خلاصه تحقیق: بررسی چگونگی تأثیر آتش سوزی بر چرخه کربن دریاچه

به خوبی شناخته شده است که آتش سوزی ها یک عامل استرس زا برای اکوسیستم ها هستند و می توانند مناطق خشکی و آبی را تغییر دهند. یکی از تأثیرات کلیدی آتش‌سوزی‌های جنگلی، تغییر دینامیک کربن در اکوسیستم‌ها است، و در خشکی اغلب باعث انتشار مواد آلی زیادی در جو می‌شوند.¹

منابع زمینی کربن می توانند بر روی آب های حوضه آبریز خود تأثیر بگذارند، از جمله از طریق رواناب مواد مغذی.¹ با این حال، تأثیر آتش‌سوزی جنگل‌ها بر تبادل کربن بین اکوسیستم‌های زمینی و آبی کمتر شناخته شده است.

مطالعات قبلی نتایج متناقضی را نشان داده‌اند، با سطوح بالاتر و پایین‌تر کربن در بدنه‌های آبی پس از آتش‌سوزی جنگلی.¹ این به احتمال زیاد به دلیل جغرافیای مختلف حوضه است و به این دلیل که اشکال کربن مختلف در اکوسیستم های آبی سرنوشت متفاوتی دارند.¹

یک مطالعه در سال 2025 در Communications Earth & Environment به دنبال درک چگونگی واکنش چرخه کربن دریاچه به آتش سوزی های جنگلی با توجه به این تفاوت ها بود.¹

اهداف خاص آنها عبارت بودند از:

1. کربن کل و اشکال مختلف کربن را در دریاچه های سوخته در مقابل کنترل (نسوخته) اندازه گیری کنید.
2. محرک های جغرافیایی واکنش های دوچرخه سواری کربن دریاچه را شناسایی کنید.

روش ها

پنجاه و چهار دریاچه در سه منطقه در کبک، کانادا، و مینه سوتا، ایالات متحده آمریکا نمونه برداری شد. هر منطقه در سه سال گذشته یک حادثه آتش سوزی بزرگ داشته است.¹ 34 دریاچه سوخته و 20 دریاچه در مناطق سوخته نیستند. تعداد تقریباً زوجی از دریاچه ها در هر منطقه نمونه برداری شد.¹

کمپین های نمونه گیری در هر منطقه در ژوئن یا اوایل ژوئیه انجام شد. منطقه Côte-Nord (CN) کبک در سال 2021 نمونه برداری شد، در حالی که Saguenay (SAG)، همچنین در کبک، و مینه سوتا (MN) در سال 2022 نمونه برداری شد. آتش سوزی 3 سال (CN)، 2 سال (SAG) و 8 ماه (MN) قبل از نمونه برداری رخ داد.

این مطالعه غلظت کربن آلی محلول (DOC)، کربن معدنی محلول (DIC)، کربن آلی ذرات معلق (POC)، دی اکسید کربن (CO2) و متان (CH4) را اندازه گیری کرد.

نمونه در عمیق ترین نقطه در هر دریاچه (به جز POC در منطقه CN) در 0.5 متر زیر سطح گرفته شد. نمونه برای هر فرم کربن جمع آوری و با روش های مختلف استاندارد آنالیز شد.¹

مساحت حوضه سوخته، مورفومتری دریاچه و مورفولوژی حوضه از یک مدل GIS برای مناطق کبک و از مطالعه قبلی برای منطقه MN گرفته شد.^1،2 دریاچه های سوخته و شاهد بر اساس میانگین غلظت و غلبه اشکال کربن، شرایط سایت و تفاوت های جغرافیایی مقایسه شدند. این مطالعه همچنین بررسی کرد که کدام یک از محرک‌های کربن دریاچه بیشتر با آتش‌سوزی تعامل دارند.¹

نتایج

غلظت و غلبه اشکال کربن در بین دریاچه ها و مناطق به دلیل تفاوت بین دریاچه های سوخته و کنترل متفاوت است.¹

DOC و CO2 در دریاچه های سوخته بالاترین و غالب بودند و کل کربن نیز در دریاچه های سوخته به طور قابل توجهی بالاتر بود، که نشان می دهد آتش سوزی بر چرخه کربن دریاچه تأثیر می گذارد.¹

لازم به ذکر است که همه اشکال کربن به طور قابل توجهی بالاتر نیستند، این نشان می دهد که آتش روی همه این اشکال به طور یکسان تأثیر نمی گذارد و ممکن است برخی از اشکال شاخص خوبی برای تأثیر آتش سوزی نباشند.¹

همچنین تفاوت‌هایی وجود داشت که در آن اشکال کربن بین مناطق (هم در دریاچه‌های سوخته و هم در دریاچه‌های کنترل) غالب بودند، که نشان می‌دهد جغرافیای حوضه برای اثرات آتش‌سوزی بر دریاچه‌ها مهم است.¹ درصد تالاب ها در حوضه آبریز بزرگترین محرک سطوح بالاتر DOC است.¹

به طور کلی، DIC در دریاچه های سوخته در مقایسه با دریاچه های شاهد، به ویژه در MN کمتر بود.¹ CH4 بین دریاچه های سوخته و شاهد در تمام مناطق تفاوت معنی داری نداشت.¹ POC به نظر می رسد منطقه خاص، در هر دو سوختگی و کنترل دریاچه در MN در مقایسه با SAG بالاتر است.¹

نتایج نشان داد که در حالی که جغرافیا هنوز نقش مهمی در تأثیر آتش بر چرخه کربن دریاچه دارد، آتش به طور کلی برای انتقال کربن کل زمینی و DOC نشان داده شد.¹ نویسندگان این فرضیه را مطرح کردند که ماهیت طولانی مدت DOC در اکوسیستم ها می تواند این را توضیح دهد، به ویژه از آنجا که CN اثرات آتش سوزی را سه سال پس از سوختن نشان داد.¹

سایر اشکال کربن کمتر به آتش وابسته هستند، حتی بیشتر به جغرافیا، و بنابراین ممکن است شاخص مناسبی برای تعامل کربن دریاچه و آتش نباشد.¹

منابع

1. Bélair، M.، McCullough، IM، Filstrup، CT، و همکاران. آتش سوزی جنگل ها واسطه انتقال کربن از خشکی به دریاچه ها در مناطق شمالی و معتدل است. Commun Earth Environ 6، 94 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02070-1
2. McCullough, IM, Brentrup, JA, Wagner, et al.. ویژگی های آتش و اتصال هیدرولوژیکی بر پاسخ های کوتاه مدت دریاچه های معتدل شمالی به آتش سوزی تأثیر می گذارد. نامه تحقیقات ژئوفیزیک 50، 16 (2023). https://doi.org/10.1029/2023gl103953