خطر في البحر: ماذا تخبرنا الذرات الموجودة في المحار عن تحمُّض المحيطات

من مجلة الوكالة الدولية للطاقة الذرية

الحلزونات والرخويات الأخرى معرضة للخطر. فمع ازدياد حموضة المحيطات تدريجيا بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ستجد بعض هذه الكائنات البحرية صعوبة أكبر في بناء أصدافها أو هياكلها. وهذا خبر سيئ ليس فقط لهذه الكائنات العضوية نفسها بل أيضًا لمن يعتمدون عليها.

بالنسبة للعلماء في جميع أنحاء العالم، تعد الكائنات البحرية مثل الحلزونات والمرجانات والقواقع البحرية الصغيرة نافذة لمعرفة كيفية تأثير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على المحيطات. (الصورة من: م. بيليفيرميش/مختبر الإيكولوجيا الإشعاعية بجامعة إسطنبول)

الحلزونات والرخويات الأخرى معرضة للخطر. فمع ازدياد حموضة المحيطات تدريجيا بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ستجد بعض هذه الكائنات البحرية صعوبة أكبر في بناء أصدافها أو هياكلها. وهذا خبر سيئ ليس فقط لهذه الكائنات العضوية نفسها بل أيضًا لمن يعتمدون عليها.

فما هي الأخبار الجيدة؟ يمكن للعلماء استخدام التقنيات النظيرية لتتبُّع الذرات الموجودة في هذه الحيوانات البحرية التي تبني أصدافها، من أجل تحسين فهم تأثير تحمُّض المحيطات وتغير المناخ، وهذه خطوة أولى نحو مواجهة المشكلة.

يقول مورات بيليفيرميش، العالم في مختبر الإيكولوجيا الإشعاعية بجامعة إسطنبول، والذي يستخدم التقنيات النظيرية لدراسة آثار تغير المناخ وتحمُّض المحيطات على المأكولات البحرية المهمة اجتماعيا واقتصاديا: "مع ازدياد مستويات حموضة المحيطات، تمتص بعض الكائنات العضوية النويدات المشعة أو المعادن وتُراكمها أكثر من غيرها من الكائنات العضوية، أو تنمو ببطء أكثر، أو تحتاج إلى المزيد من الغذاء للبقاء على قيد الحياة. ويمكن أن تتتبع التقنيات النووية كل هذه الآثار." وقد تعلَّم بيليفيرميش كيفية استخدام التقنيات النووية والنظيرية أثناء منحة دراسية في عام ٢٠١٣ في مختبرات البيئة التابعة للوكالة في موناكو.

وبالنسبة للعلماء في جميع أنحاء العالم، تعد الكائنات البحرية مثل الحلزونات والمرجانات والقواقع البحرية الصغيرة نافذة لمعرفة كيفية تأثير تغير المناخ على المحيطات. كما أن تزايد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - التي هي القوة الدافعة وراء تغير المناخ - تسرِّع تحمُّض المحيطات. فالمحيطات تمتص حوالي ربع ثاني أكسيد الكربون الذي ينبعث من العالم إلى الغلاف الجوي، مغيِّراً كيمياء مياه البحر، فتتغير بدورها كيمياء بعض النظم الإيكولوجية والكائنات البحرية.

والتقنيات النووية والنظيرية أدوات فعالة يمكن للعلماء استخدامها لدراسة ظاهرة تحمُّض المحيطات، التي يشار إليها أحيانًا باسم ’مشكلة ثاني أكسيد الكربون الأخرى‘. ويمكن استخدام النظائر المشعة، مثل الكالسيوم-45، كمقتفيات دقيقة لفحص أشياء من قبيل معدلات نمو الكائنات العضوية المكلِّسة (انظر مربع "العلوم"). وتشمل هذه الكائنات بلح البحر والحلزون اللذين يبنيان أصدافهما من كربونات الكالسيوم، وهو مادة معدنية طبيعية موجودة في المحيط. ويجعل تحمُّض المحيط من الأصعب على الحلزونات وبلح البحر العثور على المواد التي يحتاجانها لبناء وصيانة أصدافهما المصنوعة من كربونات الكالسيوم.

وقد اكتشف بيليفيرميش وزملاؤه، باستخدام المقتفيات الإشعاعية، أن الحلزون عند تعرضه لظروف مياه البحر المتحمِّضة تحمُّضاً طفيفاً يمتص ضعف كمية الكوبالت التي يمتصها في ظروف المقارنة المتوازنة، بينما أظهرت كائنات بحرية أخرى، مثل المحار، مستوى أعلى من الصمود. ويكشف ذلك عن أن تحمُّض المحيطات لا يشكل خطراً على الحلزونات فحسب، بل أيضاً على من يأكلونه؛ فالكوبالت معدن ثقيل يحتاجه جسم الإنسان بكميات ضئيلة، ولكنه سام عند التركيزات المرتفعة. ويمكن أن تكون لذلك آثار اجتماعية واقتصادية أوسع على المجتمعات الساحلية، مثل تلك الموجودة في تركيا، التي تعتمد على المأكولات البحرية للاستهلاك المحلي وكذلك للتصدير إلى الدول الأوروبية.

ويقول بيليفيرميش: "تعتمد صناعة صيد الأسماك، بما في ذلك العديد من مربي الأحياء المائية في تركيا، على أنواع أحيائية معينة، مثل الحلزونات. ولذلك يمكن أن يساعد هذا النوع من الأبحاث المربين على التكيف مع الظروف المتغيرة، التي بدورها ستساعد أيضًا على حماية اقتصاد مصايد الأسماك في البلد."

ويعمل الآن بيليفيرميش وزميله أوندر كيليتش على توسيع تعاونهما مع الوكالة لدراسة الآثار الطويلة الأجل لتحمُّض المحيطات على نمو الأنواع الأحيائية المستخدمة كمأكولات بحرية في تركيا، مثل بلح البحر الأبيض المتوسط أو سمك البوري، وقيمتها الغذائية وحالتها الصحية.

ويقول بيليفيرميش: "يعيش بلح البحر مدة تصل إلى عامين. ولكي ندرس دورة الحياة الكاملة لكائن عضوي ونفهم كيفية تأقلمه مع الماء المتحمِّض فهماً كاملاً، نحتاج إلى تجارب أطول أمداً بكثير."

oyster-shells-1140x640.jpg

يتم تبييض أصداف المحار بدلًا من تدميرها، وذلك بإحداث تغيرات في مستويات الأس الهيدروجيني: والرقم الهيدروجيني ٨،١ هو الظروف المحيطة؛ والرقم الهيدروجيني ٧،٨ هو القيمة التقديرية لعام ٢١٠٠؛ والرقم الهيدروجيني ٧،٥ هو القيمة التقديرية لعام ٢٣٠٠. (الصورة من: ن. سيزر/مختبر الإيكولوجيا الإشعاعية بجامعة إسطنبول)

فهم الآثار طويلة الأجل لتحمُّض المحيطات

هناك الكثير من العمل الذي ينتظرنا لفهم الآثار الطويلة الأجل لتحمُّض المحيطات في جميع أنحاء العالم. وكثيراً ما تستغرق الدراسات المتعلقة بالكائنات العضوية البحرية من أسابيع إلى شهور، لكن استيعاب الآثار الأكثر واقعية لتغيُّر المحيطات مع مرور الزمن يتطلب دراسات متعددة الأجيال.

وستطلق الوكالة في عام ٢٠١٩ مشروعاً بحثياً منسقاً مدته أربع سنوات سيجمع بين العلماء لتعزيز فهم آثار تحمُّض المحيطات على الكائنات البحرية على المدى الطويل. وسيهدف المشروع إلى سد الثغرات في البيانات المتعلقة بأنواع المأكولات البحرية المهمة اقتصاديًا واجتماعيًا، علاوة على استكشاف استراتيجيات التكيف الملائمة لصناعة تربية الأحياء المائية وصناعة المأكولات البحرية.

كما سيساعد المشروع العلماء على فهم الآثار الطويلة الأجل لتحمُّض المحيطات على المغذِّيات الأساسية الموجودة في المأكولات البحرية، مثل الأحماض الدهنية غير المشبعة التي تفيد الجهاز القلبي الوعائي البشري، وماذا سيكون تأثير ذلك على صحة الإنسان. وسيستخدم العلماء التقنيات التقليدية والتقنيات النووية والنظيرية على حدٍ سواء لدراسة أنواع المأكولات البحرية التي توفر هذه المغذيات، بما في ذلك المحار وبلح البحر والجمبري وسرطان البحر والأسماك.

يقول ديفيد أوزبورن، مدير مختبرات البيئة التابعة للوكالة: "المحيطات هشة من ناحية، لكنها من الناحية الأخرى صامدة للغاية. وقد رأينا أن بإمكانها التعافي إذا تمت إدارتها بطريقة جيدة. والمهم هو أن ندرك التهديدات التي نفرضها نحن على المحيطات، والتأثير المشترك لتلك التهديدات، وأن نخصص موارد لفهم تلك الآثار ومعالجتها بطريقة استباقية وفعالة".

oyster-shells-1140x640.jpg

Oyster shells are bleached rather than destroyed by changes in pH levels: pH 8.1 is ambient conditions; pH 7.8 is estimated value in year 2100; pH 7.5 is estimated value in year 2300. (Photo: N. Sezer/Istanbul University)
 

Understanding the long-term effects of ocean acidification

Much work lies ahead in order to understand the long-term effects of ocean acidification worldwide. Studies on marine organisms often last weeks to months, but grasping the more realistic effects of the changing ocean over time requires multigenerational studies.

A four-year IAEA coordinated research project to be launched in 2019 will bring together scientists to advance the understanding of the effects of ocean acidification on marine organisms in the long term. The project will aim to fill data gaps on economically and socially important seafood species, as well as explore adaptation strategies for aquaculture and seafood industries.

It will also help scientists understand the long-term effects of ocean acidification on essential nutrients in seafood, such as unsaturated fatty acids that benefit the human cardiovascular system, and what impact this could have on human health. Scientists will use both conventional and nuclear and isotopic techniques to study seafood species providing these nutrients, including oysters, mussels, shrimp, lobster, and fish.

“The oceans are on the one hand fragile, but on the other hand quite resilient. We have seen that they can recover if they are managed well,” said David Osborn, Director of the IAEA Environment Laboratories. “What is important is that we recognize the threats we are putting on the oceans, their combined effect, and that we allocate resources to understanding those effects and addressing them in a proactive and effective way.”

How nuclear science and technology help us study and protect our oceans will be a topic discussed at the IAEA Ministerial Conference on Nuclear Science and Technology. Watch the event live on 28 to 30 November 2018. Have a look at the full programme here.