تجري حاليًا عملية ابيضاض المرجان الجماعي الرابعة في العالم، ولكن قد يكون لدى الشعاب المرجانية فرصة أفضل للتعافي

إن الشعاب المرجانية في العالم تشبه المدن تحت الماء، حيث تعج بجميع أنواع الأسماك والحيوانات البحرية.تغطي الشعاب المرجانية أقل من 1% من المحيط، لكنها تدعمها ما يقدر بنحو 25% من جميع الأنواع البحرية, ، بما في ذلك العديد من أنواع الأسماك الهامة.وتقدر القيمة الاقتصادية للخدمات التي توفرها هذه النظم البيئية المعقدة بـ أكثر من 3.4 مليار دولار أمريكي سنويًا في الولايات المتحدة فقط

واليوم، يهدد ارتفاع درجات حرارة المحيطات بقاء العديد من الشعاب المرجانية.عندما تصبح مياه المحيط دافئة جدًا لفترة طويلة جدًا، تطرد الشعاب المرجانية طحالب تكافلية ملونة تسمى Zooxanthellae, التي تعيش في أنسجتها - وهي عملية تسمى تبييض المرجان.تزود هذه الطحالب الشعاب المرجانية بالغذاء، لذا فإن الشعاب المرجانية المبيضة معرضة للجوع والمرض وقد تموت إذا لم يبرد الماء بسرعة كافية.

مع حرارة المحيطات العالمية بمستويات قياسية, ، وقد أكد العلماء ذلك يجري حاليًا حدث عالمي لتبييض المرجان.منذ بداية عام 2023، لقد تموت الشعاب المرجانية في المحيط الهندي والهادئ والأطلسي، شمال وجنوب خط الاستواء.

يعد حدث التبييض الحالي في منطقة البحر الكاريبي الأوسع أطول وأشد خطورة من أي حادثة تبييض سابقة تم تسجيلها منذ أول حالة تبييض عالمية في عام 1998.أنا أدرس ديناميات المناخ والمحيطات واسعة النطاق وأنا أقوم بتحليل كيف يمكن للروابط البيولوجية بين الشعاب المرجانية - والتي تمتد أحيانًا لمسافات كبيرة - أن تساعد الشعاب المرجانية على التعافي من الإجهاد الحراري.

علاقات الشعاب المرجانية

ونظرًا لمدى سرعة ارتفاع درجات حرارة المحيطات، يعمل العلماء على تطوير استراتيجيات الاستجابة.وتشمل هذه جعل الشعاب المرجانية أكثر تحملاً للحرارة;استعادة المناطق المتضررة بالشعاب المرجانية الصحية؛ نقل مشاتل المرجان إلى المناطق الأكثر برودة؛ تربية "الشعاب المرجانية الفائقة"."الأكثر مقاومة لهذه الضغوطات؛وتعزيز الإشارات الكيميائية الطبيعية و إشارات الصوت لجذب يرقات المرجان والأسماك إلى الشعاب المرجانية المتضررة.

تلعب العديد من أنواع الأسماك الموجودة في الشعاب المرجانية أدوارًا قيمة في الحفاظ على صحة هذه المجتمعات.على سبيل المثال، تتنافس الأعشاب البحرية مع الشعاب المرجانية على المساحة والضوء، وغالبًا ما تستولي على الشعاب المرجانية بعد فترات التبييض.

يظل المرجان أكثر صحة ويتعافى بشكل أسرع إذا كان محاطًا بالأسماك التي تأكل أنواعًا مختلفة من الأعشاب البحرية، مثل سمكة الببغاء، وسمكة الجراح، وسمكة الأرنب.وبما يعكس دورها، غالبًا ما يُشار إلى هذه الأنواع بشكل جماعي باسم الرعاة.

خيار البحر – سكان القاع ذو الجلد الجلدي، ترتبط بشكل بعيد بنجم البحر والقنافذ - هم أيضًا شركاء مهمون للشعاب المرجانية.وهي تتغذى على البكتيريا والمواد العضوية الأخرى الموجودة في رواسب المحيطات، مما يؤدي إلى تنظيف المنطقة المحيطة بالشعاب المرجانية.

زميلي في جورجيا للتكنولوجيا مارك هاي نشرت مؤخرًا دراسة أظهرت أن إزالة خياريات البحر من مجتمعات الشعاب المرجانية أدى إلى زيادة مواد النفايات العضوية و ارتفاع بمقدار 15 ضعفًا في وفيات المرجان.حماية خياريات البحر وهي الإفراط في حصادها كمصدر للغذاء, يمكن أن يساعد في الحفاظ على صحة الشعاب المرجانية.

دور الاتصال المحيطي

الشعاب المرجانية ليست بؤر استيطانية معزولة.عندما تفرخ الأسماك والشعاب المرجانية، فإنها تطلق ملايين اليرقات التي تنجرف مع التيارات ويتم تبادلها عبر الشعاب المرجانية من خلال عمليات الخلط والنقل.تشكل هذه التبادلات اتصال الشعاب المرجانية.

تقوم بعض الشعاب المرجانية بتزويد اليرقات للعديد من الشعاب الأخرى.تكون الشعاب المرجانية الأخرى أكثر عزلة، لذلك قد يحتاج العلماء إلى إدخال يرقات بشكل مصطنع لمساعدة الشعاب المرجانية على التعافي من التبييض والتهديدات الأخرى.

تظهر الأبحاث أن الشعاب المرجانية متصلة بشكل جيد التعافي بشكل أسرع من الضغوط مثل التبييض.إن تلقي إمدادات وفيرة من يرقات المرجان والأسماك، التي تنقلها تيارات المحيط من أماكن بعيدة، يساعد على استعادة المناطق المبيضة والحفاظ على مجتمعات الشعاب المرجانية المتنوعة.يعد الحفاظ على هذا الاتصال أمرًا أساسيًا للحفاظ على الشعاب المرجانية.

لكن قياس الاتصال يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا.يجمع الباحثون عينات من الشعاب المرجانية التي قد تكون متصلة ببعضها، ويحللون الحمض النووي للشعاب المرجانية لإعادة بناء تاريخهم الجيني.وهذا يعطي صورة عن مدى الترابط بين المجموعات السكانية المختلفة.

نحن نستخدم أيضًا نماذج الكمبيوتر ل محاكاة تيارات المحيط التي تحمل يرقات افتراضية من نقاط إطلاق سراحهم إلى المواقع التي يستقرون فيها.لكن التيارات ليست ثابتة في مكانها مثل الطرق السريعة:تتغير قوتها واتجاهها بمرور الوقت، اعتمادًا على الموسم والسنة.تتطلب دراسة اتصال الشعاب المرجانية إجراء عمليات محاكاة نموذجية متعددة السنوات تغطي مناطق صغيرة بتفاصيل دقيقة، الأمر الذي يتطلب الكثير من الحسابات.

رؤى من التعلم الآلي

الآن، التعلم الآلي يقدم طريقة جديدة لتحليل اتصالات الشعاب المرجانية.يمكّن هذا المجال الفرعي من الذكاء الاصطناعي أجهزة الكمبيوتر من تعلم المهام أو الارتباطات دون توجيهها بشكل صريح.وبدلاً من ذلك، يستخدمون الخوارزميات لمعالجة المهام المختلفة.

لقد طوَّر فريقي البحثي أداةً تأخذ معلومات عن تيارات المحيطات، مستمدة من بيانات الأقمار الصناعية؛ينشئ شبكة من المناطق البيئية، أو المناطق التي تتشابه فيها النظم البيئية بشكل عام؛و يحسب اتصالهم على مدى 30 إلى 40 سنة الماضية.نقوم بعد ذلك بتحديد الشعاب المرجانية المرتبطة بشكل أفضل باستخدام مركزية ترتيب الصفحات – الخوارزمية التي طورتها جوجل لقياس شعبية صفحات الويب.

بمجرد تحديد شبكة من المناطق البيئية، فمن الممكن تحديد مدى "شعبية" الشعاب المرجانية المعروفة - أي مدى ارتباطها.ويمكننا التحقق من أن خوارزمياتنا تعمل بشكل جيد من خلال معرفة ما إذا كانت مجتمعات الشعاب المرجانية "الشعبية" تحتوي على مجموعات مرجانية أكثر تنوعًا وصحة.

لقد وجدنا ذلك في المثلث المرجاني في جنوب شرق آسيا - أكبر نقطة ساخنة للتنوع البيولوجي على وجه الأرض - التحولات الدورية بين الأنماط المناخية لظاهرتي النينيو والنينيا تعزيز التنوع البيولوجي، ومن المحتمل أن يكون قد فعل ذلك على مدى 5 إلى 7 ملايين سنة الماضية.ويختلف الاتصال أثناء أحداث النينيو كثيرًا عن الاتصال أثناء ظاهرة النينا، وذلك لأن تيارات المحيط مختلفة.تساعد هذه الديناميكية الشعاب المرجانية من خلال ضمان حصولها على يرقات من العديد من الأماكن المختلفة في سنوات مختلفة.

إن فهم السمات المرجانية والبيئية التي تساعد على جعل الشعاب المرجانية قادرة على الصمود، وربط هذه المعلومات بشبكات الاتصال يفتح آفاقًا جديدة لمساعدة الشعاب المرجانية على البقاء لفترة أطول قليلاً.وتشير هذه الأساليب معًا إلى كيفية ومكان تحديد أولويات جهود الرصد والاستعادة.

على المدى الطويل، فإن الطرق الوحيدة لوقف موت المرجان وحماية موائل الشعاب المرجانية التي تدعم الكثير من الحياة البحرية هي الحد من تلوث المياه والحد من تغير المناخ.لكن المزيد من الإجراءات المحلية التي تجعل الشعاب المرجانية أكثر صحة يمكن أن تمنحها بعض الوقت، وربما تجعلها أكثر مرونة في مواجهة ارتفاع درجة حرارة المحيطات.