Has climate change altered Jan Mayen Island Arctic Charr life-history traits and feeding ecology?

في الزوايا الباردة والنائية من القطب الشمالي، توجد الحياة على حافة حادة، حيث يمكن لدرجة واحدة من الاحترار أن تعيد تشكيل نظام بيئي بأكمله. لعقود من الزمن، راقب العلماء كيف تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على الحيوانات التي تتخذ من هذه المناظر الطبيعية المتجمدة موطناً لها، وخاصة الأسماك مثل سمك "الشار" القطبي (Arctic charr). هذه الأسماك هي أسياد التكيف، وغالباً ما تنقسم إلى أشكال مختلفة داخل البحيرة الواحدة: بعضها يبقى صغيراً ويتغذى على الحشرات الصغيرة، بينما ينمو البعض الآخر ليصبح كبيراً بما يكفي ليتغذى على بني جنسه. هذا الانقسام، المعروف باسم استراتيجية دورة الحياة، هو عادة رقصة تطورية بطيئة مدفوعة بتوفر الغذاء والمنافسة. ولكن عندما يتغير المناخ بسرعة، يبرز السؤال: هل يغير السمك جسده وسلوكه للنجاة، أم أنه ببساما يحاول فقط مواكبة التغيير؟ إن فهم هذه التغييرات أمر بالغ الأهمية لأن القطب الشمالي يسخن بشكل أسرع من أي مكان آخر على وجه الأرض، وتوفر الكائنات التي تعيش هناك نافذة واضحة على كيفية استجابة الطبيعة عندما تتغير قواعد اللعبة.

على جزيرة "يان ماين" البركانية الصغيرة، الطافية في بحر غرينلاند، كانت تجربة فريدة تتكشف فصولها منذ ما يقرب من ثلاثمائة عام. في عام 1732، دفع ثوران بركاني الأرض للأعلى، مما أدى إلى عزل بحيرة تسمى "نوردلاغونا" عن المحيط. والأسماك بداخلها، وهي مجموعة من سمك "الشار" القطبي، قُطعت عن البحر وأُجبرت على البقاء بمفردها تماماً. طوال العقود الستة الماضية، ارتففت حرارة الجزيرة بشكل ملحوظ. فقد ارتفع متوسط درجة الحرارة خلال أشهر الصيف عندما تكون البحيرة خالية من الجليد من 3.8 درجة مئوية في أوائل الستينيات إلى 5.6 درجة مئوية في السنوات الأخيرة. وقد عاد فريق من الباحثين مؤخراً إلى هذه البحيرة المعزولة ليروا ما إذا كان هذا الاحترار قد غير الأسماك. أرادوا معرفة ما إذا كان سمك "الشار" قد نما بشكل أكبر، أو نضج بشكل أسرع، أو غير ما يأكله، وما إذا كانت هذه التغييرات علامات على مجتمع يكافح للتكيف أو مجتمع يزدهر في عالم جديد.

انطلق الباحثون في أغسطس 2019 لصيد الأسماك في "نوردلاغونا"، باستخدام شباك مصممة لصيد الأسماك الأصغر والأكثر عدداً مع تجنب الأسماك الكبيرة القليلة التي تعمل كحيوانات مفترسة. وقارنوا نتائجهم بالبيانات التي جمعها العلماء في الستينيات، بحثاً عن الفروقات في الحجم والعمر والصحة. أظهرت النتائج تحولاً واضحاً في قصة حياة الأسماك. فالأسماك الصغيرة التي تم صيدها في عام 2019 كانت أكبر جسدياً عند نفس العمر مقارنة بنظيراتها من الستينيات. والأهم من ذلك، أنها كانت تنمو بشكل أسرع. في الستينيات، لم تكن معظم هذه الأسماك الصغيرة تصل إلى النضج الجنسي إلا في سن متأخرة، ولكن بحلول عام 2019، كانت الأغلبية مستعدة للتكاثر في سن أصغر بكثير، غالباً عند سن ثلاث سنوات. يشير هذا إلى أن المياه الدافئة قد سرعت نموها، مما دفعها للنضج في وقت مبكر من حياتها.

وعلى الرغم من هذه التغييرات في الحجم والعمر، لم يبدُ أن الأسماك في حالة أفضل بشكل عام. في الواقع، وجد الباحثون أن إمدادات الغذاء في البحيرة لا تزال ضعيفة للغاية. البحيرة فقيرة جداً بالمواد الغذائية لدرجة أنها تفتقر إلى الحيوانات العائمة الصغيرة، أو "العوالق الحيوانية"، التي تعتمد عليها العديد من الأسماك القطبية الأخرى. الغذاء الوحيد المتاح بأعداد كبيرة هو نوع صغير من القشريات التي تعيش في القاع. ولأن الغذاء نادر جداً، لا تستطيع الأسماك النمو بلا حدود. يشتبه الباحثون في أن المياه الدافئة تزيد من عملية التمثيل الغذائي للأسماك، مما يجعلها تحرق الطاقة بشكل أسرع، لكن نقص الغذاء يمنعها من استخدام تلك الطاقة الإضافية لتنمو لتصبح عمالقة. بدلاً من ذلك، عدلت الأسماك استراتيجيتها: فهي تنمو بشكل أسرع عندما تكون صغيرة لتصل إلى حجم يسمح لها بالتكاثر قبل أن ينفد الغذاء أو تموت. إنه سباق ضد الزمن، حيث يكون النضج المبكر هو الطريقة الوحيدة لضمان بقاء الجيل القادم.

كما حكت حمية الأسماك قصة تغيير، وإن لم تكن تغييراً جذرياً. في الستينيات، كانت الأسماك تأكل مزيجاً من الكائنات الصغيرة المختلفة. وبحلول عام 2019، ضاقت حميتها بشكل كبير، حيث كانت جميعها تقريباً تتغذى على ذلك النوع الواحد من القشريات الصغيرة. أما الأسماك الكبيرة القليلة المتبقية في البحيرة، والمعروفة بأكل الأسماك الأخرى، فقد أصبحت أكثر تخصصاً، حيث تتغذى حصرياً تقريباً على جيرانها الأصغر. يشير هذا التحول إلى أنه بينما تتكيف الأسماك مع الحرارة، فإنها تفعل ذلك ضمن الحدود الصارمة لبيئة فقيرة جداً. إنها لا توسع قائمة طعامها، بل تضيق تركيزها على الطعام الوحيد المتاح.

ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة جاء من النظر في الحمض النووي للأسماك. في العديد من البحيرات، عندما تنقسم الأسماك إلى مجموعتين مختلفين - إحداهما تأكل الحشرات والأخرى تأكل الأسماك - تصبح في النهاية مختلفة وراثياً لدرجة أنها لا تستطيع التزاوج مع بعضها البعض. وهكذا تولد الأنواع الجديدة. ومع ذلك، أظهر التحليل الجيني لأسماك "يان ماين" عدم وجود مثل هذا الانقسام. فرغم أن الأسماك الصغيرة والكبيرة تبدو وتتصرف بشكل مختلف تماماً، إلا أنها جميعاً جزء من عائلة جينية واحدة. لم تطور هويات منفصلة في جيناتها. بدلاً من ذلك، هن يستخدمن أداة بيولوجية مرنة تسمى "اللدونة المظهرية" (phenotypic plasticity)، والتي تسمح لمجموعة واحدة من الحيوانات بتغيير مظهرها وسلوكها بناءً على بيئتها دون تغيير شفرتها الجينية. وهذا يعني أن الجمهرة لا تزال وحدة واحدة، قادرة على تغيير استراتيجيتها مع تغير الظروف، بدلاً من أن تكون محبوسة في مسارات تطورية منفصلة.

وعندما قارن الباحثون أسماك "يان ماين" بأسماك "الشار" القطبي من أماكن أخرى في شمال الأطلسي، مثل غرينلاند وآيسلندا والنرويج، كان الفرق صارخاً. إن جمهرة "يان ماين" فريدة وراثياً، وتقف بمعزل عن جميع المجموعات الأخرى. هذا العزل، الذي تسبب فيه الحدث البركاني الذي حبسهم في البحيرة قبل ثلاثة قرون، سمح لهم بالتطور بطريقة خاصة بهم تماماً. وبينما يتشاركون بعض الروابط الجينية البعيدة مع الأسماك في آيسلندا وشرق غرينلاند، إلا أنهم سلالة متميزة شكلتها التحديات الفريدة لمنزلهم الصغير والدافئ.

تخلص الدراسة إلى أن أسماك "الشار" القطبي في "يان ماين" تستجيب لتغير المناخ، ولكن ليس بالطريقة التي قد يتوقعها المرء. فهي لا تنمو لتصبح مفترسات ضخمة مهيمنة لأن البحيرة لا تستطيع دعمها. بدلاً من ذلك، هي تنضج في سن مبكرة وتنمو بشكل أسرع عندما تكون يافعة، وهي تكتيك بقاء مدفوع بمزيء من المياه الدافئة ونقص الغذاء. لقد غيرت دورة حياتها لتناسب واقعاً قاسياً، ومع ذلك تظل جمهرة واحدة موحدة جينياً. تعمل هذه البحيرة الصغيرة والمعزولة كمختبر طبيعي، يوضح كيف يمكن لنوع ما أن يعدل سلوكه وبيولوجيته بسرعة استجابة لعالم دافئ، حتى عندما لا تكون الموارد اللازمة للنمو الكبير موجودة ببساطة. إن الأسماك لا تربح معركة ضد المناخ؛ إنها ببساطة تتعلم كيف تعيش ضمن قيوده الجديدة والأكثر ضيقاً.