«كاوست» تصمم إطار عمل لدراسات دقيقة عن مستقبل المحيطات

تحديد أدق لمستويات ثاني أكسيد الكربون المحلية أثناء التجارب العلمية

يُنظر إلى الشعاب المرجانية كعلامة تُنبئ بالأثر الذي يخلفه الاحترار وتحمّض المحيطات على أشكال الحياة البحرية الأخرى

فهم عواقب ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون والاحترار العالمي على الحياة البحرية يتطلّب إجراء تجارب علمية معقدة، من شأنها تقييم استجابات الكائنات الحية في ظروف بيئية مختلفة.
ويتعيّن أن تتمكن التجارب من تمثيل مستويات ثاني أكسيد الكربون ودرجات الحرارة في المستقبل بالضبط والتمام، كي تقدم تنبؤات دقيقة بالتأثير المحتمل لتلك المستويات في الأنواع المختلفة بشتّى أنحاء محيطات العالم.
وفي سبيل تحقيق هذا، ابتكر باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، إطار عمل مُبسّطاً لجمع المعلومات لمساعدة علماء البحار على تصميم تجارب أكثر دقّة، تساعد بدورها على فهم التأثير المتوقع للاحتباس الحراري في الحياة البحرية فهماً أفضل.
تدقيق الدراسات
يشير الباحثان الدكتور ناثان جيرالدي، والبروفسور كارلوس دوارتي، وزملاؤهما في مركز أبحاث البحر الأحمر بـ«كاوست» إلى أن بعض الأوراق البحثية المنشورة المختصّة بالعلوم البحرية لا تطابق التوقّعات الواردة في تقارير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) بشأن مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون، ما دفع الفريق البحثي إلى الاستفاضة في الاستقصاء.
وحدَّد الفريق عدداً من أوجه القصور التي تشوب المعرفة العلمية الحالية؛ فرغم وجود بعض البيانات بشأن تأثير ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، وما يُصاحبه من احترار المحيطات، فإنها مُفرّقة بين مواقع شتّى ولا يتسنّى الوصول إليها عبر قاعدة بيانات مركزية. فضلاً عن أن الأرقام الصادرة عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بشأن مستويات ثاني أكيد الكربون والارتفاع المتوقع في درجات الحرارة، تتعلّق غالباً بالغلاف الجوّي وسطح الأرض، لا البيئات البحرية.
وبوجه عام، يزداد احترار المحيطات على نحو أبطأ مما يحدث على اليابسة، ومن ثمّ، يتعيّن أن يؤخذ ذلك في الاعتبار تحت مظلّة دراسات «مستقبل المحيطات». وعلاوة على ذلك، فإن توقعات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغيّر المناخ على صعيد الأقاليم المختلفة لا تشمل في الوقت الراهن المناطق القطبية، رغم حقيقة تسارع وتيرة الاحترار في القطب الشمالي أكثر من المتوسط العالمي.
مستقبل المحيطات
أهمية مستقبل المحيطات كانت قد أشارت إليها السيدة إيزابيلا لوفين التي شغلت منصبي وزيرة التعاون الإنمائي الدولي وشؤون المناخ، ونائبة رئيس وزراء السويد ما بين 2014 - 2019 في مقالة لها حيث أوضحت أن «المحيطات تنتج نصف حجم الأكسجين المتاح لدينا، وأن أكثر من 93 في المائة من حجم الحرارة التي تسبب جميع سكان العالم في انبعاثها على كوكب الأرض منذ خمسينات القرن الماضي، قامت المحيطات بامتصاصها، إلا أن تكلفة ذلك لم تتضح إلا أخيراً». إن الارتفاع في درجات حرارة المحيطات وزيادة نسبة التحمض فيها، أصبح الآن جلياً في ذوبان الجليد في المحيط المتجمد الشمالي وتبيض المرجان. كما أن ظاهرة احترار المحيطات حدثت على مدى الـ60 سنة الماضية على نطاق من الصعب استيعابه. ويوضح تحليل صدر في عام 2015 من معهد جرانثام أنه إذا كانت نفس كمية الحرارة التي أضيفت إلى أعلى كيلومترين من المحيطات بين عامي 1995 و2010، قد أضيفت بدلاً من ذلك إلى الـ10 كيلومترات الدُنيا من الغلاف الجوي، لكنا قد شهدنا ارتفاع درجة الحرارة على الأرض بمقدار 36 درجة مئوية. ولذلك فإن المحيطات قد وفرت لنا الحماية من أسوأ آثار تغير المناخ. ولكن هناك عدم يقين لدرجة هائلة بخصوص قدرة المحيطات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المستقبل.
قوة الإطار الجديد
يقول كارلوس: «التكهن باستجابات الكائنات البحرية لظروف المحيطات في المستقبل يظل تحدّياً، لكن من الضروري التنبؤ بالمخاطر والآثار المحتملة لتلك الظروف. وجرت العادة أن يُستعان بالتجارب التي تحاكي الظروف المتوقّعة في المستقبل لتحديد تلك الاستجابات وتقييمها. ومع ذلك، فإن العوار الذي يعتري هذا النهج يكمن في أن المتغيّرات التجريبية لا يمكن الاعتماد عليها عادة، ما يتمخّض عن مُغالطات».
ويفسّر ناثان جيرالدي هذا العوار قائلاً: «لا يوجد طريق مباشر حالي يسلكه الباحثون لتحديد المستويات المستقبلية لثاني أكسيد الكربون عند إجراء التجارب على الحياة البحرية. كما أن الظروف الحالية والمستقبلية في أي منطقة تعتمد على كثير من العوامل. وفي ضوء درايتنا بحاجة الباحثين إلى تبسيط المتغيرات الطبيعية، أردنا طرح إطار عمل يسترشد به الباحثون في اختيار مستويات ثاني أكسيد الكربون ودرجات الحرارة الملائمة لدراستهم».
وتعتمد توقّعات الاحترار على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والظروف المحلية؛ وعلى سبيل المثال، قد تؤثر الكيمياء الأرضية ونوع الغطاء النباتي في مستويات ثاني أكسيد الكربون في منطقة بعينها. ومع ذلك، فإن مراقبة مستويات ثاني أكسيد الكربون المحلية والإقليمية باستمرار عملية باهظة التكلفة بالنسبة لأي فريق بحثي بمفرده.
وركّز فريق «كاوست» على مناطق الشعاب المرجانية كموضوع لدراسة إطار العمل الذي وضعوه، لأن استجابات المرجان للتغيّر العالمي قد قُتلت بحثاً وتمت دراستها على نطاق واسع في السنوات الأخيرة. ويقول جيرالدي: «يُنظر إلى الشعاب المرجانية كعلامة تُنبئ بالأثر الذي يخلّفه الاحترار وتحمّض المحيطات على أشكال الحياة البحرية الأخرى».
واستعان الفريق بالبيانات التي انطوت عليها تقارير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغيّر المناخ، إلى جانب المعلومات التفصيلية التي جمعتها دراسات تناولت الشعاب المرجانية حول العالم. ومن شأن مجموعات البيانات، التي تتمخّض عنها تلك الجهود، أن تُتيح للباحثين اختيار توقّعات أكثر دقّة بشأن مستويات ثاني أكسيد الكربون في المناطق المحددة المشمولة بدراستهم في أي فترة زمنية خلال الأعوام المائة المقبلة. ولخَّص الفريق أيضاً مواطن الشكّ الحالية بشأن مسارات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وسلّط الضوء على التحدّيات التي تعوق مسيرة التنبؤ بحساسية نظم إيكولوجية وكائنات مختلفة للاحترار ولزيادة مستويات الحموضة في المحيطات.
ويتوقّع الفريق أن يوفّر إطار عملهم - إذا ما استخدِم على نطاق واسع - أساساً متيناً سيساعد الباحثين على تعزيز رصانة الدراسات المتنامية التي تتناول البيئات البحرية المختلفة، وقابليتها للتكرار.
ويعلّق جيرالدي قائلاً: «نقطة القوّة التي تُميّز إطار عملنا هي بساطته، لكنها موطن قصور أيضاً بالنظر إلى تغيّر درجات الحرارة ومستويات ثاني أكسيد الكربون بتغيّر الأماكن والأزمنة. لكن في الظروف المُثلى، ستكون بحوزة الباحثين المصادر اللازمة لتحديد سمات التقلّبات المحلية في ضوء هذه المتغيّرات، كي يتسنّى للتجارب مُحاكاة الظروف المحلية. وفي نهاية المطاف، يمكن للدراسات الجديدة زيادة مخزون قواعد البيانات ورفع مستوى التوقّعات». ويشير الفريق أيضاً إلى أن إطار عمله قد يُطبَّق عملياً على دراسات النظم البيئية البرّية ونُظم المياه العذبة.