استخدام البيانات العلمية والسجلات العلمية لدراسة التاريخ البيئي

أساليب التحليل: تحويل بيانات الروان إلى تاريخ

ولا يشكل جمع السجلات العلمية إلا الخطوة الأولى، إذ يتطلب استخراج سرد تاريخي ذي مغزى تقنيات تحليلية متطورة، ويستخدم علماء التاريخ البيئي والنموذج مجموعة من الأساليب حتى تاريخ العينات، ويفسرون البيانات البديلة، ويدمجون المعلومات عبر النطاقات، وتعتمد مصداقية التاريخ البيئي اعتمادا كبيرا على حزم هذه الأساليب.

تقنيات التأريخ

() Radiocarbon (14C) dating is the most widely used method for organic materials up to about 50,000 years old-bone, wood, charcoal, peat, and missiles. By measuring the decay of carbon-14, researchers can assign absolute ages to samples, which then allows them to build chronologies for sediment cores or tree rings.

النظائر والتحليل الجيوكيميائي

وتحتاج هذه المركبات إلى أجهزة لتتبُّع الأكسجين (البروزو) والهيدروجين (H2)، والكربون (13C)، والنيتروجين (15N) في كثير من الأحيان، إلى عوامل ذات تأثير قوي على المناخ والنظم الإيكولوجية السابقة، كما أن النظائر الأوكسجينية في نطاق الجليد مع درجة الحرارة؛ وفي الكربونات البحرية، تعكس درجة الحرارة والحجم العالمي.

نظم المعلومات الجغرافية والتحليل المكاني

وقد أصبحت تكنولوجيا المعلومات الجغرافية لا غنى عنها في التاريخ البيئي لأنها تتيح للباحثين أن يتفوقوا على مختلف المواقع التي تستخدم فيها مجموعات البيانات - القلوية، والخرائط التاريخية، وإعادة بناء المناخ، والمواقع الأثرية، وسجلات استخدام الأراضي - في إطار مكاني مشترك، ويمكن للباحثين في رسم خرائط توزيع الفحم من تاريخ الإطفاء، مثلاً تقييم مدى تأثير نظم إطلاق النار السابقة على الطبيعة أو بسبب الإنسان.

التجمُّعات البيولوجية ووظائف النقل

فرغم عمليات إعادة البناء الكمية لمتغيرات المناخ السابقة، فإنها تعتمد في كثير من الأحيان على نماذج تحويلية - رياضية تتصل بالتوزيع الحديث للكائنات الحية )مثلاً، أنواع الداتوم، أنواع الملوّثات، ومتوسطات الترميز( في الظروف البيئية المقيسة )مثلاً، الحرارة، والهكتار، والملوحة( وبتطبيق هذه المهام على تقديرات التراكم الأحفوري من القيم الأساسية للبحيرات.

دور السجلات في فهم الأثر البشري

ولعل أكثر التطبيقات إلحاحا للسجلات العلمية في التاريخ البيئي هو تحديد حجم وتوقيت التأثير البشري على النظم الطبيعية، وكثيرا ما عدلت المجتمعات الصناعية السابقة لطبيعتها بطرق واسعة الانتشار ولكنها صعبة الكشف عنها دون تحليل متأن؛ فالآثار الصناعية وما بعد الصناعة تكون عادة أكثر وضوحا وأكثر تسجيلا.

تغير المناخ والتصنيع

كما أن معظم مواسير الجليد في منطقتي أنتاركتيكا وغرينلاند تبين نقطة انطلاق واضحة في تركيزات غازات الدفيئة التي تبدأ في عام ١٨٥٠، متزامنة مع الاستخدام الواسع للفحم والنفط في وقت لاحق، وقد ارتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون من حوالي ٢٨٠ قطعة في المليون )س( في فترات ما قبل الصناعة إلى أكثر من ٤٠٠ جزء في اليوم - وهو تغير لم يسبق له مثيل في ما لا يقل عن ٠٠٠ ٨٠٠ سنة من تاريخ أساسي من أنواع الوقود)٢(.

استخدام الأراضي، وإزالة الغابات، والزراعة

وتشير سجلات البولين إلى أن البيانات المتعلقة بتجميع الأراضي التي تسببها الدولة في انتشار الزراعة وإزالة الغابات، وفي أوروبا، تشير علامة واضحة على التحول النيوثي إلى انخفاض حجم التلوث في الأراضي التي كانت تُستخدم في عام 2000 (Tilia) والتي تُعتبر بمثابة شجرة حساسة للتخليص من آثارها نتيجة ارتفاع نسبة القِبَل والحشيش المرتبط بالزراعة.

تدهور التربة والنظم الإيكولوجية

وقد أصبحت هذه الرواسب المكثفة محفوظات للتلوث من الفلزات والملوثات العضوية الثابتة والمغذيات، وفي الرواسب التي تستخدمها البحيرات الشمالية النائية، زادت التركيزات الرئيسية ارتفاعا حادا بعد الثورة الصناعية، ولكنها تبين أيضا الذروة السابقة التي توازي حركة التعدين الروماني والمتوسطي في أوروبا، وتقلد انتقالات الغلاف الجوي البعيدة المدى، كما سجلت أحدث النواة من البحيرات القريبة من المناطق الزراعية زيادة في النيتروجين.

دراسات الحالة: كيف أعادت السجلات تشكيل التفاهم التاريخي

ولتوضيح القوة التحويلية للسجلات العلمية، النظر في ثلاث دراسات إفرادية تسلط الضوء على مختلف نطاقات وأنواع التاريخ البيئي.

The Collapse of the Norse settlements in Greenland

وقد ناقش التاريخ، منذ عقود، سبب اختفائ مستعمرات نورس في غرينلاند في القرن الخامس عشر بسبب تضاربها مع طول الطول أو العزلة الاقتصادية أو التدهور البيئي؟ إن البيانات العلمية من النواة الجليدية، ورواسب البحيرات، وعظام الحيوانات قد قدمت الآن صورة أوضح.

ما قبل كلومبيا من الأراضي الأمازونية

و قد يكون هذا التحليل المسبب للزراعة الأمازونية هو القليل من التغيّر من قبل البشر قبل الأوربيين، ولكن الدراسات الأثرية والخفية للزراعة الطبيعية التي تُعدّ أكثر من ألفاً من التكوينات الطبيعية،

"الدبست بول" في "أمريكان بلاينز" العظيمة

إن دببة الدوق الأمريكي في الثلاثينات كانت من أسوأ الكوارث البيئية في تاريخ الولايات المتحدة، ولكن أسبابها كانت محل نقاش في ذلك الوقت: هل كان الجفاف الطبيعي أو نتيجة الممارسات الزراعية السيئة؟ إن إعادة بناء التربة في تاريخ الجفاف في منطقة البلايين الكبرى تبين أن الجفاف الشديد الذي يضاهي عدد البحيرات التي كانت تعاني منه في عام 1930 والتي كانت تصيبها عدة مرات خلال السنوات الخمس والخمسين الماضية.

التحديات والحدود

ولئن كانت السجلات العلمية قوية، فإن تاريخ البيئة يجب أن يواجه أيضا تحديات كبيرة، ومن القيود الرئيسية إيجاد حل لها: فهناك العديد من السجلات (الرواسب البحرية، على سبيل المثال) التي تُعدّل الوقت اللازم للتسوية، وأغلبها مئات إلى آلاف السنين لكل عينة، والتي لا يمكن أن تكشف سوى الاتجاهات الطويلة الأجل، وليس الأحداث المتعلقة بمقياسات حرائق البشر، بالإضافة إلى أن الحفظ غير متجانس، والافتراضات العضوية التي تُحدّ من عدم اليقين.

وثمة قيد آخر هو التحيز الجغرافي والزمني في البيانات الموجودة، ومعظم السجلات الأساسية الجليدية تأتي من مناطق شاسعة؛ وتتركز التسلسلات التسلسلية العالية الجودة في المناطق المعتدلة والمزخرة؛ وتزداد أهمية مواقع الاقتراع في أوروبا وأمريكا الشمالية؛ كما أن سجلات التضاريس والنباتات في نصف الكرة الجنوبي هي منتشرة نسبيا، مما يمكن أن يؤدي إلى صورة عالمية مفتوحة.

الاتجاهات المستقبلية: إدماج البيانات الضخمة والتكنولوجيات الجديدة

ويظهر مستقبل التاريخ البيئي على نحو متزايد كمياً ودافعاً من البيانات، ومن أكثر التطورات إثارة جمع قواعد بيانات عالمية كبيرة من البيانات البديلة - مثل قاعدة بيانات علم الأحياء المائية التابعة للرابطة الوطنية للآداب، ومستودعات الأمراض التابعة لشبكة PANGAEA، وقاعدة بيانات علم الأحياء المائية التي تحتوي على ملايين نقاط البيانات، مما يتيح للباحثين أداء دراسات عن البعوضات، التي لا تُعرف عن أنماطها.

وعلاوة على ذلك، فإن تزايد استخدام نماذج المناخ ونظام الأرض يستخدم الآن بيانات بديلة كمدخلات أو أهداف للتثبت، ويمكن للنموذج أن يحيّز الآثار البيئية لاستخدام الأراضي في الماضي، وتغير الغطاء النباتي، وانبعاثات غازات الدفيئة، ثم يقارن الناتج بالسجلات البديلة، وهذه الحلقة المرتدة بين النماذج والبيانات تزيد من موثوقيتها، وتساعد البيانات على تحديد الأماكن التي تؤثر فيها النماذج في المستقبل القريب.

خاتمة

إن البيانات والسجلات العلمية التي يتم استخلاصها قد تحولت بصورة أساسية من دراسة التاريخ البيئي من الانضباط الوصفي النوعي إلى علم صارم يقوم على الأدلة، فتلك البيانات الجليدية، وخواتم الأشجار، وطبقات التلويث، وطبقات الرواسب التي تراكمت على آلاف السنين، تتضمن ثروة من المعلومات عن المناخات السابقة، والنظم الإيكولوجية، والمعلومات البشرية التي كثيرا ما تتجاوز نطاق التاريخ الكتابي.

For further exploration of the data sources and methods discussed, readers may consult NOA’s Paleoclimatology Program, which hosts a vast repository of ice core, tree ring, and sediment data. Neotoma Paleoecse