Not all isotopes make good geolocators: trophic transfer reveals contrasting geolocation potential in eastern spruce budworm

لطالما سعى العلماء لإيج Par طريقة لمعرفة الأماكن التي زارها الحيوان بمجرد النظر إلى جسده. تعتمد هذه الفكرة على حقيقة بسيطة: وهي أن الماء والتربة والهواء في أماكن مختلفة تحتوي على بصمات كيميائية فريدة. فعندما تشرب النباتات من المياه المحلية أو تمتص العناصر الغذائية من التربة المحلية، فإنها تمتص هذه البصمات. والحيوانات التي تأكل تلك النباتات تحمل بعد ذلك تلك العلامات الكيميائية نفسها في أنسجتها. ومن خلال قياس هذه العلامات، يمكن للباحثين غالبًا تتبع حشرة أو طائر وصولاً إلى مسقط رأسه أو مسار هجرته. وقد أصبحت هذه الطريقة، المعروفة باسم تحديد الموقع عبر النظائر المستقرة، أداة قياسية لتتبع الحياة البرية، خاصة بالنسبة للكائنات الصغيرة جدًا بحيث لا تستطيع حمل أجهزة تتبع إلكترونية. ومع ذلك، فإن النهج بأكمله يرتكز على فرضية حاسمة: وهي أن الإشارات الكيميائية تنتقل من النبات إلى الحيوان بطريقة يمكن التنبؤ بها والموثوقية. فإذا قام الحيوان بتغيير الإشارة كثيرًا أثناء هضم طعامه، أو إذا فُقدت الإشارة أثناء العملية، تصبح الخريطة عديمة الفائدة.

وضع فريق من الباحثين اختبارًا لهذه الفرضية باستخدام دودة برعم التنوب الشرقية، وهي نوع من العث يتغذى على الأشجار في شرق كندا. قاموا بجمع العث وإبر الأشجار المضيفة له من مواقع معروفة في جميع أنحاء المنطقة. وفي المختبر، قاموا بقياس خمس علامات كيميائية مختلفة في كل من الأوراق والعث لمعرفة مدى جودة انتقال كل منها من النبات إلى الحشرة. وكشفت النتل أن ليس كل العلامات الكيميائية متساوية في القيمة؛ فبعضها انتقل بدقة ملحوحة، بينما فشلت أخرى تمامًا.

وجدت الدراسة أن علامتين محددتين برزتا كأدوات ممتازة لتتبع هذه العثات. إحدى العلامات، والمتعلقة بكيفية سلوك الكبريت في الطبيعة، انتقلت من إبر الأشجار إلى العثة دون أي تغيير تقريبًا في قيمتها. فقد أظهرت تطابقًا شبه مثالي بين النبات والحشرة، وبما أن أنماط الكبريت عبر شرق كندا مرسومة بالفعل، فإن هذه العلامة توفر مسارًا واضحًا لتحديد مكان مجيء العثة بدقة. أما العلامة الثانية، والتي تعكس عمر الصخور في التربة المحلية، فقد أدت أيضًا أداءً جيدًا. وبينما كانت بعض العثات فردية صغيرة جدًا بحيث لا تعطي قراءة واضحة بمفردها، إلا أنه عندما جمع الباحثون عينات من عدة عثات، برزت الإشارة من صخور التربة بوضوح، متطابقة مع الجيولوجيا المحلية بدقة عالية.

كما أن علامة أخرى، مرتبطة بالنيتروجين، انتقلت أيضًا بأمانة شديدة من الشجرة إلى العثة. لاحظ الباحثون تحولًا ثابتًا في القيمة، مما يعني أنه يمكنهم التنبؤ بدقة بكيفية تغيير جسم العثة للإشارة المستمدة من النبات. وهذا يجعلها أداة قوية، بشرط أن يتمكن العلماء أولاً من رسم خرائط لأنماط النيتروجين في الأشجار عبر المنطقة. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضًا عن قيود كبيرة؛ فالعلامة القائمة على الكربون أظهرت اتصالًا متوسطًا فقط بين النبات والعثة، مع الكثير من التباين من مكان لآخر مما جعلها غير مفيدة للتتبع الدقيق. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن العلامة القائمة على الهيدروجين، والتي تعد حاليًا الأداة الأكثر شيوعًا المستخدمة لتحديد المواقع للحشرات، كان أداؤها ضعيفًا للغاية. فقيم الهيدروجين في العث كانت بالكاد ترتبط بقيم الأشجار التي تغذت عليها، مع وجود الكثير من التباين العشوائي الذي أدى إلى ضياع الإشارة فعليًا.

تتحدى هذه النتائج الفكرة القائلة بأن العلامة الكيميائية جيدة أو سيئة بطبيعتها لتتبع الحيوانات. بدلًا من ذلك، تظهر الدراسة أن فائدة العلامة تعتمد على مزيج معقد من العوامل: كيفية توزيع البيئة للمادة الكيميائية، وكيفية امتصاص النبات لها، وكيفية معالجة الحيوان لها. بالنسبة لدودة برعم التنوب الشرقية، يوفر الكبريت والسترونشيوم خريطة موثوقة، بينما يفشل الهيدروجين، رغم شعبيته، في سرد القصة. وهذا يعني أنه لا يمكن للعلماء ببساطة تطبيق قائمة معيارية من العلامات على كل نوع؛ فلتتبع أي حيوان بدقة، يجب على الباحثين أولًا فهم كيفية تفاعل ذلك الحيوان المحدد مع كيمياء غذائه وبيئته المحلية.