قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
اكتشف العلماء مجتمعات من الحيوانات مثل الديدان الأنبوبية والقواقع التي تعيش في الكهوف البركانية تحت قاع البحر، مما يكشف عن نظام بيئي لم يكن معروفًا من قبل ولكنه مزدهر.
توصل الباحثون إلى هذا الاكتشاف المذهل خلال رحلة استكشافية استمرت 30 يومًا على متن سفينة الأبحاث التابعة لمعهد شميدت للمحيطات “فالكور (أيضًا)” لاستكشاف بركان تحت سطح البحر قبالة أمريكا الوسطى وهو جزء من مرتفع شرق المحيط الهادئ.
سلسلة من التلال النشطة بركانيًا، ويحدث الارتفاع الواسع النطاق عند التقاء صفيحتين تكتونيتين على قاع المحيط الهادئ. تقع على طول التلال فتحات حرارية مائية، أو فتحات في قاع البحر حيث تتجمع مياه البحر والصهارة الساخنة من أسفل قشرة الأرض معًا لتكوين نوع من الينابيع الساخنة تحت الماء.
تتجمع مجموعة متنوعة من الحياة البحرية حول الفتحات، والتي تقذف العناصر التي تساعد البكتيريا وبلح البحر والديدان الأنبوبية وغيرها من الحيوانات على البقاء على قيد الحياة في أعماق المحيط القصوى. تمت دراسة النظام البيئي للفتحات بشكل متعمق، لكن المناطق الموجودة أسفل الفتحات ظلت بعيدة المنال إلى حد كبير.
وباستخدام المركبة SuBastian التي يتم تشغيلها عن بعد، كشف الباحثون عن أجزاء من قاع البحر واكتشفوا مفاجأة: كهوف متصلة بالفتحات تعج بالديدان الأنبوبية العملاقة، التي يصل طول بعضها إلى 1.6 قدم (0.5 متر)، وحيوانات أخرى. ويشير هذا الاكتشاف إلى وجود اتصال بين النظم البيئية في قاع البحر وتحت قاع البحر، مما يسمح للحياة بالازدهار في أماكن غير متوقعة فوق وتحت قاع المحيط.
وبينما لاحظ الفريق لأول مرة النظام البيئي تحت قاع البحر في صيف عام 2023، نُشر البحث الذي يصف البيئة وحيواناتها يوم الثلاثاء في مجلة Nature Communications.
وقالت الدكتورة سابين جولنر، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وعالمة الأحياء البحرية وكبيرة العلماء في المعهد الملكي الهولندي للأبحاث البحرية، في مقطع فيديو: “نريد أن نفهم كيف تسافر الحيوانات وكيف تتفرق، لذلك بحثنا لأول مرة في باطن الأرض”. أصدر معهد شميدت للمحيطات. “الحيوانات قادرة على العيش تحت الفتحات الحرارية المائية، وهذا أمر مذهل بالنسبة لي.”
“العالم السفلي” من قاع البحر
لقد أثار اهتمام العلماء منذ فترة طويلة الحياة الحيوانية التي تتجمع حول الفتحات الحرارية المائية، وقاموا بدراسة هذه النظم البيئية الفريدة على مدار الخمسين عامًا الماضية.
يؤدي تحول الصفائح التكتونية للأرض إلى ظهور فتحات حرارية مائية جديدة بمرور الوقت، ومن المعروف أن حيوانات قاع البحر الأساسية مثل الديدان الأنبوبية تستعمر هذه الفتحات الجديدة في غضون بضع سنوات.
كما أشارت بعض الأبحاث إلى وجود حياة ميكروبية تحت قاع البحر بناءً على عينات من السوائل الصادرة عن الفتحات الحرارية المائية. ولوحظ أن الديدان الأنبوبية تعيش على عمق عدة سنتيمترات داخل شقوق قاع البحر بالقرب من الفتحات، لكن فريق الدراسة لم يكن متأكدًا من مدى قدرة يرقات الدودة الأنبوبية الصغيرة، التي يقل طولها عن 0.04 بوصة (1 ملم)، على السباحة ضد الماء. وقال جولنر إن التيار الحالي للاستقرار والنمو في هذه المساحات. الديدان الأنبوبية هي كائنات غير متحركة تستقر وتنمو في مكان واحد دون أن تتحرك، مثل البرنقيل.
وقال جولنر في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لهذا السبب افترضنا أن يرقات الدودة الأنبوبية يمكن أن تنتقل في الشقوق تحت الأرض مع سائل التهوية الدافئ لاستعمار الفتحات السطحية من الأسفل”.
صممت البعثة البحثية، التي قادتها مؤلفة الدراسة الرئيسية الدكتورة مونيكا برايت، الأستاذة ورئيسة قسم علم الليمون وعلم المحيطات الحيوية بجامعة فيينا، تجربة تتضمن وضع صناديق شبكية على قاع البحر على ارتفاع 8251 قدمًا (2515 مترًا). تحت سطح المحيط لجمع عينات من الشقوق في القشرة الأرضية.
وقال جولنر إن الأمر كان أصعب مما كان متوقعا. إن الدليل المباشر على وجود حياة حيوانية تحت قاع البحر سيتطلب المزيد من الرفع الثقيل، بالمعنى الحرفي للكلمة.
قال جولنر: “كنا بحاجة إلى أن نكون مبدعين وأن نطبق بشكل أساسي طريقة جديدة”. “لقد فتح التقليب حول الصخور رؤيتنا للعالم السفلي للفتحات الحرارية المائية.”
استخدم الفريق المستكشف الآلي SuBastian لحفر ثقوب صغيرة في الصخور الموجودة في قاع البحر ورفعها للأعلى. انقلبت ذراع المركبة ROV على قطعة صغيرة من القشرة البركانية، وكشفت عن تجاويف أسفل الفتحات الحرارية المائية المليئة بالمياه عند درجة حرارة معتدلة 75 درجة فهرنهايت (24 درجة مئوية) – بالإضافة إلى ديدان أنبوبية في كل من اليرقات والبالغين، وحيوانات متنقلة مثل القواقع، والبكتيريا الكيميائية.
لا يمكن لأشعة الشمس أن تخترق أعماق قاع المحيط لمساعدة الكائنات الحية على تحويل العناصر إلى أكسجين وسكر من خلال عملية التمثيل الضوئي. وبدلاً من ضوء الشمس، تستخدم البكتيريا المصنعة كيميائيًا التفاعلات الكيميائية لإنتاج السكريات التي تستخدمها الحيوانات الأخرى المتجمعة حول الفتحات للعيش.
وقال برايت في بيان: “لقد توسع فهمنا للحياة الحيوانية في الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار بشكل كبير مع هذا الاكتشاف”. “يوجد موطنان للتنفيس الديناميكي. تزدهر حيوانات الفتحات الموجودة فوق السطح وتحته معًا في انسجام تام، اعتمادًا على سائل التنفيس من الأسفل والأكسجين الموجود في مياه البحر من الأعلى.
وقال أليكس روجرز، عالم الأحياء البحرية والمدير العلمي لمركز تعداد المحيطات، إن اكتشاف الحياة في هذا الموئل الفرعي الذي لم يكن معروفا من قبل يشير إلى أنه قد يكون هناك عدد أكبر بكثير من الكائنات الحية مما وثقه العلماء داخل أعماق المحيط أو على طول قاعه. ولم يشارك روجرز في الدراسة الجديدة.
وقال إنه من المحتمل أيضًا أن تظل هذه النظم البيئية الجوفية موجودة بمجرد أن تصبح الفتحات غير نشطة بمرور الوقت، لذلك يمكن أن تشكل موائل جديدة للأنواع الأخرى.
وقال روجرز: “تضيف هذه الورقة إلى فهمنا للأنظمة البيئية للفتحات، وكيفية الحفاظ على مجموعات الكائنات الحية في الفتحات، ومدى الحياة الموجودة في هذه الأنظمة”.
حماية عالم تحت الأرض
وقال جولنر إن الفريق يريد بعد ذلك تحديد ما إذا كانت الحياة موجودة تحت جميع الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار وكذلك مدى امتداد الكهوف أفقيًا وعموديًا.
وكتب المؤلفون في التقرير العلمي: “إن اكتشاف الحياة الحيوانية تحت سطح القشرة الأرضية يثير تساؤلات بشأن مدى انتشار هذه النظم البيئية، وهي أكبر مما يمكن رؤيته على سطح قاع البحر”. “لقد بدأت للتو دراسة المحيط الحيوي للحياة الحيوانية تحت قاع البحر.”
ولكن يجب توخي الحذر الشديد عند دراسة هذه النظم البيئية الهشة.
بالنسبة للدراسة، قام الباحثون برفع ستة مربعات صغيرة فقط من قاع البحر بقياس حوالي 20 × 20 بوصة (50 × 50 سم) لإحداث أقل قدر ممكن من الإزعاج.
ويشعر الفريق بالقلق من أن رفع القطع الأكبر أو أي شكل من أشكال الحفر الكبرى، مثل التعدين في أعماق البحار، يمكن أن يغير مسار الفتحات الحرارية المائية ويعيد توجيهها لطردها إلى مواقع أخرى، مما يتسبب في موت الحياة الحيوانية التي تتجمع حول الفتحات. قال جولنر.
وقال برايت: “مع هذا الفهم، نعلم أيضًا أننا لا نحتاج فقط إلى حماية ما نراه على السطح، ولكن يجب علينا أيضًا حماية ما يعيش تحته، لأنه أحد العناصر المهمة في هذا النظام البيئي”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على موقع CNN.com