تراجع بكتيريا البروكلوروكوكس يهدد النظام البيئي

على مدى عقود، اعتقد العلماء أن بكتيريا البروكلوروكوكس، وهي أصغر العوالق النباتية وأكثرها وفرة على الأرض، ستزدهر في عالم أكثر دفئًا. لكن بحثاً جديداً يشير إلى أن هذه البكتيريا المجهرية، التي تشكل أساس الشبكة الغذائية البحرية وتساعد في تنظيم مناخ الكوكب، ستتراجع بشكل حاد مع ارتفاع حرارة البحار.

تأثير ارتفاع حرارة البحار على بكتيريا البروكلوروكوكس

وجدت دراسة نُشرت يوم الاثنين في مجلة Nature Microbiology أن أعداد بكتيريا البروكلوروكوكس يمكن أن تتقلص بمقدار النصف في المحيطات الاستوائية على مدى السنوات الـ 75 المقبلة إذا تجاوزت درجة حرارة المياه السطحية حوالي 82 درجة فهرنهايت (27.8 درجة مئوية). وتتجه العديد من درجات حرارة سطح البحر الاستوائية وشبه الاستوائية بالفعل إلى أعلى من المتوسط، ومن المتوقع أن تتجاوز بانتظام 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) خلال نفس الفترة.

وقال فرانسوا ريباليه، أستاذ باحث مشارك في كلية علوم المحيطات بجامعة واشنطن والمؤلف الرئيسي للدراسة: "هذه أنواع أساسية وهي أنواع مهمة للغاية". "وعندما تتناقص وفرة الأنواع الرئيسية، يكون لذلك دائماً عواقب على البيئة والتنوع البيولوجي. ستتغير الشبكة الغذائية."

دور البروكلوروكوكس في النظام البيئي البحري

تسكن البروكلوروكوكس ما يصل إلى 75% من المياه السطحية للأرض المضاءة بنور الشمس، وتنتج حوالي خُمس الأكسجين على كوكب الأرض من خلال عملية التمثيل الضوئي. وقال ريباليه إن الأهم من ذلك أنها تحول ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون إلى غذاء في قاعدة النظام البيئي البحري.

وقال: "في المحيط الاستوائي، يتم إنتاج ما يقرب من نصف الغذاء بواسطة المكورات البروكلورية". "تعتمد مئات الأنواع على هذه الكائنات."

وعلى الرغم من أن أشكالًا أخرى من العوالق النباتية قد تتحرك وتساعد في تعويض فقدان الأكسجين والغذاء، إلا أن ريباليه حذر من أنها ليست بدائل مثالية. وقال: "لقد جعل التطور هذا التفاعل محددًا للغاية". "من الواضح أن هذا سيكون له تأثير على هذا النظام الفريد للغاية الذي تم إنشاؤه."

تتحدى هذه النتائج عقودًا من الافتراضات التي كانت تشير إلى أن المكورات البروكلورية ستزدهر مع ارتفاع درجة حرارة المياه. ومع ذلك، استندت تلك التنبؤات إلى بيانات محدودة من مزارع مختبرية. ومن أجل هذه الدراسة، اختبر ريباليه وفريقه عينات من المياه أثناء اجتيازهم المحيط الهادئ على مدار عقد من الزمن.

وعلى مدى 100 رحلة بحرية بحثية أي ما يعادل ست رحلات حول العالم أحصوا حوالي 800 مليار خلية فردية مأخوذة من العينات في كل كيلومتر. وفي مختبره في جامعة واشنطن، عرض ريباليه جهاز SeaFlow، وهو عبارة عن صندوق مليء بالأنابيب والأسلاك والليزر الأزرق الثاقب. يسحب الجهاز المصمم خصيصًا باستمرار مياه البحر، مما سمح للفريق بإحصاء الميكروبات في الوقت الحقيقي. وقال ريباليه: "لقد أحصينا عدد البروكلوروكوكس أكثر من عدد النجوم في مجرة درب التبانة".

قال بول بيروبي، عالم الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي يدرس البروكلوروكوكوس ولكنه لم يشارك في العمل، إن اتساع نطاق البيانات "رائد". وقال إن النتائج تتناسب مع ما هو معروف عن جينوم الميكروب المبسط، مما يجعله أقل قدرة على التكيف مع التغيرات البيئية السريعة.

تأثير التغيرات البيئية على الشبكة الغذائية

وقال: "إنها تقع في قاعدة الشبكة الغذائية، وهي تغذي كل شيء آخر الأسماك تأكل الكائنات التي تأكل العوالق النباتية ونحن نأكل الأسماك". "عندما تطرأ تغييرات على الكوكب تؤثر على هذه الكائنات الحية التي تغذينا بشكل أساسي، سيكون لذلك عواقب وخيمة."

ولاختبار ما إذا كان البروكلوروكوكس قد يتطور ليتحمل ظروفًا أكثر حرارة، قام فريق ريباليه بنمذجة سلالة افتراضية تتحمل الحرارة، لكنه وجد أنه حتى تلك السلالات "لن تكون كافية لمقاومة درجات الحرارة بشكل كامل إذا استمرت انبعاثات الاحتباس الحراري في الارتفاع"، كما قال ريباليه.

إمكانية تطور البروكلوروكوكس في ظروف حرارة مرتفعة

وشدد على أن توقعات الدراسة متحفظة ولا تأخذ في الحسبان تأثيرات التلوث البلاستيكي أو الضغوطات البيئية الأخرى. وقال ريباليه: "لقد حاولنا في الواقع أن نضع أفضل السيناريوهات". "في الواقع، قد تكون الأمور أسوأ من ذلك."

وقال ستيفن بيلر، الأستاذ المشارك في كلية ويليسلي، إن الانخفاضات المتوقعة "مخيفة ولكنها معقولة". وأشار إلى أن المكورات البروكلورية تشكل جزءًا من "الغابات غير المرئية" في المحيط وهي كائنات صغيرة لا يفكر فيها معظم الناس أبدًا، ولكنها ضرورية لبقاء الإنسان على قيد الحياة.

أهمية البروكلوروكوكس لبقاء الإنسان

وقال بيلر: "إن نصف عملية التمثيل الضوئي تحدث في المحيطات والمكورات البروكلورية جزء مهم حقًا من ذلك". "إن حجم التأثير المحتمل مذهل نوعًا ما."

قال بيلر وبيروبي وريباليه إنه في حين أن الميكروبات الأخرى قد تعوض إلى حد ما عن ذلك، فإن المخاطر الأوسع نطاقًا على التنوع البيولوجي ومصائد الأسماك حقيقية.

"نحن نعلم ما الذي يدفع الاحتباس الحراري. لا يوجد نقاش بين المجتمع العلمي." قال ريباليه. "نحن بحاجة إلى الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري."

الحاجة الملحة للحد من انبعاثات الاحتباس الحراري

ويأمل أن تجلب النتائج التي توصل إليها المزيد من الاهتمام بالمحيطات الاستوائية، والتي يمكن أن تكون بمثابة مختبرات طبيعية للتكيف مع الاحتباس الحراري وكإشارات إنذار مبكر للانهيار البيئي.

دعوة للاهتمام بالمحيطات الاستوائية

"للمرة الأولى، أريد أن أكون مخطئًا". "لكن هذه نتائج تستند إلى البيانات."