تقدم غير مسبوق في رصد تبييض الشعاب المرجانية باستخدام تكنولوجيا التصوير المتطورة

قام فريق من علماء الأحياء البحرية الدوليين بتقديم رؤى غير مسبوقة حول استجابات تبييض المرجان للضغوط باستخدام تكنولوجيا التصوير المتطورة.

وتوضح دراستهم، التي نشرت في 31 يوليو في مجلة PLoS ONE ، معدلات بقاء مستعمرات المرجان بعد أحداث التبييض المتعددة حول جزيرة ماوي.

أنماط نمو المرجان أثناء التبييض

وتضمن البحث، الذي قاده مختبر سميث التابع لمعهد سكريبس لعلوم المحيطات، تتبع 1832 مستعمرة مرجانية باستخدام سلسلة زمنية من نماذج الشعاب المرجانية ثلاثية الأبعاد من ماوي، والتي تم جمعها بين عامي 2014 و2021.

قدمت مجموعة البيانات الممتدة لسبع سنوات رؤية سنوية مفصلة للشعاب المرجانية، مما سمح للفريق بمراقبة أنماط نمو المرجان وبقائه على قيد الحياة من خلال أحداث التبييض الهامة في عامي 2015 و2019.

هدفت الدراسة إلى التمييز بين الانتقاء الطبيعي، حيث تبقى فقط الشعاب المرجانية الأكثر قدرة على التحمل، والتأقلم، حيث تطور الشعاب المرجانية الفردية قدرة متزايدة على تحمل الحرارة بمرور الوقت بسبب التعرض المتكرر للإجهاد الحراري .

تكنولوجيا التصوير المتطورة

بعض الشعاب المرجانية أكثر مرونة

وعلى الرغم من تبييض بعض الشعاب المرجانية وموتها، فقد أظهرت بعض الشعاب المرجانية قدرة واعدة على الصمود، حيث نجت من حدثي التبييض دون أن تظهر عليها أي تغيرات كبيرة في النمو بمرور الوقت. وتوفر هذه القدرة على الصمود أملاً جديداً لاستراتيجيات الحفاظ على الشعاب المرجانية واستعادتها.

وقال المؤلف الرئيسي أوريون مكارثي، وهو خريج حديث من معهد سكريبس لعلوم المحيطات وأجرى البحث كطالب دكتوراه:

“هذه واحدة من أولى الدراسات التي تستخدم هذا النوع من السلاسل الزمنية للنظر في أحداث تبييض المرجان المتعددة وكيفية تطور عمليات التأقلم والاختيار”.

وأوضح “لقد وجدنا أن الشعاب المرجانية الأكبر سناً، والتي من المرجح أن تنجو من أحداث التبييض المتعددة، يمكن أن تكون مصدراً جيداً للنباتات الخارجية لاستعادة الشعاب المرجانية.”

الشعاب المرجانية مهددة بشكل متزايد

مع ارتفاع درجات حرارة المحيطات بسبب تغير المناخ، تتعرض الشعاب المرجانية لتهديدات متزايدة بسبب ظاهرة التبييض، تحدث هذه الظواهر عندما تطرد الشعاب المرجانية، التي تتعرض للضغط بسبب ارتفاع درجات الحرارة لفترات طويلة، الطحالب التكافلية التي تعيش داخل أنسجتها.

ويؤدي هذا الطرد إلى تحول الشعاب المرجانية إلى اللون الأبيض، أو “التبييض”، مع فقدانها لمصدرها الأساسي للغذاء، وإذا استمرت درجات حرارة المياه المرتفعة، فقد تموت الشعاب المرجانية المتضررة.

ومع ذلك، يمكن لبعض الشعاب المرجانية أن تنجو من أحداث التبييض التي تتراوح من المنخفضة إلى المتوسطة القوة، مما يؤدي إلى إعادة تشكيل تكوين الشعاب المرجانية واستجاباتها المستقبلية لضغوطات مماثلة.

 

تباينت استجابات المرجان عبر أحداث التبييض

وفي هذه الدراسة، كانت أحداث التبييض المقاسة متوسطة القوة، وتميزت بارتفاع مستمر في درجات حرارة سطح البحر بأكثر من درجة مئوية واحدة على مدى عدة أشهر.

وعلى الرغم من تعرض الشعاب المرجانية لضغوط حرارية مماثلة في عامي 2015 و2019، فقد تباينت استجاباتها.

فقد ابيضت بعض الشعاب المرجانية وماتت بعد الحدث الأول، ولم يحدث ابيضاض للبعض الآخر على الإطلاق، وتعرض بعضها للتبييض أثناء الحدثين لكنه نجا، بينما تعرض البعض الآخر للتبييض في المرة الأولى فقط.

ومن المثير للاهتمام أن الشعاب المرجانية المرنة غالبًا ما توجد بجوار الشعاب المرجانية الأكثر حساسية، على الرغم من كونها من نفس النوع وتواجه نفس الظروف البيئية.

قدرة بعض أنواع المرجان على التأقلم

وقد سلط البحث الضوء على قدرة بعض أنواع المرجان على التكيف مع التغيرات المناخية، وخاصة نوع Porites lobata ، الذي أظهر قدرة على الصمود في مواجهة التبييض، وعلى العكس من ذلك، أظهر نوع Pocillopora أدنى مستويات البقاء على قيد الحياة.

“استنادًا إلى ملاحظاتنا، نوصي ممارسي الترميم في هاواي بالتركيز على مستعمرات بوريتيس ومونتيبورا ذات السجل الحافل بالنمو والبقاء،” نصح ماكارثي، الذي يعمل الآن كقائد علمي في Sustainable Surf ، وهي منظمة غير ربحية تركز على ترميم النظام البيئي البحري.

وأشاد الفريق بالاستخدام المبتكر لتقنية التصوير ثلاثي الأبعاد لقدرتهم على اكتشاف وتحليل عمليات التأقلم والاختيار.

وقد مكنت هذه التقنية من تتبع مستعمرات المرجان بشكل تفصيلي وهو ما كانت لتغفله المسوحات التقليدية للمياه.

 

تمثيل ثلاثي الأبعاد شامل للشعاب المرجانية

يستخدم مشروع السلسلة الزمنية ثلاثية الأبعاد، الذي بدأته عالمة الأحياء البحرية جينيفر سميث من معهد سكريبس لعلوم المحيطات وطالبة الدكتوراه السابقة لديها إيميلي كيلي، التصوير الضوئي لإنشاء نماذج مفصلة للشعاب المرجانية.

تتضمن هذه التقنية التقاط آلاف الصور المتداخلة تحت الماء، والتي يتم بعد ذلك تجميعها معًا باستخدام برنامج متقدم لإنتاج تمثيل ثلاثي الأبعاد شامل للشعاب المرجانية.

يستخدم الباحثون سلسلة زمنية من نماذج ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية لدراسة تبييض الشعاب المرجانية في ماوي.

على مدى العقد الماضي، استخدمت سميث وفريقها هذه التكنولوجيا لمراقبة المواقع الثابتة قبالة ماوي، كجزء من تحدي 100 جزيرة – وهي مبادرة عالمية تهدف إلى توثيق تغييرات الشعاب المرجانية بمرور الوقت باستخدام صور مناطق واسعة.

مراقبة استجابة المرجان للتبييض

وقال سميث، أستاذ علم الأحياء البحرية في معهد سكريبس لعلوم المحيطات: “لقد أحدث هذا النهج ثورة في قدرتنا على دراسة التغيرات طويلة الأمد في مجتمعات الشعاب المرجانية على نطاقات دقيقة للغاية” .

“يمكننا أن نشاهد هذه الأنظمة تتغير بشكل ثلاثي الأبعاد؛ يمكننا أن نشاهد الشعاب المرجانية تنمو وتتقلص ونتصور كيف تستجيب للضغوط العالمية. يمكننا استخدام المعرفة المكتسبة من استخدام هذا النهج في التعليم والتوعية ويمكن أن تساعد نتائجنا في إعلام إجراءات الإدارة والمحافظة عليها.”

وشبه مكارثي دراسة استجابات الشعاب المرجانية لأحداث التبييض بفحص النتائج الصحية البشرية بعد أحداث متعاقبة شبيهة بالجائحة.

من خلال مراقبة الاستجابات الفردية خلال حدث واحد – مثل جائحة كوفيد-19 – يمكن للباحثين تحديد السمات المرتبطة بنتائج أفضل أو أسوأ.

ويوفر الحدث اللاحق بيانات إضافية حول قدرة الناجين على الصمود، على غرار الطريقة التي يدرس بها الباحثون استجابات المرجان لأحداث التبييض المتتالية.

تبييض الشعاب المرجانية

أساس قيم للحفاظ على الشعاب المرجانية

وتؤكد الدراسة على أهمية معالجة تغير المناخ، وهو العامل الأساسي وراء ارتفاع درجة حرارة المحيطات وتبييض الشعاب المرجانية، وتشكل حالات التبييض الشديدة تهديدًا كبيرًا للشعاب المرجانية، مما قد يؤدي إلى وفيات واسعة النطاق.

وقال مكارثي: “الشعاب المرجانية ديناميكية، والتبييض لن يؤدي بالضرورة إلى قتل كل الشعاب المرجانية – على الأقل ليس في الأمد القريب – لذلك لا يزال هناك سبب للأمل لهذه الشعاب المرجانية والحاجة إلى الحفاظ عليها بشكل نشط” .

وأضاف ” الأدوات مثل النمذجة ثلاثية الأبعاد تسمح لنا بالحصول على فهم أكثر تحديدًا للشعاب المرجانية الحية وغير الحية، ويمكننا استخدام هذه المعلومات للمساعدة في توجيه جهود استعادة الشعاب المرجانية.”

وبشكل عام، يمثل هذا البحث تقدمًا كبيرًا في فهم مرونة الشعاب المرجانية ويوفر أساسًا قيمًا لتطوير استراتيجيات فعالة للحفاظ على الشعاب المرجانية واستعادتها في مواجهة تغير المناخ.