Five-Year Analysis (2019-2023) of Anatoxin-a (ATX-a) concentrations in Lake Anna, Virginia, USA: Implications for Future Freshwater Cyanotoxin Monitoring

تعد البحيرات والأنهار العذبة شريان الحياة للعديد من المجتمعات، حيث توفر مياه الشرب، والترفيه، وموائل لأنواع لا حصر لها من الكائنات الحية. ومع ذلك، أصبحت هذه المسطحات المائية معرضة بشكل متزايد لظاهرة تُعرف باسم ازدهار الطحالب الضارة. وهذه الازدهارات هي نمو سريع ومفرط لكائنات مجهرية تسمى البكتيريا الزرقاء (cyanobacteria)، والتي يُشار إليها غالباً باسم الطحالب الخضراء المزرقة. وبينما تكون بعض هذه الكائنات غير ضارة، يمكن لبعض الأنواع أن تنتج سموماً قوية تُعرف باسم السموم السيانينية (cyanotoxins). ومن أخطر هذه السموم هي السموم العصبية، التي تهاجم الجهاز العصبي للحيوانات والبشر، مما قد يسبب أمراضاً شديدة أو الوفاة. ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية وزيادة الجريان السطحي للمغذيات الناتج عن الأمطار، أصبحت هذه الازدهارات أكثر تكراراً وكثافة، مما يحول المياه التي كانت آمنة ذات يوم إلى مخاطر صحية محتملة. إن فهم متى وأين تظهر هذه السموم بالضبط، وما هي الظروف البيئية التي تحفز ظهورها، أمر بالغ الأهمية لحماية الصحة العامة وإدارة موارد المياه.

في الأجزاء الشمالية من بحيرة آنا، وهي خزان اصطناعي في فرجينيا، قضى الباحثون خمس سنوات في تتبع وجود سم عصبي محدد يسمى "أناتوكسين-أ" (anatoxin-a). وقد تم اكتشاف هذا السم، الذي تنتجه أنواع معينة من البكتيريا الزرقاء، في الروافد العليا للبحيرة، مما أثار قلق السكان والمسؤولين المحليين. قام فريق من العلماء من جامعة فرجينيا تيك، وجامعة أولد دومينيون، ومؤسسات أخرى، بالعمل جنباً إلى جنب مع جمعية بحيرة آنا المدنية، بتجميع سجل شامل لمستويات "أناتوكسين-أ" من عام 2019 حتى عام 2023. كان هدفهم هو رسم خريطة لمكان ظهور هذا السم، وكميته الموجودة، والعوامل التي تدفع إنتاجه. ومن خلال تحليل عينات المياه التي جُمعت من أربعة عشر موقعاً مختلفاً عبر الفروع الشمالية للبحيرة، كشفوا عن نمط واضح: السم ليس موجوداً فحسب، بل إن تركيزه مرتبط ارتباطاً وثيقاً بدفء المياه.

أظهرت الدراسة أن مستويات "أناتوكسين-أ" في بحيرة آنا تتقلب بشكل كبير اعتماداً على الموقع والوقت من السنة. جمع الباحثون 91 عينة مياه على مدار فترة الخمس سنوات، واختبروها بطريقتين علميتين مختلفتين لضمان الدقة. إحدى الطريقتين، المعروفة باسم مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA)، هي أداة فحص شائعة تُستخدم في العديد من المختبرات. أما الطريقة الأخرى، وهي تقنية الكروماتوغرافيا السائلة المرتبطة بمطياف الكتلة المتوالي (LC-MS/MS)، فهي تقنية أكثر حساسية قادرة على اكتشاف حتى الآثار الأصغر من السم. أكدت كلتا الطريقتين أن السم كان موجوداً في البحيرة، بتركيزات تتراوح من 0.053 جزء في المليار إلى حد أقصى قدره 1.64 جزء في المليار. وبينما قد تبدو هذه الأرقام صغيرة، إلا أنها مهمة في سياق سلامة المياه. ففي فرجينيا، تم تحديد حد التنبيه الصحي لمياه الشرب عند 0.4 جزء في المليار. ووجد الباحثون أن 14 بالمائة من عيناتهم تجاوزت هذا الحد، مما يعني أنه في حالات محددة، احتوت المياه على مستويات من السم تُعتبر غير آمنة للاستهلاك.

وُجدت أعلى تركيزات للسم باستمرار في الروافد الشمالية الضحلة للبحيرة، خاصة خلال أشهر الصيف. هذه المناطق، بما في ذلك فرع "تيريز ران"، وفرع "أببر بامونكي"، وفرع "نورث آنا"، تسخن بشكل أسرع من الأجزاء المركزية العميقة للبحيرة. أظهرت البيانات وجود صلة قوية بين درجة حرارة الماء ومستويات السم. فمقابل كل درجة مئوية واحدة تزيد في درجة حرارة الماء، يرتفع تركيز "أناتوكسين-أ" بنسبة 37 بالمائة تقريباً. وقد ظل هذا الارتباط قائماً حتى عندما أخذ الباحثون في الاعتبار عدد البكتيريا المنتجة للسم وسنة أخذ العينات المحددة. جوهرياً، بينما تسخن الشمس المياه الضحلة، تزدهر البكتيريا وتنتج مزيداً من السم. كان هذا النمط أكثر وضوحاً في شهري يوليو وأغسطس، عندما يمكن أن تصل درجات حرارة السطح في هذه الروافد إلى 32 درجة مئوية.

وبينما يعد وجود البكتيريا ضرورياً لوجود السم، فقد سلطت الدراسة الضوء على أن مجرد وجودها لا يضمن مستويات عالية من السم. قام الباحثون بعدّ البكتيريا التي يحتمل أن تكون سامة في الماء ووجدوا أنه بينما ترتبط الأعداد المرتفلة عموماً بمستويات السم المرتفعة، إلا أن درجة الحرارة كانت المحرك الأقوى. وفي المناطق الأعمق والأبرد من البحيرة، مثل شاطئ المنتزه الحكومي والمنطقة المعروفة باسم "ذا سبليتس" (the splits)، ظلت مستويات السم أقل بكثير، حتى عند وجود البكتيريا. وهذا يشير إلى أن البيئة الفيزيائية، وتحديداً دفء المياه وضحالتها، تلعب دوراً حاسماً في كمية السم المنتجة. كما لاحظت الدراسة أن أنواع البكتيريا الموجودة في بحيرة آنا قد تغيرت بمرور الوقت، حيث أصبحت أنواع معينة مثل "أفانيزومينون" (Aphanizomenon) هي السائدة. وإذا تحولت البحيرة نحو حالة تسيطر فيها فصيلة واحدة شديدة السمية تماماً، فإن الخطر على النظام البيئي وصحة الإنسان قد يزداد بشكل كبير.

إن تداعيات هذه النتائج تمتد إلى ما هو أبعد من سلامة بحيرة آنا الفورية. يمثل هذا البحث أول سجل متعدد السنوات لـ "أناتوكسين-أ" في بحيرة داخل الولايات المتحدة، مما يسد فجوة حرجة في فهمنا لكيفية سلوك هذه السموم في البيئات الواقعية. وتؤكد البيانات أن السم ليس شذوذاً نادراً، بل هو ميزة متكررة في الإيكولوجيا الصيفية للبحيرة. هذه المعرفة حيوية لإدارات الصحة المحلية وخبراء جودة المياه الذين يجب عليهم اتخاذ قرار بشأن متى يصدرون تنبيهات عامة. حالياً، تستند التنبيهات في فرجينيا إلى تركيزات السم، لكن الدراسة تشير إلى أن مراقبة درجة حرارة الماء وأعداد البكتيريا يمكن أن يساعد في التنبؤ بمتى من المرجح حدوث مستويات خطيرة. ويؤكد الباحثون أن المراقبة المستمرة ضرورية، مع استمرار ارتفاع المناخ، وظهور الظروف التي تفضل هذه الازدهارات بشكل أكثر شيوعاً.

ولمعالجة هذه التحديات، بدأت المجتمعات المحيطة ببحيرة آنا بالفعل في الحشد. فقد جمعت مجموعات المواطنين المحلية أموالاً كبيرة لدعم اختبار المياه والأبحاث، بالتعاون مع الوكالات الحكومية والجامعات. وقد أدى هذا التعاون إلى زيادة التمويل للدراسات التي تهدف إلى تقليل المغذيات التي تغذي هذه الازدهارات وتطوير طرق أفضل لتتبعها. ويمثل نجاح هذه الشراكة نموذجاً للمجتمعات الأخرى التي تواجه تهديدات مماثلة. فمن خلال الجمع بين الدقة العلمية والمشاركة المحلية، يمكن بناء صورة أوضح للمخاطر واتخاذ خطوات استباقية لحماية المياه. إن قصة بحيرة آنا ليست مجرد قصة سم في بحيرة؛ بل هي قصة كيف يتعلم مجتمع ما كيف يعيش مع بيئة متغيرة ويديرها، مستخدماً البيانات لتوجيه القرارات التي تحافظ على سلامة الناس والحياة البرية.