Survey and Analysis of Chlorophyll-a Concentration Using the Normalized Difference Chlorophyll Index and Its Correlation with the Occurrence of the Species Emerita Brasiliensis in Four Beaches in Rio de Janeiro

غالباً ما تُقاس صحة الشاطئ بوضوح مياهه أو نظافة رماله، ولكن تحت السطح، تروي نباتات صغيرة عائمة تُسمى "العوالق النباتية" قصة كيميائية صامتة. هذه الكائنات المجهرية هي أساس الشبكة الغذائية البحرية، ويُقاس وفرتها بصبغة تُسمى "الكلوروفيل-أ". فعندما يكون هناك قدر ضئيل جداً من هذه الصبغة، تكون المياه فقيرة في العناصر الغذائية ويكون النظام البيئي هزيلاً؛ وعندما يزداد وجودها بشكل مفرط، فإن ذلك يشير غالأً إلى زيادة في المغذيات، وهي حالة تُعرف باسم "الإثراء الغذائي"، والتي يمكن أن تؤدي إلى نقص الأكسجين وازدهار الطحالب الضارة. إن فهم أين تزدهر هذه النباتات وكيف تغير طبيعة المياه أمر بالغ الأهمية لإدارة البيئات الساحلية. وفي هذا السياين، يعمل نوع معين من القشريات الصغيرة، وهو "سرطان الخلنج" (mole crab)، كبارومتر حي. هذه المخلوقات، التي تحفر في الرمل المبلل وتتغذى بالترشيح من الماء، حساسة لما يحيط بها. ومن خلال مراقبة أين تعيش وكيف تتفاعل مع المستويات المختلفة من مغذيات المياه، يمكن للعلماء الحصول على صورة أوضح للتوازن البيئي العام للشاطئ.

في دراسة حديثة ركزت على الساحل الغربي لمدينة ريو دي جانيرو، سعى الباحثون لرسم خريطة للعلاقة بين مستويات المغذيات هذه ووجود سرطان الخلنج، من نوع Emerita brasiliensis. اختار الفريق أربعة شواطئ متميزة للفحص: أموريس (Amores)، بارا دا تيجوكا (Barra da Tijuca)، ماكومبا (Macumba)، وغروماري (Grumari). وقد قدم كل موقع قصة مختلفة من التفاعل البشري مع الساحل. فأموريس وبارا دا تيجوكا هما منطقتان مطورتان بكثافة مع كثافة سكانية عالية وسياحة مكثفة، بينما تقع ماكومبا في منطقة وسطى من التوسع الحضري. أما غروماري، الواقعة داخل منتزه طبيعي بلدي، فتظل الأكثر عذرية، مع أقل قدر من الحركة البشرية. ولجمع بياناتهم، دمج العلماء طريقتين: ذهبوا إلى الشواطئ لعدّ السرطانات، ونظروا إلى المواقع نفسها من الفضاء باستخدام صور الأقمار الصناعية. التقطت الأقمار الصناعية، وهي جزء من برنامج كوبيرنيكوس الأوروبي، صوراً تفصيلية لسطح الماء. واستخدم الباحثون عملية حسابية محددة، تُعرف باسم "مؤشر الكلوروفيل للفرق الطبيعي"، لترجمة الألوان المرئية من الفضاء إلى تقديرات لكمية الكلوروفيل الموجودة في الماء. سمح لهم ذلك بإنشاء خريطة لـ "خصوبة" المياه دون الحاجة إلى أخذ عينة مياه واحدة من قارب.

رسمت النتائج صورة واضحة للأماكن التي يفضل فيها سرطان الخلنج العيش. وجدت الدراسة أن السرطانات كانت أكثر وفرة في المناطق التي تحتوي فيها المياه على كمية معتدلة من المغذيات، وهي حالة يسميها العلماء "ميزوتروفيك" (متوسطة التغذية)، أو في المناطق التي بدأت تظهر عليها علامات الإثراء الغذي. في هذه المناطق، ازدهرت السرطانات، وظهرت باستمرار في الرمال. ومع ذلك، تغيرت القصة عند الأطراف القصوى. ففي المياه الأكثر فقراً بالمغذيات، حيث يكون النظام البيئي "أوليجوتوروفيك" (فقير التغذية للغاية)، كانت السرطانات غائبة. وبالمثل، في المياه الأكثر غنى بالمغذيات، حيث أصبح الوسط "هايبر-إيتروفيك" (مفرط الإثراء) ومن المحتمل أن يكون ساماً، اختفت السرطانات أيضاً. يشير هذا إلى أنه رغم قدرة سرطان الخلنج على التكيف، إلا أن لديه "نقطة مثالية" محددة للبقاء. فهو ليس مخلوقاً يمكنه البقاء في أسوأ الظروف، ولا يمكنه تحمل الضغط الهائل لجسم مائي مختنق بالطحالب المفرطة.

لعب العنصر البشري دوراً هاماً في هذا التوزيع، وإن كان ليس دائماً بالطريقة التي قد يتوقعها المرء. ففي الشواطئ الحضرية بكثافة مثل بارا دا تيجوكا وأموريس، كان وجود السرطانات غير ثابت. ففي بعض البقاع، وبالرغم من العدد الكبير من الناس وما يصاحب ذلك من مياه صرف صحي وجريان سطحي، وُجدت السرطانات أحياناً. وفي بقاع أخرى على نفس هذه الشواطئ المزدحمة، حيث ارتفعت مستويات المغذيات إلى نطاق الإثراء المفرط، غابت السرطانات تماماً. يشير هذا إلى أنه بينما يمكن للسرطانات تحمل بعض النشاط البشري، فإن الجودة الكيميائية للمياه هي العامل الحاسم. فإذا أصبحت المياه غنية جداً بالمغذيات بسبب التلوث، لا تستطيع السرطانات البقاء، بغض النظر عن عدد الأشخاص الذين يسيرون بالقرب منها على الرمال. وعلى العكس من ذلك، في شاطئ غروماري الأكثر هدوءاً، وُجدت السرطانات بأعداد كبيرة في المناطق ذات الاستخدام البشري المنخفض ومستويات المغذيات المعتدلة، مما يؤكد أن البيئة الهادئة والمتوازنة هي المثالية لها.

ومن المثير للاهتمام أن الدراسة سلطت الضوء أيضاً على أن السرطانات ليست محدودة حصرياً بالمناطق النائية والعذرية. فقد وُجدت بأعداد كبيرة في شاطئ بارا دا تيجوكا المزدحم، بشرط أن تظل كيمياء المياه ضمن ذلك النطاق المعتدل. وهذا يتحدى الافتراض البسيط بأن هذه المخلوقات تعيش فقط في الزوايا المعزولة والنقية من الساحل. بدلاً من ذلك، يبدو أنها مرنة بما يكفي للتعايش مع النشاط البشري، طالما أن المياه لم تنحدر نحو الأطراف المتطرفة من الجوع أو الحمل السمي الزائد. لاحظ الباحثون أنه في المناطق ذات الإشغال البشري العالي جداً، مثل الأجزاء الأكثر ازدحاماً في شاطئ أموريس، كانت السرطانات غائبة، ويرجح أن ذلك بسبب الجمع بين حركة المرور الثقيلة وجودة المياه السيئة التي خلقت بيئة قاسية جداً بالنسبة لها.

تخلص الدراسة إلى أن سرطان الخلنج هو مؤشر موثوق لصحة الشاطئ، لكن وجوده يروي قصة دقيقة. فهو لا يشير ببساء إلى مياه "نظيفة" أو "متسخة" فحسب، بل يشير إلى نظام بيئي متوازن. تزدهر السرطانات عندما تحتوي المياه على ما يكفي من المغذيات لدعم الحياة، ولكن ليس الكثير بحيث تصبح خطيرة. هذه النتيجة حيوية لمديري السواحل في ريو دي جانيرو وخارجها. فهي تشير إلى أن الحفاظ على هذه المخلوقات الصغيرة يتطلب أكثر من مجرد إبقاء الرمال نظيفة؛ إنه يتطلب إدارة تدفق المغذيات إلى المحيط. ومن خلال استخدام تقنية الأقمار الصناعية لمراقبة هذه التغيرات الكيميائية غير المرئية، يمكن للمسؤولين تحديد المناطق التي تصبح فيها المياه غنية جداً بالمغذيات واتخاذ إجراء قبل فقدان هذا التوازن الدقيق. يظل سرطان الخلنج، بحفره الهادئ في الرمال، شاهداً ثابتاً على صحة الساحل، كاشفاً أن الأنظمة البيئية الأكثر حيوية هي تلك التي توجد في المنطقة الوسطى، ليست فقيرة جداً ولا غنية جداً، بل مثالية تماماً.