كيف يمكننا استعادة الشعاب المرجانية وإدارتها بكفاءة؟

«كاوست» تطور بروتوكولات قياسية لجمع أفضل البيانات عن بيئتها

كيف يمكننا استعادة الشعاب المرجانية وإدارتها بكفاءة؟
TT

كيف يمكننا استعادة الشعاب المرجانية وإدارتها بكفاءة؟

كيف يمكننا استعادة الشعاب المرجانية وإدارتها بكفاءة؟

يتطلب العمل على استعادة المرجان، توجيه كل الاهتمام بالشعاب المرجانية نفسها، حيث ينصبّ التركيز غالباً على الأسئلة العملية، مثل: ما الأنواع الأفضل للزراعة وفي أي موقع؟ كيف يمكن «غرس» الشعاب المرجانية الصغيرة؟ وكيف يمكن توسيع نطاق الاستعادة بطريقة كفؤة من حيث التكلفة؟

في هذا الصدد، تعكف عالمة الأحياء البحرية ماجي جونسون، من «كاوست»، على دراسة أسئلة أساسية وأكثر عملية: كيفية قياس الظروف البيئية بدقة لتحسين استعادة الشعاب المرجانية؟ وكيف يمكن دعم مديري والعاملين في منظومة الشعاب المرجانية، بنصائح ذات صبغة محلية؟

شعاب المرجان

تزدهر الشعاب المرجانية البنائية، التي توفر مأوى وغذاءً للكثير من الأحياء البحرية المختلفة، فقط في نطاق محدود من الظروف البيئية. على سبيل المثال، فان تلك الشعاب تعيش في المياه الاستوائية؛ لأنها تفضل درجات حرارة الماء بين 20 و28 درجة مئوية.

ومع ارتفاع حرارة البحر بسبب التغيرات المناخية، تُدفع الشعاب المرجانية خارج نطاق منطقة الراحة الحرارية المائية لها؛ مما يؤدي إلى تبييض الشعاب المرجانية، وبالتالي انخفاض الشعاب المرجانية.

«زراعة» الشعاب المرجانية الصغيرة

وفي مواجهة تلك التحديات، تُعد «زراعة» الشعاب المرجانية الصغيرة، واحدة من استراتيجيات التكيف التي تهدف إلى الحفاظ على الشعاب المرجانية، وإعادة بنائها والتي من المرجح أن تكون أكثر تحملاً للحرارة.

وترى جونسون أنّ نجاح جهود إدارة واستعادة الشعاب المرجانية يعتمد على قدرة الباحثين والممارسين على فهم البيئة التي يعملون فيها. وللقيام بذلك؛ يحتاجون إلى قياسات دقيقة وموثوقة للمعايير البيئية التي تؤثر على نمو الشعاب المرجانية، مثل درجة الحرارة والضوء.

والمثير للدهشة، أنّ الأجهزة المستخدمة لقياس الظروف البيئية تتفاوت بشكل كبير من حيث الانضباط والدقة؛ مما قد يعرقل مراقبة الشعاب المرجانية. وبحسب جونسون، فان «ثمَّة مجموعة متنوعة من الأدوات والمستشعرات المتوفرة في المتاجر، ولكن يصعب معرفة ما يجب استخدامه منها، وكيفية استخدامه».

على سبيل المثال، هناك مسجل بيانات متوفر بسعر مناسب يمكن استخدامه لقياس الضوء ودرجة الحرارة، ولكن رغم أن هذه الأداة قد تكون رائعة لبعض الأغراض، فإنها قد لا تكون الخيار الأفضل لبقية الأغراض.

كما تُعدّ مراقبة الأجهزة المستخدمة لقياس الظروف البيئية أمراً مهماً للغاية، ولا سيَّما في البحر الأحمر، وهنا تشير عالمة الأحياء البحرية إلى أن بعض الأجهزة التجارية المتاحة لا تستطيع مواكبة درجات الحرارة المرتفعة، والملوحة العالية في البحر الأحمر؛ مما يعطينا بيانات غير صحيحة. هذا الأمر يمكن أن يؤدي إلى تأثيرات وخيمة على نجاح جهود إعادة بناء الشعاب المرجانية. فعلى سبيل المثال، يتعطل أحد أجهزة تسجيل الأوكسجين تماماً عند ارتفاع درجات الحرارة أكثر من المعدل المعتاد، وهو ما يحدث يومياً في البحر الأحمر في خلال فصل الصيف.

مبادرات التنمية السعودية

ولقد أثارت الحاجة إلى فهم الأدوات الأكثر ملاءمة للاستخدام في مختلف الظروف، اهتمام مبادرات التنمية السعودية التي تنطوي على استعادة الشعب المرجانية، مثل حديقة شوشة المرجانية في «نيوم»، التي تقع على مساحة واسعة تبلغ 100 هكتار من حدائق الشعاب المرجانية، والتي تهدف إلى إبراز الابتكارات المتعلقة بحماية واستعادة الشعاب المرجانية.

وعن هذا تقول جونسون: «نجري اختبارات لمعرفة ما إذا كانت أجهزة الاستشعار تقوم بقياس المطلوب منها بشكل صحيح، ومدى سهولة استخدامها وصيانتها وما إذا كانت فعالة من حيث التكلفة».

يستخدم الفريق البحثي هذه النتائج لتطوير «شجرة قرار»، تعود بالنفع على المديرين والممارسين. تشرح جونسون: «قد يرغب المديرون في تقييم صحة الشعاب المرجانية في منطقتهم، وفي تلك المنطقة، قد تكون درجة الحرارة هي العامل الأكثر أهمية. لذا؛ يتبعون المعايير المحددة في (شجرة القرار)، لتحديد الأداة الأكثر مناسبة لاحتياجاتهم الخاصة». و«شجرة القرار» هي أداة دعم قرار تستخدم رسماً توضيحياً شبيهاً بالشجرة للقرارات والتبعات المتوقعة لها، متضمناً احتمال تحقق المخرجات، وتكلفة الموارد، والمنفعة. كما من المهم أيضاً تطوير بروتوكولات قياسية لجمع أفضل البيانات باستخدام أدوات مختلفة: كيفية نشرها وصيانتها تحت الماء لزيادة موثوقية البيانات التي يتم جمعها. وعلى نطاق أوسع، يجب توفير أداة لتحميل الملفات الضخمة التي يتم جمعها عن طريق هذه الأدوات، ومعالجة البيانات وإنتاج معلومات ملخصة، ورسوم بيانية مفيدة للأشخاص المهتمين.

لقد ظهرت الحاجة إلى هذا المشروع أول الأمر نتيجة المناقشات بين الباحثين ونظرائهم في جزيرة شوشة، حول الأدوات التي يجب استخدامها عند إنشاء الظروف البيئية في موقع معين. تقول جونسون: «بالنسبة لعلماء الأحياء البحرية وممارسي الشعاب المرجانية، الذين لا ينغمسون في مجالات تطوير المستشعرات وأدوات البحث الأوقيانوغرافية (دراسة المحيطات)، يمكن أن يشعروا بالارتباك تجاه ذلك».

وتتابع: «نريد اتخاذ قرارات مستندة إلى الأدلة ناتجة من أفضل الأدوات المستخدمة في تسجيل البيانات والمعلومات المختلفة عن الظروف البيئية، وحتى الآن، لدينا بيانات ذات طابع تجريبي من الخبرة الشخصية باستخدام مستشعرات مختلفة».

تضيف جونسون: «الهدف الطويل الأجل من هذا العمل هو توفير خيارات لمجتمع العلوم والإدارة بحيث يتمكنون من قياس البيئة بطريقة أكثر موثوقية ودقة، وليتمكن العاملون في هذا المجال من تطبيق هذه المعرفة؛ لتحسين نجاح جهود الحفاظ على الشعاب المرجانية».

وهنا تجدر الإشارة إلى أن أبحاث جونسون، وزملائها: مايك فوكس وسوزانا كارفالو، تُموَّل من قِبل برنامج البحث والتطوير الخاص بمبادرة استعادة الشعاب المرجانية «Reefscape» في جزيرة شوشة، والتابعة لجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست).

«رؤية 2030» للبحر الأحمر

بالإضافة إلى دعم أهداف «رؤية 2030» للبحر الأحمر، ستساعد نتائج هذا المشروع أيضاً في جهود استعادة الشعاب المرجانية الدولية. وتشير جونسون إلى أنّ مشروعات التنمية الكبرى في البحر الأحمر، مثل جزيرة شوشة، تمتلك موارد جيدة، ولكنها تسلط الضوء على محدودية موارد المديرين في الكثير من المواقع الدولية الأخرى التي تعمل فيها. وتختم: «غالباً ما يتوفر لمديري الشعاب المرجانية موارد محدودة؛ لذلك من المهم أن ندعمهم من خلال تحديد خيارات أقل تكلفة ستتناسب مع احتياجاتهم في القياسات».


مقالات ذات صلة

السعودية مونديالية في 2034... «أهلاً بالعالم»

رياضة سعودية أطفال يحتفلون بالإعلان التاريخي في كورنيش جدة (تصوير: علي خمج) play-circle 00:53

السعودية مونديالية في 2034... «أهلاً بالعالم»

بعد 6 أعوام من الترقب والانتظار، عاش المواطنون المحتشدون في الساحات والميادين العامة في السعودية، وكذلك من هم خلف الشاشات، تفاصيل اللحظة الفارقة والأهم.

فهد العيسى ( الرياض)
الخليج الأمير فيصل بن فرحان في لقاء سابق مع بيدرسون بمقر وفد السعودية الدائم لدى الأمم المتحدة في نيويورك (واس)

فيصل بن فرحان يناقش المستجدات السورية مع بيدرسون

ناقش الأمير فيصل بن فرحان وزير الخارجية السعودي مع غير بيدرسون المبعوث الأممي إلى سوريا، مستجدات الأوضاع السورية.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
رياضة سعودية القطاع الرياضي السعودي يلقى دعماً غير مسبوق من القيادة (واس)

السعودية: هيئة عُليا لاستضافة كأس العالم 2034

أعلن ولي العهد السعودي الأمير محمد بن سلمان تأسيس الهيئة العليا لاستضافة كأس العالم 2034 برئاسته.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
رياضة سعودية تأتي مدينة نيوم ضمن 5 مدن سعودية تستضيف مباريات كأس العالم 2034 (رويترز)

نيوم… مدينة الأحلام موطناً لقرعة مونديال 2034

أعلن الاتحاد السعودي لكرة القدم احتضان مدينة نيوم مراسم قرعة كأس العالم 2034 التي ستقام في السعودية، وذلك بعد ساعات من إعلان الاتحاد الدولي لكرة القدم (فيفا).

«الشرق الأوسط» (الرياض )
رياضة عربية جانب من كونغرس فيفا الذي عقد اليوم (أ.ف.ب) play-circle 00:36

رسمياً... مونديال 2030 في ثلاث قارات و2034 في السعودية

أكد الاتحاد الدولي لكرة القدم (الفيفا) اليوم الأربعاء أن السعودية ستنظم كأس العالم للرجال في 2034 فيما تقام نسخة 2030 في المغرب وإسبانيا والبرتغال.

«الشرق الأوسط» (الرياض)

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»