تغییرات اقلیمی در اقیانوس‌ها چه اثراتی به دنبال دارند؟

دانشمندان می‌گویند تغییرات اقلیمی به‌شدت زندگی در اقیانوس‌ها را تغییر خواهد داد؛ اما هنوز نکات بسیار زیادی مانده است تا درباره اکوسیستم‌های دریایی بیاموزیم. هفته گذشته محققان با همکاری British Antarctic Survey نگاهی اجمالی به این آینده انداخته‌اند. این دانشمندان یک قسمت از بستر دریا در قطب جنوب را گرم کرده و اثرات آن را روی چند گونه محلی بررسی کردند. برخی از حیوانات با دوبرابر شدن رشدشان واکنش نشان دادند و این امر موجب شگفتی محققان شد. در عین حال، شواهدی وجود داشت که حیواناتی که در گرما رشد داشتند، ممکن است گونه‌های کمتر انعطاف‌پذیر را از چرخه حیات بیرون کنند. این مطالعه در نشریه Current Biology منتشر شد. اکوسیستم‌های سرد و خشک در قطب‌جنوب نمی‌توانند چیزی بزرگتر از یک حشره را حمایت کنند اما در اقیانوس منجمد جنوبی که دور قاره را احاطه می‌کند حیوانات بسیاری زندگی می‌کنند. یک منبع غنی از مواد مغذی یک شبکه مواد غذایی را پرورش می‌دهد که شامل جلبک‌های تک‌سلولی، کرم‌های کف اقیانوس و سایر حیوانات می‌شود. این اکوسیستم در نهایت چنین شکارچیانی مانند ماهی‌ها، پنگوئن‌ها و وال‌ها را حمایت می‌کند. تغییرات اقلیمی در اینجا یک نگرانی بزرگ است؛ چراکه گازهایی مانند دی‌اکسید‌کربن که گرما را در خود نگه می‌دارند، بزرگ‌ترین اثرات خود را در نزدیکی قطب‌ به‌جا می‌گذارند. مدل‌های کامپیوتری پیش‌بینی می‌کنند که در ۵۰ سال آینده اقیانوس منجمدجنوبی حدود ۸/ ۱ درجه فارنهایت و طی یک قرن حدود ۶/ ۳ درجه گرم خواهد شد.

گیل اشتون یکی از نویسندگان این مطالعه جدید و یک اکولوژیست دریایی در مرکز تحقیقات محیط‌زیستی اسمیتسونیان در کالیفرنیا می‌گوید «ما قصد داریم برای اولین‌بار تغییرات را ببینیم.» دانشمندان در تلاش برای پیش‌بینی این تغییرات نشانه‌های مختلفی را جمع‌آوری کرده‌اند. برخی به طیف‌های طبیعی گونه‌های قطب جنوب نگاه می‌کنند و بالاترین دماهایی که آنها می‌توانند تحمل کنند را مشاهده می‌کنند. سایرین حیوانات را در مخزن‌های آزمایشگاهی قرار می‌دهند و یک محیط آبزی را به‌طور مصنوعی ایجاد می‌کنند. اما این آزمایش‌ها نقایص خود را دارند. ربکا کورداس، اکولوژیست دریایی در امپریال کالج لندن که در این مطالعه جدید شرکت نداشت، می‌گوید «کنترل یک ضعف است.» «کنترل زیاد ممکن است به واکنش‌های غیرطبیعی بینجامد.»

در سال‌های اخیر دانشمندانی مانند دکتر کورداس نوع دیگری از آزمایش را امتحان کرده‌اند؛ گرم کردن اقیانوس. این تحقیق شامل قرار دادن پنل‌های گرمایی زیر آب، نزدیک ساحل و سپس مشاهده اینکه چگونه افزایش دما بر رشد حیوانات کوچک در بستر دریا اثر می‌گذارد است. دانشمندان پیشتر از این روش برای سواحل بریتیش‌کلمبیا و استرالیا استفاده کرده بودند. در تحقیق جدید، محققان موسسه British Antarctic Survey یک موقعیت به مراتب سخت‌تر را انتخاب کردند؛ حدود ۴۵ فوت عمق در اقیانوس منجمد جنوبی، دور از ساحل شبه جزیره قطب جنوب. این مطالعه حقایق بسیاری را در مورد اکوسیستم‌های قطب جنوب روشن کرد. این را جولیان گات از مرکز هلموتز برای تحقیقات دریایی و قطبی در آلمان می‌گوید. به گفته او «به نظر من این مساله منحصربه‌فرد است.»

دکتر اشتون به ایستگاه تحقیقاتی روترا در جزیره آدلایند سفر کرد تا آزمایش خود را شروع کند. او و همکارانش با کشتی از ساحل دور شدند و سپس به زیر آب رفتند تا پنل‌هایی را روی پایه بتنی در کف اقیانوس قرار دهند. برای قدرت دادن به این پنل‌ها، دانشمندان ۶۰۰ فوت کابل در یک ژنراتور ایستگاه در ساحل قرار دادند. آزمایش در ژانویه ۲۰۰۴ شروع شد اما خیلی زود این کابل‌ها قطع شدند. دکتر اشتون می‌گوید «ما مطمئن نیستیم که یک توده یخ شناور بود یا یک کشتی که به شدت با آن اصابت کرد.» او و همکارانش با حفاظت بیشتری شروع به‌کار کردند و در ژوئن ۲۰۱۴ دوباره دست به‌کار شدند. آنها موفق به اجرای پروژه تا مارس ۲۰۱۵ شدند. هر پنل اما تنها یک لایه نازک هشت صدم اینچی از آب را گرم می‌کند. یک مجموعه از پنل‌ها قدرت کافی برای افزایش دما تا ۸/ ۱ درجه فارنهایت را داشتند و مجموعه دیگر آب را تا ۶/ ۳ درجه فارنهایت گرم کردند. برای اهداف کنترلی، یک‌سوم مجموعه پنل‌ها گرم نشدند.

دکتر اشتون برای دستیابی به پیشرفت آزمایشی، لباس غواصی می‌پوشید و به‌طور دوره‌ای داخل آب می‌پرید. (در فضل زمستان او و همکارانش نیاز به استفاده از یک اره برقی برای ایجاد یک سوراخ در یخ داشتند.) با رفتن به کف دریا، او عکس‌هایی گرفت که نشان می‌داد لاروهای حیوانی روی پنل‌ها قرار گرفته‌اند و شروع به رشد کرده‌اند. دکتر اشتون و تیمش در پایان آزمایش پنل‌ها را از کف دریا بالا کشیدند و در بازگشت به ایستگاه، زندگی دریایی را زیر میکروسکوپ بررسی کردند. زمانی که آزمایش شروع شد، دکتر اشتون بعید دانست که تغییرات بیشتری را ببیند. برخی از همکاران خوشبین‌تر او اشاره کردند که عکس‌العمل‌های بیوشیمی می‌توانند در دماهای بالاتر سریع‌تر اتفاق بیفتند. آنها تصور می‌کردند که حیوانات در پنل‌های گرم ممکن است ۱۰ درصد سریع‌تر رشد کنند.

دکتر اشتون بسیار سریع دریافت که این حیوانات حتی سریع‌تر از این رشد می‌کنند. یک گونه از کرم‌ها روی پنلی که ۸/ ۱ درجه فارنهایت گرم شده است، در مقایسه با پنل‌های گرم نشده، ۷۰ درصد سریع‌تر رشد می‌کند. رشد حیوانات پالیده‌خوار (جانوری که از راه تمیز کردن آب یا هوا مواد غذایی به‌دست می‌آورد) به نام خزه‌زیان (bryozoans) در پنل‌های گرم دوبرابر می‌شود. چه چیزی محرک این رشد است؟ دکتر اشتون می‌گوید «ما واقعا نمی‌دانیم.» او اکنون در حال تحقیق روی این موضوع است که آیا دماهای بالاتر ممکن است روی مجموعه خاصی از ژن‌ها تاثیر بگذارد و رشد برخی از این گونه‌ها را بالا ببرد. نتایج پنل‌هایی که آب را تا ۶/ ۳ درجه فارنهایت گرم می‌کنند حتی گیج‌کننده‌تر بود. در برخی پنل‌ها، حیوانات بیشتر رشد داشتند، در برخی کمتر. گریس سابا، یک اکولوژیست دریایی در دانشگاه روتگرز، هشدار می‌دهد که برخی حیوانات ممکن است نتوانند در یک محیط گرم‌تر سریع‌تر رشد کنند. طی این آزمایش، تعداد زیادی از جلبک‌ها رشد خزه‌زیان را تقویت کردند اما زمانی که کل اقیانوس گرم می‌شود، این جلبک‌ها ممکن است دچار مشکل شوند و خزه‌زیان را به‌خاطر گرسنگی ترک کنند. او می‌گوید «با افزایش‌ها در نرخ رشد، تقاضای برای غذا بیشتر می‌شود.» دکتر کورداس می‌گوید پاسخ به این سوالات مشکل است، وقتی در مقایسه با بسیاری از آزمایش‌ها که روی زمین انجام می‌شوند، تنها چند آزمایش اقلیمی در اقیانوس‌ها صورت گرفته است. او می‌گوید «جامعه علمی دریایی واقعا نیاز به درک و تحقیق بیشتر ما دارد.»