Extreme conditions and ecosystem disruptions of the relationships between phytoplankton, seagrass and macroalgal communities in the Indian River Lagoon, Florida, USA, 1997-2024
توثق هذه الدراسة كيف أدت الأحداث المناخية المتطرفة في بحيرة إنديان ريفر، وتحديداً موجة البرد في عام 2010 وفترة الأعاصير في عامي 2017-2018، إلى إحداث اضطرابات بيئية متتالية غيرت بشكل جذري التوازن بين مجتمعات العوالق النباتية، وعشب البحر، والطحالب الكبيرة خلال الفترة 1997-2024.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تُعد البحيرات الشاطئية الضحلة والمحمية مناطق التقاء المحيط باليابسة، وهي تعمل كحواضن للأسماك ومرشحات للبيئة. وفي هذه النظم البيئية، تعتمد الحياة على توازن دقيق بين ثلاثة أنواع رئيسية من النباتات: الطحالب المجهرية العائمة في الماء، والأعشاب المتجذرة في الرمال، والأعشاب البحرية الأكبر حجماً التي تنجرف أو تنمو في القاع. وتتنافس هذه المجموعات على نفس الموارد، وبشكل أساسي ضوء الشمس والمغذيات مثل النيتروجين والفسفور. وعندما تكون المياه صافية ومستويات المغذيات معتدلة، تزدهر الأعشاب والأعشاب البحرية عادةً، مما يشكل أساس الشبكة الغذائية. ومع ذلك، عندما تدخل كميات كبيرة جداً من المغذيات إلى الماء، يمكن للطحالب المجهرية العائمة أن تتكاثر بسرعة، مما يحول لون الماء إلى الأخضر أو البني ويحجب ضوء الشمس اللازم للنباتات الموجودة في القاع. وهذا التحول يمكن أن يؤدي إلى انهيار النظام البيئي بأكمله، لكن العلماء ظلوا يتساءلون منذ فترة طويلة عما إذا كانت الظواهر الجوية المتطرفة والمفاجئة يمكن أن تسبب هذه التغييرات بنفس سرعة تراكم التلوث البطيء.
على مدار ثمانية وعشرين عاماً، كان الباحثون يراقبون "إنديان ريفر لاغون" (Indian River Lagoon) في فلوريدا، وهي امتداد مائي طويل وضيق يمتد على طول الساحب الشرقي للولاية. هذا النظام فريد من نوعه لأنه ضحل جداً وله اتصالات قليلة بالمحيط المفتوح، مما يعني أن المياه تبقى في مكانها لعدة أشهر في المرة الواحدة. وتسمح هذه الحركة البطيئة بتراكم المغذيات ونمو الطحالب إذا كانت الظروف مواتية. وقد أمضى فريق من العلماء، بقيادة باحثين من جامعة فلوريدا ومنطقة إدارة مياه سانت جونز، ما يقرب من ثلاثة عقود في تتبع صحة هذه البحيرة. قاموا بقياس درجة الحرارة، والملوحة، وصفاء المياه، وعدّ الأنواع المختلفة من الطحالب، ورسموا خرائط لتغطية الأعشاب البحرية (seagrass) والأعشاب (seaweed) في ثمانية مواقع محددة. وكان هدفهم هو فهم كيف تغير التوازن بين مجتمعات النباتات المختلفة هذه بمرور الوقت وما الذي تسبب في تلك التغييرات.
كشفت الدراسة أن البحيرة لم تتغير بشكل تدريجي، بل شهدت تحولين دراماتيكيين في تركيبتها البيولوجية، كل منهما نجم عن ظاهرة جوية متطرفة. حدثت نقطة التحول الكبرى الأولى حوالي عامي 2010 و2011؛ فخلال تلك الشتاءات، عانت المنطقة من درجات حرارة باردة بشكل غير عادي، حيث انخفضت درجة حرارة المياه إلى ما يقرب من التجمد لفترات طويلة. أدت هذه الموجة الباردة إلى قتل كمية كبيرة من الحياة البحرية، بما في ذلك الأسماك والنباتات، سواء في الماء أو في غابات المانغروف المحيطة. ومع تحلل هذه المواد العضوية الميتة، أطلقت دفعة هائلة من المغذيات عائدة إلى الماء. هذا التدفق المفاجئ للغذاء، مقترناً ببطء حركة المياه، غذّى انفجاراً استمر لعقد من الزمن للطحالب المجهرية.
لمدة عشر سنوات، من 2011 إلى 2020، هيمنت هذه النباتات المجهرية العائمة على البحيرة. أصبح الماء كثيفاً جداً بالطحالب لدرجة أن ضوء الشمس بالكاد يستطيع اختراق السطح. ووجد الباحثون أن صفاء المياه انخفض لدرجة منخفضة جداً بحيث لم تستطع الأعشاب البحرية (seagrass)، التي تحتاج إلى ضوء ساطع للبقاء، أن تنمو. وتضاءلت واختفت مساحات الأعشاب البحرية التي كانت السمة المهيمنة في البحيرة لعقود. كانت الطحالب العائمة من الأنواع الصغيرة جداً في الغالب، بما في ذلك نوع من المد البني الذي ازدهر في هذه الظروف الغنية بالمغذيات والمنخفضة الإضاءة. مثلت هذه الفترة انقلاباً كاملاً للنظام البيئي: حيث حلت النباتات القاعية محل السجاد العائم من الحياة المجهرية.
بدأ التحول الكبير الثاني حوالي عام 2021، مدفوعاً بنوع مختلف من الطقس المتطرف: سلسلة من الأعاصاض القوية. جلبت هذه العواصف أمطاراً غزيرة ورياحاً شديدة، مما أدى إلى غسل الطبقات السميكة المتبقية من الطحالب وتحريك المياه. ومع وضوح المياه، بدأت الأعشاب البحرية (seagrass) في العودة ببطء في بعض المناطق. ومع ذلك، لم تعد البحيرة ببساطة إلى حالتها القديمة؛ ففي أماكن كثيرة، استحوذ نوع آخر من الأعشاب البحرية القاعية المعروف باسم "كوليربا" (Caulerpa) على المساحات الفارغة في القاع. هذا النوع من الأعشاب عدواني للغاية ويمكنه النمو بسرعة في الموائل الرملية المفتوحة التي خلفتها الأعشاب البحرية الميتة. وبينما بدأت الأعشاب البحرية (seagrass) في التعافي في الأجزاء الجنوبية من البحيرة، شهدت الأجزاء الشمالية طفرة هائلة في أعشاب "كوليربا"، التي تغطي القاع الآن في شكل حصائر كثيفة.
استخدم الباحثون نماذج حاسوبية متقدمة للتأكد من أن هذه التغييرات لم تكن عشوائية. ووجدوا أن درجات الحرارة الباردة في عام 2010 كانت المحرك الرئيسي الذي أطلق عقد من ازدهار الطحالب، بينما ساعدت الأعاصير في عامي 2017 و2022 في تصفية المياه وسمحت للأعشاب البحرية باستعمار المساحات المتاحة حديثاً. تشير الدراسة إلى أن النظام البيئي الآن في حالة جديدة، حيث أصبح التوازن بين الطحالب العائمة، والأعشاب البحرية (seagrass)، والأعشاب (seaweed) مختلفاً عما كان عليه قبل عام 2010. إن تعافي الأعشاب البحرية ليس مضموناً؛ ففي بعض المناطق، تتفوق الأعشاب سريعة النمو على الأعشاب في الصراع على المساحة.
يظهر هذا السجل طويل الأمد أن النظم البيئية الساحلية لا تنزلق فقط ببطء نحو "وضع طبيعي جديد" بسبب التلوث أو تغير المناخ، بل يمكن أن تُصدم وتنتقل إلى حالة مختلفة تماماً بفعل أحداث متطرفة واحدة. لقد عملت الشتاءات الباردة والأعاصير كأزرار إعادة ضبط، لكنها لم تعد النظام إلى ما كان عليه من قبل، بل دفعته إلى تكوين جديد حيث تغيرت العلاقات بين النباتات بشكل جذري. تسلط هذه النتائج الضوء على أنه بينما يعد تقليل التلوث أمراً ضرورياً، فإن زيادة وتيرة الظواهر الجوية المتطرفة تشكل تهديداً جديداً وغير متوقع لاستقرار هذه الموائل الساحلية الحيوية. وسيعتمد مستقبل "إنديان ريفر لاغون" على كيفية استجابة هذه المجتمعات النباتية المتنافسة للحدث المتطرف القادم، سواء كان موجة برد، أو عاصفة، أو فترة من الحرارة الشديدة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.