ثرواتالشعابالمرجانية:كشفالستارعنالمخلوقاتالخفيةالتيتسكنالشعابالمرجانية

لغز في أعماق البحار!

ماذالوتمكننامنمعرفةطرقلحمايةمحيطاتناوأسهمنافيازدهارالحياةفيأعماقالبحاروالمحيطات؟أوماذالونجحنافيإعادةالحياةإلىمنطقةبحريةمتضررةمنخلالمساعدتهاعلىاستعادةأسماكهاوالبيئةوالظروفالتيتعتمدعليهاهذهالأسماك؟الإجابةعلىهذهالأسئلةتتمثلفيإنشاءمحمياتبحريةيُحظرفيهاالأنشطةالاستخراجية،حيثيُحظرفيهذهالمحمياتممارسةأيأنشطةبشريةمثلالصيدأوالتعدينأوالتنقيبعنالنفطممايسمحللحياةالبحريةبالازدهارفيغيابالتدخلالبشري。ولكنتتسمعمليةإنشاءهذهالمحمياتبالصعوبة،فتحديدالكائناتالتيتحتاجإلىحمايةيتطلبتحديدجميعالكائناتالحيةفيهذهالمنطقة،فضلًاعنالإلمامبمستوىالتنوعالحيويالقائم والعلاقة بينالأنظمةالبيئيةاللازمة لازدهار البيئة البحرية بأكملها。

وهنايكمناللغز:كيفيمكنناحمايةمايكمنفيأعماقالبحارإذاكنابالكادنعرفه؟وفقًالماوردعنالعلماء،فإنأكثرمن80%منالمحيطاتمجهولوغيرمستكشفحتىالآن،[1］．وقدانطلقالسباقلإيجادالمزيدمنالكائناتالبحريةوالتعرفعليها،لأنمعرفةأنواعكائناتالحياةالبحريةضروريلحمايةالمحيطات。يُذكرأنالانقراضالناتجعنفقدانالموائلوتغيرالمناخيتزايدبوتيرةتُنذربالخطرفحوالي٢%منالكائناتالبحريةمعرضةلخطرالانقراض،نحتاجبشكلعاجلإلىتوثيقمايحدثللإلمامبشكلأكبربالأسبابالتيوراءذلكوالوقوفعلىالحلولالمتاحةللحدمنهذاالخطر。

يستخدمالعلماءفيمركزأبحاثالبحرالأحمرفيالمملكةالعربيةالسعوديةطريقتينمنطرقالبحثالعلميلدراسةنماذجالحياةالمصغرةفيالشعابالمرجانيةفيالبحرالأحمر。ففيحالنجاحنافيفكأسراروألغازالحياةفيالشعابالمرجانية،قدنتمكنمنإنشاءمحمياتبحريةذاتفائدةكبرىلكوللأجيالالقادمة。

ماذا يكمن في أعماق البحار والمحيطات؟

تتمتعالشعابالمرجانيةالموجودةفيقاعالبحاروالمحيطاتبجمالهاالخلابالمتمثلفيضمهاللعديدمنحيواناتالمرجانوالأسماكوالإسفنجياتوالمحارالعملاقوالسلاحف。تشبهالشعابالمرجانيةالغاباتالمطيرةحيثتوفرللأشخاصخدماتلاحصرلها،بمافيذلكالطعام،وحمايةالشواطئ،والمساحاتالشاسعةالمميزة،وتنظيمالعملياتعلىالأرضالتيتجعلكوكبناصالحًاللحياة。

علاوةًعلىذلك،تعتبرالشعابالمرجانيةمصدرًاحيويًامانحًاللحياة。ففيفيلمالرسومالمتحركة”البحثعننيمو”(海底总动员)،كانتالسمكةنيموتعيشفيشقائقالبحرفيمأوىمنمآوٍالشعابالمرجانيةحيثتعتبرالشعابالمرجانيةملجأمهمًاللأسماكالصغيرةوتساعدعلىتوفيرالحمايةمنالحيواناتالمفترسةوتوفرالعناصرالغذائية(الطعا)ماللازمةللنمو،ولكنعندالنظرعنكثبفيالحياةداخلالشعابالمرجانية،يمكنكأنتجدمخلوقاتمذهلةفيحجمأظافركوحتىأصغر。توجدفيأعماقالبحاروالمحيطاتمخلوقاتمثلحيواناتالسلطعونالصغيرةوالأخطبوطاتوالديدانوالحلزوناتوالأسماك(الشكل1)．ونظرًالأحجامهاالصغيرة،يصعبالعثورعلىهذهالمخلوقاتباستخدامعملياتالمسحالبحريةالتقليدية،التيتلتقطفقطمايمكنللعينرؤيته。تتضمنهذهالطرقالتقليديةاستخدامغواصينلالتقاطصورللكائناتالتييسهلرؤيتهابالعينوفحصالصورالمأخوذةمنالفضاءباستخدامالأقمارالصناعية。للحصولعلىصورةأشملللتنوعالحيوي،عليناالتركيزبشكلأعمقعلىالكائناتالأصغرحجمًالأنهذهالكائناتالدقيقةالخفيةأوالليليةتمثلم٧%نالشعابالمرجانية。

وتمثلهذهالكائناتالخفيةأغلبالكائناتالتيتشكلالتنوعالحيويللشعابالمرجانية،ولكنإذاتجاهلناهذهالكائنات،فكيفلناأننعرفأننانفقدأنواعًانتيجةللتغيرالمناخيأوالتلوثأوكيفلناأننعرفأننانكتسبأنواعًالمتكنموجودةمنقبل؟يجبالعلمأنهذهالتغيراتالتيتطرأعلىالشعابالمرجانيةيمكنأنتهددسلامةالبيئةالبحرية。

منخلالالمعلوماتالمتاحةحولأصغرأشكالالحياةالبحرية،يمكنناالقيامبمايلي:يمكننامعرفةالتالي:

1. رصدأوجهالتشابهوالاختلاف——بينالشعابالمرجانيةوبينالبيئاتالساحليةالقريبةمنالشواطئوالبعيدةعنهاوبينالبحاروفيجميعمحيطاتالأرض؛
2. التحقق من وجود أنواع رئيسية تُسمىالكائناتالحارسةوالتيتساعدالعلماءعلىتحديدماإذاكانالنظامالبيئيسليمًاأممتضررًا؛
3. تصميم أنظمة إنذار مبكرة。فيحالاكتشافعدموجودالكائناتالحارسةالتيتعتبرمؤشرًاعلىوجودنظامبيئيسليم،فعليناإبلاغالحكوماتوالأشخاصالمعنيينبالشؤونالبحريةلاتخاذالإجراءاتاللازمةلحمايةالبيئةالبحرية،وقدتتضمنهذهالإجراءاتضبطعملياتتصريفمياهالصرفالصحيأوتحسينعمليةمعالجةالمياهأوالحدمنأنشطةالصيد。

تممؤخرًادمجتقنيتينلإيجادالمخلوقاتالتيتعيشفيأماكنمتواريةعنالأنظار،وهماهياكل المراقبة الذاتية للشعاب المرجانية(武器)والشفرةالخيطيةللحمضالنووي(DNA条码技术)。

من المحيط إلى المختبر..قصة تقنيتين جديدتين

ما هي هياكل المراقبة الذاتية للشعاب المرجانية؟

هذهالهياكلهيعبارةعنمجموعاتمكونةمنتسعةألواحمثبتةفوقبعضهاالبعضويوجدبينهامساحاتفارغةللسماحللكائناتالحيةبالزحفبداخلهاوللمياهبالمرورمنخلالها(الشكلان2 aوB)يحاكيهذاالتصميمبنيةثلاثيةالأبعادللشعابالمرجانية،معتعرضأجزاءمنهاللضوءووصولكميةمحدودةمنالضوءلبعضالأجزاءالأخرى،فضلًاعنوجودمناطقللحيواناتلاستخدامهاكملجأمنالحيواناتالمفترسة。ويُذكرأنهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةتتمصناعتهاأولًافيالورشقبلأنيأخذهاغواصمتخصصإلىالبحارليضعهافيقاعالشعابالمرجانية،وبعدفترةمنسنةإلىثلاثسنواتيعودالغواصلجمعهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةمنالموقع،وعندئذستكونهذهالهياكلمغطاهبالحيواناتوالنباتاتوالطحالبوالبكتيريافيإطارعمليةالنموالبحري。يقومالعلماءالمعنيينبالشؤونالبحريةبتصويرجميعالكائناتالحيةالموجودةعلىهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانية(الشكل2 d)،علاوةًعلىذلك،يقوماختصاصيالتصنيف،المعنيبتصنيفالحيواناتوفقًالمجموعاتأوأنواعبعينها(التصنيفالخاصبها)،بالتعرفعلىالكائناتالحيةالكبيرة(التييبلغحجمهاأكبرمنمم،الشكل2 c)والمكتشفةعلىكلهيكلمنهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانية。وإذالميتعرفاختصاصيالتصنيفعلىالكائنالحي،فثمةطريقةجديدةتمكناختصاصيالتصنيفمنالتعرفعلىأحدالكائناتالحية،وذلكمنخلالالحمضالنووي——أداةتُسمىشفرةالحمضالنوويالخيطية。

ماهيشفرةالحمضالنوويالخيطيةوكيفيمكنناأننستخدمها؟

تعتبرشفرةالحمضالنوويالخيطيةمنالتقنياتالجديدةالرائعةالتييمكنأنتساعدالعلماءعلىاكتشافالتنوعالحيويفيمحيطاتناوتصنيفه،فالكائناتالحيةالبحريةتفقدخلاياهاباستمرار،وهذهالخلاياتتسربفيبيئةالمحيطات。تحتويكلخليةعلىالحمضالنووي(المعلوماتالجينية)لهذهالأنواع،ويمكنجمعهامنالماءأوالرواسبأوهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانية،وتُعرفهذهالمعلوماتالجينيةباسمالحمضالنوويالبيئيلأنهاتُجمعمنالبيئة،ويمكناستخدامالحمض النووي البيئي(الذييرمزلهاختصارًابـ埃德娜)لإنشاءسجليضمالأنواعالموجودةفيمكانوزمانمعينين،يعتبرالحمضالنوويلكلكائنحيبمثابة”شفرةخيطية”مميزةلهويشبهالأكوادالتيتجدهاعلىالمنتجاتالتيتُباعفيالمتاجرالكبرى،ويمكنالقولإنكلماكانالنوعانقريبينلبعضهما،كانحمضهماالنوويمتشابهًا。ومنخلالفحصالحمضالنوويالبيئي،يمكننامعرفةالنوعأوالعائلةالتيتنتميإليهاالكائناتالحيةالتيتعيشفيبيئةمعينة،(الشكل3)．ويمكنمقارنةشفراتالحمضالنوويالمميزةبقاعدةبياناتإلكترونيةتربطهذهالشفرةالمميزةبأسماءالأنواع،وفيبعضالأحيان،تُكتشفأنواعجديدةليستواردةفيقاعدةالبيانات。وتشيرالتقديراتأنهلميُكتشَفويُسجَلسوى٨٦%منالكائناتالحيةعلىكوكبالأرض،فيوجدالعديدمنالأنواعالتيلمنكتشفهابعد[2］．

فيالبحرالأحمر،تسهمشفرةالحمضالنوويالخيطيةللحمضالنوويالبيئيفيمساعدتناعلىالعثورعلىالكائناتالبحريةالتيلمتتنامىإلىعلمأيفردفيالعالمليصفها。ومعتوسعمجموعةالحمضالنوويالبيئي،يمكنللباحثينأنيبدأوافيالعثورعلىأنماطتوضحلهمأينتعيشهذهالأنواعواكتشافماإذاكانتهذهالأنواعلازالتموجودةأماختفت。

كشف الستار عن المخلوقات الغامضة في البحر الأحمر

قامعلماءمركزأبحاثالبحرالأحمربوضعهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةعلىطولالساحلالسعوديمنالشمالإلىالجنوبمنذ2014。وجدهؤلاءالعلمانء10700وعمميزلهصلةبالشعابالبحريةالموجودةفيالبحرالأحمر。فهذاالعددمنالأنواعالمكتشفةأكثر10مراتمنأنواعالأسماكو30مرةمنأنواعالشعابالمرجانيةالتيتماكتشافهامنقبلفيالمنطقة،وكانتأغلبالأنواعتنتميإلىمجموعةتُعرَفباسمالمفصليات(مثلالسلطعون)،تليهاالأسماكوالرخويات(حيواناتأجسامهامكسوةبقشرةخارجيةبمافيذلكالحلزون)والديدان(الشكل4)．والعديدمنهذهالأنواعلمتكنتنتميإلىأيمنالمجموعاتالمعروفة。وبعداستعادةهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةالتيكانتمتمركزةفيقلبالبحرالأحمر،تمتطبيقتقنيةالشفرةالخيطيةللحمضالنوويالبيئيعلىهذهالهياكلالتيكانتمتمركزةف11ميوضعًاللشعابالمرجانية。الموضوعةفيإحدىعشرشِعبًامرجانيًا،وجدعلماءالفلكفيمابعدأنمجموعاتالكائناتالحيةالمحددةتغيرتكلماأصبحتالشعابالمرجانيةبعيدةعنالشاطئبمسافةكبيرةفياتجاهمركزالبحرالأحمر。

ومنالأشياءالأخرىالتيلاحظهاالعلماءأنهفيسبيلالحفاظعلىالأنواعوحمايتهايجبإنشاءمحميةبحريةتتضمنشبكةمنالشعابالمرجانيةالمحميةبدلًامنحمايةالشعابالمرجانيةالأكثرثراءًمنحيثالأنواع،وهذايرجعإلىأنبعضالشعابالمرجانيةتحتويعلىأنواعمختلفةتمامًاعنتلكالأنواعالموجودةفيشِعبمرجانيآخر،لذافإنحمايةشِعبمرجانيواحدفقطلنيسهمفيحمايةالتنوعالحيويالموجودفيالمنطقة。

هل يمكن حل لغز البحار؟

هليمكنأننكوّنمعرفةكاملةعمايقبعتحتأسطحالبحار؟الإجابةعلىهذاالسؤالستكونبالإيجابوالنفيمعًا،بالإيجابلأنناالآننملكأدوات،مثلهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةوالشفرةالخيطيةللحمضالنوويالبيئيالتيتتيحلناتحديدالتنوعالهائلللكائناتالحيةالموجودةفيالبحاربطريقةأسرعوأقلتكلفة،وبماأنهذهالأدواتوتقنياتالحاسوبتشهدتطورًامستمرًا،يمكنناتوقعظهورطرقجديدةومبتكرةلتحديدالكائناتالبحرية。أماالإجابةالتيبالنفيفترجعإلىأنالتغيراتالعالميةتتسببفيفقدانبعضمنهذهالأنواعقبلأننتعرفعليها،كماأنهتوجدأجزاءكثيرةمنالبحاريتعذرالوصولإليهاوالتيلايمكنفيهااستخدامهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةأوجمععيناتمنالشفرةالخيطيةللحمضالنوويالبيئي。أمامانعرفهبالفعلهوأنالأنظمةالبيئيةالتيتمتازبتنوعهاالحيويوالتيتحتويعلىأنواعمختلفةمنالمرجحأنتتسمبالمرونةوالصمودفيوجهالظروفالمتغيرة。تُعدمحاولةتسجيلجميعالكائناتالبحريةالتيتعيشفيالشعابالمرجانيةفيالبحرالأحمروالإلمامبهامنأحدالإسهاماتالتييقدمهاالعلماءللمساعدةعلىحمايةالثرواتالبحريةالتييزخربهاكوكبناوالحفاظعليها。

مسردللمصطلحات

التنوع الحيوي(生物多样性)：↑هوالتنوعفيخصائصالكائناتالحياةوسماتهاالمختلفة،ويتضمنذلكالتنوعداخلالأنواع(منحيثالأحجاموالألوانوالجيناتوماإلىذلك)والتنوعفيمابينالأنواعوتنوعالموائل(علىسبيلالمثالالصحاريوالغاباتوالبحيراتوالمناطقالساحليةوالجبال)。

الأنظمة البيئية(生态系统)：↑هيمساحةحيويةتتفاعلفيهامجموعةمنالنباتاتوالحيواناتوالكائناتالحيةالدقيقةمعبيئاتهاغيرالحية。

كائنات حارسة(前哨种)：↑هيأنواعتتسمبالأهميةالكبرىفيأينظامبيئيحيثيستخدمهاالعلماءباعتبارهامؤشرًاعلىسلامةالنظامالبيئي،وفقدانهذهالكائناتيعتبرإنذارًامبكرًاينذربأنالنظامالبيئيمعرضلخطرداهم。

هياكل المراقبة الذاتية للشعاب المرجانية(武器)：↑هياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةهيهياكلمصنوعةمنألواحمتعددةمثبتةفوقبعضهاالبعضوتحاكيبنيةثلاثيةالأبعادللشعابالمرجانية،وتمكننامندراسةالكائناتالحيةالخفيةالتيلايتمرصدهاخلالعملياتالمسحالمرئيةالتييجريهاالغواصوننظرًالصغرحجمهاأولكونهاكائناتليلية。

الحمض النووي (dna)：↑هوخيوططويلةمنالموادالكيميائيةالتيتحتويعلىجينات——أومخططات——أحدالكائناتالحية،وتحتويالجيناتفيالحمضالنوويللكائنالحيعلىمعلوماتتساعدعلىتحديدشكلهوحجمهوسلوكه。

علم التصنيف(分类学)：↑علمتصنيفالكائناتالحيةإلىمجموعاتتُسمى،علىسبيلالمثاللاالحصر،العائلاتأوالأنواعالتيتتشاركالخصائصوالسماتنفسها。

الحمض النووي البيئي环境DNA (EDNA)：↑هوالمادةالجينيةالمستخرجةمنالخلاياالموجودةفيالعينةالبيئيةمثلماءالبحرأوالرواسبأوالشعابالمرجانيةأوهياكلالمراقبةالذاتيةللشعابالمرجانيةوالتييمكناستخدامهالتحديدالأنواعالتيكانتموجودةفيمكانوزمانمعينين。

إقرار تضارب المصالح

يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。

إقرار

يعربالمؤلفونعنامتنانهملـJoao Curdiaنظرًالمشاركتهفيتعديلالشكل3،وللمؤلفينالمشاركينفيالمقالاتالواردةفيالمصدرالأصلي。وشكرخاصلكلمنالمحررين鲁本科斯塔و基督教Voolstra،وللمراجعين،والمشرفةعلىالمحتوىالعلمي皇家s Hardenstineلتقييمهمالرصينوالنقديلمقالناحيثإنتعليقاتهمالبناءةعملتعلىدعمهذاالمنشور。وأخيرًا،نودأننشكرأيضً苏珊Debadالمساعدتهالناعلىجعلمقالناسهلالوصولإلىجمهورالشباب。دُعِمالبحث——الذييستندإليههذاالمقالم——نخلالمركزأبحاثأرامكوالسعوديةلعلومالبيئةالبحريةفيجامعةالملكعبداللهللعلوموالتقنية。

هامش

1↑أيقونةالبحثفيقاعدةالبياناتالمقتبسةمنقاعدةبياناتالبحثالذيأنشأها马库斯،رقمthenounproject.com．تفضلتشبكةالتكاملوالتطبيق集成和应用网络)التابعةلجامعةماريلاند،مركزالعلومالبيئيةبتقديمالرسوماتالحيوانيةian.umces.edu/symbols/)．تفضلتشبكةالتكاملوالتطبيقالتابعةلجامعةماريلاند،مركزالعلومالبيئيةبتقديمالرسوماتالحيوانية。

---

مقال المصدر الأصلي

↑Pearman, J. K.， Leray, M.， Villalobos, R.， Machida, R. J.， Berumen, M. L.， Knowlton, N.等。2018。跨大陆架对珊瑚礁隐伏底栖生物的调查揭示了隐藏多数的多样性模式。科学。代表．8:8090。doi: 10.1038 / s41598 - 018 - 26332 - 5

↑卡瓦略，S.， Aylagas, E.， Villalobos, R.， Kattan, Y.， Berumen, M.和Pearman, J. K. 2019。超越视觉:使用元条形码来描述隐藏的珊瑚礁隐生群落。Proc. R. Soc．B 286:20182697。doi: 10.1098 / rspb.2018.2697

---

المراجع

[1]↑美国国家海洋和大气管理局。2019.网上订购地址:https://oceanservice.noaa.gov/facts/exploration.html(2019年5月30日访问)

[２]↑Mora, C.， Tittensor, D. P.， Adl, S.， Simpson, A. G. B.和Worm, B. 2011。地球上和海洋里有多少物种?公共科学图书馆杂志．9: e1001127。doi: 10.1371 / journal.pbio.1001127