الحرارة وقيمتها الفعلية بالنسبة لحياة النبات TEMPERATURE Efficiency:

ليس من شك في أن الحرارة هي أحد العناصر الرئيسية التي تلزم لقيام أي نوع من أنواع الحياة فوق سطح الأرض، ولكن يلاحظ أن أثرها على تنوع فصائل النباتات يكون أوضح من أثرها على المظهر العام للحياة النباتية.

فالغابات والحشائش توجد في كل المناطق الحرارية تقريبا ما بين خط الاستواء من جهة والدائرة القطبية من جهة أخرى، إلا أن الفصائل التي تتألف منها الغابات والحشائش في المناطق الحارة تختلف في جملتها عن الفصائل التي تتألف منها الغابات الحشائش في المناطق المعتدلة. والواقع أن العلاقة بين درجة الحرارة وحياة النباتات لا تزال غير محدودة تحديدا دقيقا واضحا، فعلى الرغم من أننا نعرف عموما أن ارتفاع درجة الحرارة يساعد على نشاط نمو النباتات، فإنه لا يشترط أن يؤدي كل ارتفاع في درجة الحرارة إلى زيادة سرعة النمو أو يؤدي كل انخفاض فيها إلى بطء هذا النمو، كما لا يشترط أن تكون سرعة النمو بالنسبة لجميع أنواع النباتات أو حتى بالنسبة للنوع الواحد متساوية في درجة الحرارة الواحدة، أو أن تكون أصلح درجة لنمو النبات الواحد واحدة في جميع مراحل نموه، ولهذا فإن درجة الحرارة لا تكفي بمفردها لإعطاء فكرة صحيحة عن الأثر الحقيقي الذي تتركه في مظاهر النمو المختلفة، وقد أوضح لفنسجتون livingston. ⁽¹⁾ هذه الحقيقة في سنة 1913 وذكر أنه من الواجب على الباحثين أن يحاولوا الوصول إلى طريقة يمكن بواسطتها تقدير القيمة الفعلية لدرجات الحرارة المختلفة بالنسبة لحياة النباتات، ورأى أنه من الممكن تقدير هذه القيمة بطريقتين هما:

1- الطريقة التجريبية: أي بإجراء تجارب معينة على أنواع مختلفة من النباتات لتقدير سرعة نموها في درجات الحرارة المختلفة، ورغم أن إجراء مثل هذه التجارب يعتبر عموما من اختصاص الباحثين في علم النبات فإن هذا يجب ألا يحول بين الجغرافيين وبين الاستفادة بنتائجها حتى تكون دراستهم أكثر دقة وواقعية. وهذا في الحقيقة هو أحد الاتجاهات الحديثة في دراسة المناخ.

2- تحديد فصل النمو "Growing season" : وتقدير مجموع الوحدات أو الدرجات الحرارية التي تتجمع خلاله فوق أدنى درجة حرارة ملائمة لنمو النبات، وهي الدرجة التي يطلق عليها عادة اسم "صفر النمو Zero point of Growth" ويطلق عليها مجموع الدرجات الحرارية التي تتجمع فوق هذا الصفر اسم "الحرارة المتجمعة Temprarature Accumulated":

أولا- الطرق التجريبية لتقدير القيمة الفعلية لدرجة الحرارة:

يعتبر القانون الذي وضعه فانهوف1 "van't Hoff" حوالي سنة 1882 من أهم القوانين الكيميائية التي استفاد بها الباحثون في العلاقة بين حياة النبات والبيئة الطبيعية، حتى إنه لا يزال رغم قدمه من الأسس التي يعتمد عليها هؤلاء الباحثون في دراساتهم، وملخص هذا القانون هو أن التفاعلات الكيميائية في النبات يزداد نشاطها كلما ارتفعت درجة الحرارة، ويتبع ذلك زيادة في سرعة نمو النبات بحيث تتضاعف هذه السرعة كلما زاد متوسط درجة الحرارة بمقدار 10 مئوية، فإذا فرضنا أن سرعة نمو نبات معين "يكون قد بدأ نموه في درجة حرارة 6 مئوية" هي ⁽²⁾ مثلا فإنها تصبح 2 في درجة حرارة 16 م و4 درجة 26 م وهكذا حتى يصل إلى أقصاها في درجة حرارة معينة هي التي يمكن اعتبارها أصلح درجة لنمو النبات، فإذا ما ارتفعت درجة الحرارة أكثر من ذلك أخذت سرعة النمو في التناقص من جديد، ويمكننا بناء على هذا القانون أن نحسب القيمة الفعلية لأي متوسط يومي لدرجة الحرارة ما يبن درجة 6 م وهي الدرجة التي يبدأ عندها النمو "في رأي فانهوف" من جهة، والدرجة التي تصل عندها سرعة هذا النمو إلى أقصاها من جهة أخرى بالمعادلة الآتية:

وذلك على اعتبار أن "ق" هي القيمة الفعلية لدرجة الحرارة و"ح" هي المتوسط اليومي بالدرجات المئوية.

وقد استخدم بعض الباحثين في علم المناخ هذا القانون حديثا في بعض أبحاثهم، فقد استخدمه ثورنثويت⁽³⁾ "Thornthwaite" مثلا في سنة 1948 لتقسيم الولايات المتحدة إلى أقاليم حرارية على أساس القيمة الفعلية لدرجة الحرارة، كما استخدمه زتسر⁽⁴⁾ "zetzer" في سنة 1946 لتقسيم البرازيل إلى أقاليم حرارية على نفس الأساس.

ويلاحظ أن درجة الحرارة التي تبلغ عندها سرعة النمو أقصاها ليست واحدة بالنسبة لجميع النباتات، ولكن معظم التجارب التي أجريت على نباتات المنطقة المعتدلة قد دلت على أن هذه الدرجة تتراوح بين 15 و32 ، فهي بالنسبة للقمح 31 م وبالنسبة للذرة تتراوح بين 29 و32 ، أما نباتات المنطقة الحارة فيغلب أن يسرع نموها في درجات حرارة أعلى من 32 .

وإننا مع عدم تقليلنا من قيمة هذه التجارب يجب ألا نغالي كثيرا في الاعتماد على نتائجها التي تعطي في بعض الأحيان صورة غير صحيحة لما يحدث في الطبيعة فعلا، فالظروف التي تجري فيها مثل هذه التجارب تكون غالبا ظروفا صناعية يحدد فيها أثر كل عنصر من العناصر التي تتدخل في حياة النباتات بصورة يندر أن توجد في البيئة الطبيعية.

فعندما يراد مثلا إجراء تجربة ما لمعرفة سرعة نمو أحد النباتات في درجة حرارة معينة فإن هذا النبات يوضع في مكان معين يمكن تثبيت حرارته على الدرجة المطلوبة لعدة أيام أو أسابيع، وهذا يختلف بالطبع عما يتعرض له النبات في الخلاء، حيث يخضع لدرجات حرارة قد تتغير تغيرا كبيرا عن ساعة إلى أخرى، ومن يوم إلى آخر، وهذا فضلا عن أن درجة الحرارة كما هو معروف ليست هي العامل الوحيد الذي يتحكم في نمو النباتات، بل إن هناك عوامل أخرى كثيرة تتدخل في نموه، منها رطوبة الجو وكمية الأمطار ونظام سقوطها وتوزيعها على أشهر وفصول السنة ونوع التربة، ولذلك فإن نتائج التجارب التي تجري في المعامل على نباتات أو أجزاء من نباتات معينة قد لا تفيدنا كثيرا في دراسة المظاهر المناخية والحياة النباتية وتوزيعها توزيعا عاما على سطح الكرة الأرضية, وإن كنا مع ذلك لا ننكر أهميتها بالنسبة للدراسات التفصيلية التي تدخل غالبا في اختصاص المهتمين بالدراسات التحليلية للنباتات وعناصر البيئة التي تعيش فيها وهي الدراسات التفصيلية التي تدخل علمي النبات Botany والبيئة Ecology.

ومن المهم أن نشير كذلك إلى أن التجارب القليلة التي أجريت فعلا لتحديد القيمة الفعلية لدرجات الحرارة المختلفة كانت مقصورة على أنواع قليلة جدا من النباتات، ولذلك فقد يكون من الخطأ تطبيق نتائجها على الحياة النباتية بصفة عامة، إذ المعروف أن لكل نبات ظروفه واحتياجاته الخاصة التي قد تختلف اختلافا كبيرا عن ظروف واحتياجات غيره من النباتات، بل إن الفصائل المختلفة للنبات الواحد يختلف بعضها عن بعض اختلافا واضحا كذلك من هذه الناحية.

ثانيا: فصل النمو والحرارة المتجمعة:

تعتبر دراسة الحرارة وقيمتها الفعلية على أساس طول فصل النمو ومقدار الوحدات الحرارية التي تتجمع خلاله من أحدث الدراسات التي صادفت قبولا ملحوظا في السنوات الأخيرة من جانب علماء المناخ والنبات، الذين أخذوا يوجهون إليها عناية خاصة في كتاباتهم المختلفة.

وتمتاز هذه الطريقة عن الطرق التجريبية التي سبقت الإشارة إليها من عدة نواح أهمها:

أ- أنها أبسط منها بكثير حتى إنه من الممكن تطبيقها بسهولة في الدراسات المناخية العامة والتفصيلية على حد سواء لأن كل ما يلزم لتطبيقها كما سنرى فيما بعد هو المعدلات الشهرية لدرجة الحرارة.

ب- أنها تحاول دراسة العلاقة بين درجة الحرارة والحياة النباتية كما هي موجودة فعلا في الطبيعة.

ج- أنها تستند إلى المبادئ المتفق عليها بين معظم الباحثين في علمي المناخ والنبات ومن أهمها:

1- أن كل نبات يحتاج لكي يتم نموه ونضجه إلى عدد معين من الوحدات الحرارية التي يجب أن تتجمع في أثناء حياته فوق الحد الأدنى الذي يبدأ عنده هذا النبات في النمو، أي فوق "صفر النمو".

2- أن كل نبات يحتاج إلى عدد معين من الأيام التي يجب ألا ينخفض متوسط درجة حرارتها عن "صفر النمو".

تحديد فصل النمو:

يجب أن نشير هنا إلى أن فصل النمو كما يفهمه طلاب علم المناخ قد يختلف نوعا ما عنه في نظر الزراع وطلبة علم الزراعة، وهم الذي يتكلمون غالبا عن فصل النمو على أنه هو الفترة التي ما بين عمليتي البذر والحصاد، وهذه الفترة كما هو معروف تختلف من نبات إلى آخر، فضلا عن أنها تتأثر بعوامل أخرى غير درجة الحرارة، ففي بعض دول غرب أوروبا مثلا قد يحدث في بعض السنين أن تؤدي غزارة الأمطار إلى تأخير عمليات البذر والحصاد عن مواعيدها المعتادة عدة أيام أو أسابيع.

أما في علم المناخ فإننا نقصد بفصل النمو تلك الفترة من السنة التي لا ينخفض المتوسط اليومي لدرجة الحرارة في إثنائها عن "صفر النمو" بالنسبة للحياة النباتية بصفة عامة، ويتفق كثير من الباحثين على أن معظم النباتات التي تنمو في المنطقة المعتدلة يبدأ نموها بصفة عامة في أوائل الربيع عندما يرتفع المتوسط اليومي لدرجة الحرارة إلى 6 م. وهذا بالطبع حكم عام قد لا ينطبق على كثير من الأنواع والفصائل النباتية، فبعض النباتات تستطيع أن تنمو في درجات حرارة اقل أو أعلى بكثير من هذا الحد، فبينما يبدأ القمح مثلا نموه عندما ينخفض المعدل اليومي إلى 3 م. نجد أن الذرة والقطن لا يبدآن نموهما إلا إذا ارتفع المعدل إلى 13 م بالنسبة للأول و17  بالنسبة للثاني, ويحسب طول فصل النمو عادة بالأيام، فإذا اعتبرنا أن المتوسط اليومي 6 م في "صفر النمو" أمكننا أن نقدر طول هذا الفصل في أي مكان بالطريقة المبينة في شكل (1).

_____________________

(1) Livingiston, B. E. "Physical Temperature Indices for the plant Growth in Relation to climatic Condition", Physical Rev, Vol., 1, 1916, pp. 370- 420.

(2) Van't Hoff, U.H. "Etudes de dynamique" Amsterdam, 1882.

 (3) Thornthwait C.W., "An Approach Towards a Rational Classification of Climate," Geographical Review Vol. 38. 1948, pp. 59-93

(4) Zetzer, Jose. "A New Formula for Precipitation Effecciveness" Geographical Review, Vol. 36, 1946, pp. 247-263.