انخفاض الأكسجين في الارتفاعات العالية يحد من هجرة الحشرات إلى مناخات أكثر برودة

كشفت مراجعة أدبيات علمية نُشرت في مجلة Functional Ecology المحكّمة أن انخفاض الضغط الجوي وتراجع تيسر الأكسجين في الارتفاعات العالية قد يمنعان أنواع الحشرات من الانتقال إلى موائل جبلية أكثر برودة للهرب من ارتفاع درجات الحرارة العالمية. ووفقاً لما أورده موقع phys.org في 28 أغسطس 2026، تسلط المراجعة الضوء على عقبة فسيولوجية حرجة في كيفية استجابة ذوات الدم البارد البرية للتغير المناخي. وبينما يجبر الاحترار العالمي الأنواع على التحرك شمالاً أو إلى الأعلى للبقاء ضمن نطاقات حرارية محتملة، لطالما عُدّت النظم البيئية الجبلية ملاذات طبيعية للحيوانات التي تعاني من الإجهاد الحراري. غير أن الدراسة تشير إلى أن انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين (نقص الأكسجية) وتراجع كثافة الهواء في الارتفاعات العالية يحدان من القدرة الأيضية للحشرات وأداء الطيران لديها، مما قد يحاصر مجتمعات الحشرات في بيئات منخفضة الارتفاع تزداد قسوة.

## حقائق رئيسية - تظهر مراجعة علمية نُشرت في Functional Ecology أن نقص الأكسجية الناجم عن انخفاض الضغط الجوي في الارتفاعات العالية يحد من تحركات نطاقات الحشرات المدفوعة بالاحترار العالمي. - يؤدي انخفاض الضغط الجوي إلى تقليل تيسر الأكسجين، بينما تضعف الكثافة المنخفضة للهواء الرفع الديناميكي الهوائي، مما يخلق تحديات ميكانيكية وأيضية مركبة للحشرات الطائرة. - تواجه العمليات البيئية الحيوية، بما في ذلك تلقيح المحاصيل الزراعية والتحلل العضوي ودعم الشبكات الغذائية، اضطراباً شديداً إذا لم تتمكن الحشرات من الانتقال إلى أعلى المنحدرات للحفاظ على بيئات حرارية مناسبة. - غالباً ما تعتمد النماذج المناخية البيئية التقليدية على التدرجات الحرارية فحسب، متجاهلة الحواجز الفيزيائية التي تفرضها تغيرات الضغط الجوي وكثافة الهواء في الارتفاعات العالية. - تجمع التحليلات التي أوردها موقع phys.org بين الأبحاث المتعلقة بفسيولوجيا الحشرات والفيزياء الحيوية للطيران وأنماط التوزيع الارتفاعي.

## ماذا حدث في المراجعة النُشرت في Functional Ecology والتي فصّلها موقع phys.org في 28 أغسطس 2026، جمع الباحثون بين البيانات الفسيولوجية والبيئية لتقييم كيفية تأثير التغيرات الغلافية الجوية الفيزيائية في الارتفاعات العالية على بقاء الحشرات وحركتها. ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية بسبب التغير المناخي، تُغيّر الكائنات البرية غالباً توزيعاتها المكانية للبقاء ضمن الحدود الحرارية المحتملة. وبالنسبة للعديد من الأنواع، يتطلب ذلك الهجرة نحو خطوط العرض العليا الأكثر برودة أو الصعود على منحدرات الجبال، حيث تنخفض درجات الحرارة طبيعياً مع الارتفاع وفق ما يطلق عليه علماء الأرصاد الجوية معدل التناقص البيئي لدرجة الحرارة.

غير أن التحليل العلمي يسلط الضوء على أن الهجرة نحو الأعلى تمثل تحدياً فيزيائياً حيوياً فريداً لا يُواجه أثناء التحركات الأفقية نحو القطبيين. فمع زيادة الارتفاع، ينخفض الضغط الجوي بشكل أسي. ويوَلّد هذا الهبوط في الضغط الجوي الإجمالي انخفاضاً متناسباً في الضغط الجزئي للأكسجين، مما يؤدي إلى ظروف نقص الأكسجية. وفي الوقت نفسه، تقلل كثافة الهواء المنخفضة من الرفع الديناميكي الهوائي المتولد عن خفقان الأجنحة.

وبالنسبة للحشرات —التي تخضع حرارة أجسامها ومعدلات أيضها مباشرة للظروف البيئية الخارجية— يخلق هذا الضغط المزدوج عقبة طاقية حيوية شديدة. إذ تتطلب الحشرات الطائرة معدلات عالية من استهلاك الأكسجين لتزويد عضلات الطيران المحركة للأجنحة بالطاقة. وفي الهواء الأقل كثافة عند الارتفاعات العالية، يتعين على الحشرات زيادة تردد ضربات أجنحتها أو سعة الخفقان للبقاء في الهواء. وعلى نحو متناقض، يتطلب هذا الجهد البدني الإضافي إنتاجاً أيضياً وأخذاً للأكسجين أكبر في اللحظة ذاتها التي يكون فيها الأكسجين البيئي أقل توفراً.

وتجمع الدراسة النتائج التجريبية عبر مجموعات متعددة من الحشرات، مظهرة أن هذه القيود الفيزيائية تمنع العديد من الأنواع من استعمار الموائل في الارتفاعات العالية بنجاح، حتى عندما تتوافق تلك الارتفاعات مع المتطلبات الحرارية المثالية للأنواع. وتخلص المراجعة إلى أن نقص الأكسجية وكثافة الهواء المنخفضة تعملان كحواجز فسيولوجية صارمة، مما يترك الحشرات عالقة بين فرط الحرارة في الأراضي المنخفضة الآخذة في الاحترار، والتعرض للإجهاد الأيضي في الارتفاعات العالية.

## أهمية الأمر تحمل هذه النتائج تداعيات مهمة على التنوع البيولوجي العالمي، والأمن الغذائي، وصيانة النظم البيئية الطبيعية. إذ تمثل الحشرات الغالبية العظمى من أنواع الحيوانات البرية، وتؤدي أدواراً وظيفية لا بديل لها عبر المناظر الطبيعية البرية والمدارة.

ومن أبرز المخاوف العاجلة الاضطراب المحتمل لخدمات تلقيح النباتات. إذ تعتمد نسبة كبيرة من النباتات الزهرية البرية والمحاصيل الزراعية في العالم على نواقل حشرية —في المقام الأول النحل والذباب والفراشات والخنافس— للتكاثر. وعالمياً، يساهم التلقيح الحيواني مباشرة بمئات مليارات الدولارات في الإنتاج الاقتصادي الزراعي سنوياً، مما يدعم محاصيل حيوية للتغذية البشرية مثل الفواكه والمكسرات والخضروات. وإذا عجزت الحشرات الملقحة الرئيسية عن صعود منحدرات الجبال لمواكبة التوزيعات المتغيرة للنباتات التي تخصبها، فستحدث اختلالات بيئية. وقد تعاني النباتات في الارتفاعات العالية من تراجع نجاح التكاثر بسبب نقص الملقحات المحلية، بينما قد تشهد العمليات الزراعية الواقعة في مناطق التلال والوديان انخفاضاً في المحاصيل مع تراجع أعداد الملقحات بسبب الإجهاد الحراري في الارتفاعات المنخفضة.

وإلى جانب التلقيح، تلعب الحشرات أدواراً أساسية في دورة المغذيات من خلال تحلل المواد العضوية وفرش الأوراق والفضلات الحيوانية، فضلاً عن الحفاظ على بنية التربة وترشيح المياه. علاوة على ذلك، تشكل اللافقاريات المستوى الغذائي الأساسي لشبكات غذائية برية لا تحصى، إذ تعمل كمصادر غذاء رئيسية للطيور والخفافيش والبرمائيات والزواحف. وإذا انهارت مجتمعات الحشرات في الارتفاعات المنخفضة لأن مسارات الهروب إلى الارتفاعات العالية مسدودة فسيولوجياً بنقص الأكسجية وكثافة الهواء المنخفضة، فإن فقدان الكتلة الحيوية سينتقل بالتتابع عبر المستويات الغذائية الأعلى، مما يزعزع استقرار النظم البيئية الجبلية الأوسع.

## الخلفية لفهم سبب تمثيل نقص الأكسجية في الارتفاعات العالية حاجزاً كبيراً أمام الحشرات، لا بد من فحص فسيولوجيا التنفس لدى الحشرات وديناميكيات الغلاف الجوي. وعلى عكس الثدييات التي تنقل الأكسجين عبر بروتين الهيموجلوبين القائم على الحديد في جهاز دوري مغلق يديره قلب مركزي، تعتمد الحشرات على الجهاز القصبي. وتتفرع هذه الشبكة من الأنابيب الداخلية المملوءة بالهواء عبر جسم الحشرة، لنقل الأكسجين مباشرة من ثغور تنفسية خارجية تُسمى المتنفسات إلى الأنسجة والخلايا العضلية. ويحدث انتقال الأكسجين بدرجة كبيرة عبر انتشار الغازات، تدعمه مضخات بطنية نشطة في الأنواع الأكبر حجماً أو الأكثر نشاطاً.

عند مستوى سطح البحر، يبلغ الضغط الجوي القياسي حوالي 101.3 كيلو باسكال، ويشكل الأكسجين نحو 21 بالمئة من الغلاف الجوي، مما يعطي ضغطاً جزئياً للأكسجين يبلغ نحو 21.2 كيلو باسكال. ومع زيادة الارتفاع، يظل تركيز الغلاف الجوي ثابتاً نسبياً، لكن الضغط الجوي الإجمالي ينخفض. وعند ارتفاع 3000 متر (نحو 9840 قدماً)، ينخفض الضغط الجوي الإجمالي بنسبة 30 بالمئة تقريباً، مما يقلل الضغط الجزئي للأكسجين إلى نحو 14.8 كيلو باسكال. وعند ارتفاع 5000 متر، ينخفض الضغط الجوي والضغط الجزئي للأكسجين بالنصف تقريباً مقارنة بمستوى سطح البحر.

وتاريخياً، اعتمدت النماذج البيئية التي تتنبأ بتغيرات توزيع الأنواع تحت تأثير التغير المناخي بشكل أساسي على النطاقات الحرارية —حيث تحسب كيفية تحرك الأنواع عبر خطوط العرض أو الارتفاع بناءً على توقعات درجات حرارة السطح. وقد أظهرت تحليلات بصرية تجميعية رائدة لتغيرات النطاق، مثل الأبحاث النُشرت في أوائل عقد 2010، أن الأنواع البرية كانت تتحرك نحو القطبيين بمعدل متوسط يبلغ 17 كيلومتراً في العقد وإلى الأعلى بمعدل 11 متراً في العقد. غير أن هذه النماذج الكلاسيكية تعاملت مع التحركات الارتفاعية على أنها مكافئة وظيفياً للتحركات عبر خطوط العرض، متجاهلة الخصائص الفيزيائية الفريدة للارتفاع، مثل انخفاض كثافة الهواء والضغط الجوي وارتفاع الأشعة فوق البنفسجية وتغير معدلات انتشار الغازات.

وفي حين تم توثيق التكيفات التطورية مع نقص الأكسجية في الارتفاعات العالية باستفاضة في أنواع الفقاريات —مثل الإوز خطي الرأس، ونمور الثلج، والسكان البشريين المقيمين في هضبة التبت أو في جبال الأنديز— فإن الأبحاث المتعلقة بالحدود الأيضية للحشرات تحت الإجهاد الحراري المزدوج ونقص الأكسجية ظلت متأخرة. ويوضح التجميع الذي أورده موقع phys.org إدراكاً متزايداً في الفسيولوجيا البيئية بأنه لا يمكن تقييم درجة الحرارة بمعزل عن العوامل الأخرى عند التنبؤ باستجابات التنوع البيولوجي للاحترار العالمي.

## ردود الفعل أثار تحليل المجتمع العلمي، كما ينعكس في منشور Functional Ecology، دعوات بين علماء الفسيولوجيا البيئية وعلم أحياء الحفظ لإجراء إعادة معايرة رئيسية لأدوات التنبؤ البيئي. ويؤكد الباحثون المتخصصون في الطاقة الحيوية للحشرات أن نماذج النطاقات التقليدية التي تنظر حصرياً إلى خطوط تساوي درجات الحرارة تبالغ بشكل منهجي في تقدير مرونة ذوات الدم البارد البرية.

ومن المتوقع أن تراجع منظمات الحفاظ على البيئة، بما في ذلك تلك التي ترصد مؤشرات التنوع البيولوجي العالمي، ملفات المخاطر الخاصة بفصائل الحشرات الضعيفة التي تقطن الجبال والأراضي المنخفضة. ويواجه مديرو الموارد الطبيعية الذين يشرفون على المحميات الألبية والمتنزهات الوطنية التحدي المعقد المتمثل في الحفاظ على التنوع البيولوجي حيث قد لا تعمل الملاذات الفيزيائية كما هو متوقع. وستحتاج الهيئات السياساتية المكرسة للتخطيط للحفظ إلى إدماج مقاييس متعددة الإجهادات —تقييم ليس فقط درجات الحرارة الإقليمية المتوقعة، بل أيضاً أنظمة الضغط الجوي، وتكاليف طاقة الطيران، وترابط الموائل— عند تحديد ممرات محمية لأنواع اللافقاريات.

## ما لا نعرفه بعد على الرغم من الآليات النظرية والتجريبية الواضحة الموضحة في المراجعة، لا تزال العديد من الأسئلة العلمية الحاسمة دون إجابة. أولاً، تختلف حدود العتبة الفسيولوجية الدقيقة اختلافاً كبيراً عبر رتب الحشرات والمجموعات الوظيفية المختلفة. ولا يزال من غير المؤكد ما إذا كانت الحشرات الأصغر حجماً والأخف وزناً ذات قدرات تحميل الأجنحة المنخفضة (مثل ثنائيات الأجنحة الضئيلة أو الدبابير الطفيلية الصغيرة) تواجه الحواجز الديناميكية الهوائية والأيضية ذاتها التي تواجهها الحشرات ثقيلة الجسم مثل النحل الطنان أو الخنافس الكبيرة.

ثانياً، لم يُفهم بعد احتمال التكيف التطور السريع مع ظروف الارتفاعات العالية بشكل كامل. ونظراً لأن العديد من أنواع الحشرات تتمتع بفترات أجيال قصيرة، فمن غير المعروف ما إذا كان الانتخاب الطبيعي يمكن أن يفضل توسيع الجهاز القصبي أو تعديل حركيات الأجنحة بالسرعة الكافية لمواكبة المعدلات الحديثة للاحترار العالمي.

ثالثاً، لا يزال الدور الوسيط للمناخات الدقيقة المحلية يفتقر إلى البحث الكافي. إذ تتميز التضاريس الجبلية بتضاريس معقدة، تشمل الأودية المحمية، والغطاء النباتي الدقيق، ومناطق الانقلاب الحراري، والتي قد توفر ملاذات دقيقة محلياً حيث تؤدي سرعة الهواء المنخفضة أو ظروف الرطوبة المتخصصة إلى تعديل ديناميكيات انتشار الأكسجين. ومدى قدرة هذه الموائل الدقيقة على حماية مجتمعات الحشرات الضعيفة من إجهاد انخفاض الضغط الجوي يقتضي تحققاً ميدانياً واسع النطاق.

## ما يجب مراقبته مستقبلاً، ستكشف المؤشرات الرئيسية عن كيفية استجابة المجتمع العلمي ومديري الموارد الطبيعية لهذه النتائج. ومن المتوقع أن يطلق الباحثون دراسات ميدانية تجريبية مستهدفة عبر القطاعات الارتفاعية، باستخدام قياسات غرف الأيض وحركيات الفيديو عالية السرعة لتتبع أداء الحشرات البرية عند ارتفاعات متغيرة.

بالإضافة إلى ذلك، من المرجح أن تبدأ مجموعات النمذجة البيئية في تحديث أطر الاستجابة المناخية من خلال دمج مقاييس الضغط الجوي وكثافة الغلاف الجوي إلى جانب المتغيرات المناخية القياسية. وينبغي للمراقبين أيضاً متابعة التقييمات الدولية القادمة للتنوع البيولوجي، بما في ذلك الأعمال التي تقوم بها Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services، لمعرفة ما إذا كانت الحدود الفسيولوجية متعددة الإجهادات مدمجة في أولويات الحفاظ على اللافقاريات عالمياً. وأخيراً، ستوفر التجارب المعملية باستخدام أنفاق الرياح عالية الضغط ومنخفضة الضغط بيانات تجريبية حاسمة حول كيفية تعديل أنواع ملقحة معينة لميكانيكا طيرانها ونفقات طاقتها تحت سيناريوهات مناخية محاكاة.

يستند هذا التقرير إلى نتائج علمية نُشرت في مجلة Functional Ecology وأوردها في الأصل موقع phys.org في 28 أغسطس 2026.