسب وفقد للحرارة مع المحيط، ويمكن التعبير عن التوازن الحراري عبر المعادلة الآتية:

M-E ± F ± Cd ± Cv ± R = O حيث تمثّل هذه الرموز ما يلي:

• M: الحرارة التي تنتجها الأرض.
• E: الحرارة المفقودة من الجلد والممرات التنفّسية بالتبخّر.
• F: الحرارة المفقودة أو المكتسبة عند وصول الطعام أو الماء للجسم.
• Cd: الحرارة المفقودة أو المكتسبة نتيجة الاتصال المباشر بين الجسم والأسطح المحيطة به.
• Cv: الحرارة المفقودة أو المكتسبة بالحمل الحراري نتيجة تلامس الجلد بالهواء.
• R: الحرارة المفقودة أو المكتسبة عن طريق الإشعاع.
• O: الناتج النهائي لاكتساب الحرارة وفقدانها في الجسم.

وتتعدد طرق فقد الحرارة بالنسبة للمواشي لكنّ نسبة فقد الحرارة بالتبخّر هي الأعلى في الظروف الطبيعية، وذلك اعتماداً على درجة حرارة الهواء المحيط ورطوبته النسبية ومساحة سطح التبخر، وسرعة تحرّك الهواء، كما أنّ قدرتها على فقد الحرارة بالتوصيل ضعيف جداً، أما فقدان الحرارة بالحمل الحراري فإنّه يزداد مع هبوب الرياح على الحيوان، وفي حال زيادته فإنّه يزيد من الفقدان الحراريّ بالتبخر.

ولهذا فإنّه يجب توفير أماكن مناسبة للمواشي التي تعيش في المناطق الاستوائية لتجنيبها الإشعاع الشمسيّ الذي يزيد حملها الحراريّ، فالمناطق الاستوائية تتميّز بدرجات حرارة مرتفعة جداً، ويتمّ بناء حظائر خاصة بتصميم يوفّر حركة مستمرّة للهواء، بالإضافة لذلك فإنّ هذه الحظائر تحميها من الإشعاع الشمسي الزائد الذي يزيد من الحمل الحراري عليها كما ويعرّضها للإصابة بسرطانات الجلد واضطرابات حساسية الضوء.

• سلوك الرعي: يؤثّر المناخ بشكل مباشر على نمط الرعي للماشية، فبالمناطق الاستوائية يفضّل الرعي في الظلّ، ويُتجنّب الرعي في منتصف النهار للتقليل من الإجهاد الناتج عن الرعي في درجات الحرارة المرتفعة، وعادة ما يتم تجنب الرعي خلال الليل والذي يسبب انخفاضاً في أوزان المواشي، وهو أسلوب متّبع لتجنّب خطر الحيوانات المفترسة.
• استهلاك الأعلاف: تؤدي درجات الحرارة المرتفعة وارتفاع رطوبة الهواء لانخفاض استهلاك الأعلاف للماشية.
• استهلاك الماء: إنّ تأثير المناخ على استهلاك الماء بالنسبة للمواشي يحمل عدّة أوجه، فالماء يعتبر مصدراً غذائياً أساسياً بالنسبة للمواشي، ومن جهة أخرى يعتبر وسيلة لفقد الحرارة والتبريد عن طريق التبخر، ولهذا فإنّ زيادة درجة حرارة المحيط يزيد من استهلاك الماشية للماء، لكنّ ارتفاع درجات الحرارة المصحوب بارتفاع الرطوبة يقلل من كميّات الماء المستهلكة ويزيد من عدد مرات الشرب التي تحتاجها المواشي.
• نموّ ما قبل الولادة: تؤثّر درجات الحرارة بشكل مباشر على نمّو المواشي قبل ولادتها، فالبنسبة للعجول التي تولد بعد الحمل الصيفي في المناطق الاستوائية فإنّها تكون غريبة وغير متكيّفة مع محيطها، ووجد تجريبياً أنّ النعاج إذا ما عرّضت لدرجات حرارة كبيرة خلال فترة حملها فإنّها تلد حملًا صغيرة وهزيلة، فكلّما زادت فترة التعرَض للحرارة أثناء الحمل كلّما قلّ حجمها.
• نموّ ما بعد الولادة: يعتمد نموّ الحيوانات بعد ولادتها على عدد من العوامل البيئية المحيطة به والمحيطة بأمّه والتي تؤثّر على حليبها الذي ترضعه لصغارها، فزيادة درجة الحرارة يمكن أن تؤخر نمو الحيوانات بعد فطامها، كما أنّ حركة الرياح قد تكون ضارة بالحيوانات المعرضة لها بشكل مباشر وخاصة عن انخفاض درجات الحرارة وارتفاع الرطوبة، وتتأثر أيضاً آلية التغذية بزيادة درجة الحرارة أو انخفاضها، وتتعرض الحيوانات للعديد من التغيّرات الفسيولوجية والبيوكيميائية عند ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة عن حدّها المناسب فتتأثر الهرمونات والتفاعلات الإنزيمية فيها.
• إنتاج الحليب: ينخفض إنتاج الحليب في فصل الصيف عادة بسبب التعرّض المستمر للحرارة، فإنتاج الحليب ليس مرتبطاً فقط بتناول الأعلاف وجودتها بل بدرجات الحرارة المرتفعة التي تتعرّض لها المواشي، فبارتفاع درجات الحرارة تتأثّر العمليات الفسيولوجية المرتبطة بالرضاعة، بالإضافة لانخفاض مستوى هرمون الغدّة الدرقية خلال فصل الصيف، كما وتتغيّر مكوّنات الحليب تبعاً لارتفاع درجات الحرارة، فوجد تجريبياً أنّ ارتفاع درجات الحرارة يؤدي لانخفاض كميات المواد الدهنية وغير الدهنية في الحليب.
• التكاثر: قد يتسبب ارتفاع درجات الحرارة بحدوث خلل وظيفي في الغدة النخامية الأمامية مما يؤدي لانخفاض إنتاج الهرمونات الجنسية وبالتالي فشل عملية الإنجاب وتقزم الأجنة، وتكثر هذه الحالة في المناطق الاستوائية نظراً لارتفاع درجات الحرارة فيها، ففي الطيور ينخفض معدّل وضع البيض بالإضافة لنقص في وزنه وسماكة قشرته، أما في الذكور من المواشي فهناك أدلة على أنّ ارتفاع درجات الحرارة تؤثّر على إنتاج الحيوانات المنوية.

آثار التغير المناخي على القطاع الزراعي والثروة الحيوانية

إن للتغير المناخي تداعيته الخطيرة على الأمن الغذائي ومن أبرزها أنه قد يُفشل الخطط الموضوع لمحاربة الفقر والتنمية المستدامة، بالإضافة إلى تأثيره سلباً على صحة وإنتاجية المحاصيل الزراعية والثروة الحيوانية والأسماك والمساحات الخضراء، والإضرار بنمط الحياة الريفية، كما ويؤدي إلى ازدياد نسب الجوع وسوء التغذية العالمية، وخاصة في مناطق جنوب إفريقيا وجنوب آسيا، وتشير التوقّعات المناخية والاجتماعية والاقتصادية أنّه بحلول عام 2080 سيواجه 5 إلى 170 مليون نسمة خطر المجاعات.^[٧]

آثار التغير المناخي على الإنتاج النباتي

يؤثّر تغير درجات الحرارة ونسب ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الغلاف الجوي بالإضافة لتغيّرات الطقس على كميّات الإنتاج النباتي، فكلّ نوع من أنواع النباتات لها درجة حرارة مثالية تمكّنها من النموّ والتكاثر، فارتفاع درجات الحرارة في مناطق معيّنة قد يفيد بعض أنواع النباتات ويوفّر لها البيئة المناسبة التي تحتاجها، وقد يجعل المنطقة صالحة لزراعة أنواع جديدة من النباتات والمحاصيل، وعلى العكس فإنّ ارتفاع درجات الحرارة أو انخفاضها سوف يضرّ بأنواع من النباتات وإنتاجها، ومن آثار التغيّر المناخيّ على الإنتاج النباتي ما يلي:^[٨]

• تتأثّر مستويات الإنتاج الزراعي بتغيّر نسب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فبعض التجارب تشير إلى أنّ ارتفاع نسبته يزيد من سرعة نموّ النبات، وفي نفس الوقت يؤدي إلى انخفاض مستويات البروتين والنيتروجين وانخفاض القيمة الغذائية لمحاصيل كالبرسيم وفول الصويا والقمح والأرز، وبالتالي فقدان الجودة، مما يؤدّي إلى تقليل قدرة المراعي على توفير كميّات الغذاء المناسب للمواشي، وتهديد صحّة الإنسان المستهلك لهذه النباتات في غذائه، وعادة ما تترافق تغيّرات نسب ثاني أكسيد الكربون بتغيّرات في درجات الحرارة ونسب غاز الأوزون والعناصر في التربة والتي بدورها ستؤثّر على مقدار الإنتاج الزراعي في النباتات.
• تحتاج النباتات إلى درجات حرارة معيّنة وكميّات مناسبة من مياه الأمطار في سبيل نموّها بشكل سليم، لكنّ الزيادة الحادّة أو النقصان الحاد فيها نتيجة لتقلبات الطقس الكبيرة ستؤثر سلباً على النبات كما يحدث في الفيضانات، أو انقطاع الأمطار، أو الارتفاعات المفاجئة في درجات الحرارة.
• يؤّدي الجفاف الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة إلى جفاف التربة، مما يعني انخفاض كميّات المياه المتاحة لريّ النباتات.
• تعتبر الأماكن ذات درجات الحرارة والرطوبة المرتفعة بيئة مناسبة لنموّ الحشائش، والفطريات، والآفات الزراعية، حيث يكلّف التخلص منها مبالغ طائلة سنوياً، كما أنّ المبيدات المستخدمة لمحاربة هذه الآفات تشكل تهديداً على صحة الإنسان وسلامته.

آثار التغير المناخي على الإنتاج الحيواني

يمكن للتغيّرات المناخية أن تؤثر بشكل مباشر وغير مباشر على الإنتاج الحيواني، ومن هذه التأثيرات ما يلي:^[٨]

• تؤدّي التغيّرات في درجات الحرارة على مدار العام والتي يسببها التغيّر المناخي إلى تعريض الثروة الحيوانية لأخطار عديدة من أمراض وانخفاض الخصوبة وقلّة إنتاج الحليب، مما يعني خسائر مادية فادحة يتعرّض لها قطاع الإنتاج الحيواني.
• يؤدّي الجفاف لانخفاض مساحات المراعي وكميّات الأعلاف المتاحة للمواشي والرعي، وبالتالي فإنّ ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض معدّلات الهطول المطري يشكّل خطراً على الثروة الحيوانية وخاصة على الحيوانات التي تعتمد في غذائها على الحبوب.
• يمكن أن تؤدّي التغيرات المناخية إلى زيادة الأمراض والطفيليات التي تصيب الحيوانات، لأنّ الشتاء الدافئ والربيع المبكر قد يخلق بيئة مناسبة لعيش الطفيليات ومسببات الأمراض للحيوانات، وخاصة في المناطق التي يرتفع فيها معدّلات سقوط الأمطار.
• قد يؤدي استخدام المبيدات الطفيلية والأدوية الحيوانية في مقاومة أمراض الحيوانات، لتعريض السلاسل الغذائية لمخاطر التلوث بهذه المبيدات ونشوء أجيال جديدة من الممرضات ذات المقاومة للأدوية والعلاجات، وما يترتّب على ذلك من تداعيات في سلامة وتوزيع واستهلاك الثروة الحيوانية.
• يؤدّي ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لزيادة إنتاجية المراعي، لكنّها تقلل من جودتها وهذا انخفاض جودة الأعلاف التي تحصل عليها المواشي وبالتالي حاجة المواشي لتناول كميّات أكبر من الطعام للحصول على القيمة الغذائية المناسبة.

المراجع

1. ↑ "Agriculture", wrma.org, Retrieved 13-8-2020. Edited.
2. ↑ "Agricultural Production Regions Associated With Bioclimatic Zones", study.com, Retrieved 13-8-2020. Edited.
3. ↑ David H White, S Mark Howden, , CLIMATE AND ITS EFFECTS ON CROP PRODUCTIVITY AND MANAGEMENT , Page 4. Edited.
4. ↑ "Factors Affecting Agriculture", geography-revision.co.uk, Retrieved 13-8-2020. Edited.
5. ↑ Llewellyn L. Manske PhD, Range Plant Growth and Development Are Affected by Climatic Factors, Page 1. Edited.
6. ↑ M. Djimde and F. Torres, "AGROFORESTRY AND ANIMALS"، apps.worldagroforestry.org, Retrieved 13-8-2020. Edited.
7. ↑ Selvaraju Ramasamy, Climate Change Impacts on Agriculture and Food Security and Disaster Risk Management as entry point for Climate Change Adaptation, Page 7. Edited.
8. ^ ^{أ ب} "Climate Impacts on Agriculture and Food Supply", 19january2017snapshot.epa.gov, Retrieved 16-8-2020. Edited.