الأسماك في جميع أنحاء العالم أصبحت أصغر حجمًا مع ارتفاع درجة حرارة موائلها، على سبيل المثال، انخفض حجم أنواع الأسماك التجارية المهمة في بحر الشمال بنحو 16% خلال الأربعين سنة، في حين ارتفعت درجة حرارة الماء بمقدار 1-2 درجة مئوية...
الأسماك هي المجموعة الأكثر تنوعًا من الفقاريات، بدءًا من أسماك القوبيون الصغيرة وسمك الزرد إلى أسماك التونة العملاقة وأسماك قرش الحوت، فهي توفر سبل العيش الحيوية لمليارات البشر في جميع أنحاء العالم من خلال مصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية، كما أنها أجزاء مهمة من النظم الإيكولوجية المائية.
لكن الأسماك في جميع أنحاء العالم أصبحت أصغر حجمًا مع ارتفاع درجة حرارة موائلها، على سبيل المثال، انخفض حجم أنواع الأسماك التجارية المهمة في بحر الشمال بنحو 16% خلال الأربعين سنة، في حين ارتفعت درجة حرارة الماء بمقدار 1-2 درجة مئوية.
قاعدة درجة الحرارة والحجم
تعد مصايد الأسماك عاملاً محيرًا محتملاً عند دراسة تأثير المياه الدافئة على الأسماك، لأن مصايد الأسماك تستهدف غالبًا الأسماك الكبيرة، وإن إزالة هذه الأسماك الكبيرة من التجمعات يفيد في بقاء الأسماك التي تنضج بسرعة وتتكاثر في سن أصغر، عندما تكون أصغر حجمًا.
يمكن أن تنتقل سمة النضج المبكر هذه عبر أجيال الأسماك.
وفي الواقع، يمكن أن يؤدي ذلك إلى ظاهرة تعرف باسم "التطور الناجم عن مصايد الأسماك"، حيث تميل الأنواع المستغلة إلى التناقص في الحجم بمرور الوقت.
الفرق بين تأثيرات الاحتباس الحراري ومصايد الأسماك
تتمثل إحدى الطرق في دراسة اتجاهات حجم الجسم في أنواع الأسماك التي لا تستهدفها مصايد الأسماك، على سبيل المثال، لا يتم استغلال العديد من أنواع الأسماك في الأنهار الفرنسية من قبل مصايد الأسماك، ولكن حجمها تناقص على مدى عدة عقود بينما أصبحت بيئتها أكثر دفئًا.
هناك طريقة أخرى وهي فحص الأسماك في ظل ظروف خاضعة للرقابة، من خلال التحكم في درجة حرارة الماء ودراسة تأثيرها على حجم الأسماك.
أظهرت مثل هذه التجارب أن الأسماك في نهاية المطاف تصبح أصغر حجمًا عندما يتم الاحتفاظ بها في ظروف دافئة، وهذا الاتجاه شائع جدًا لدرجة أنه تم إعطاؤه اسمًا: "قاعدة درجة الحرارة والحجم ".
ونعلم أيضًا أن الأسماك الصغيرة تنتج عددًا أقل نسبيًا من النسل، وإذا تقلصت الأسماك، فإن مصايد الأسماك التي تحدد حصص صيدها على أساس الوزن سوف تستقبل عددا أكبر من الأسماك الفردية.
لذا فإن تقلص الأسماك يعني أن كل سمكة سيكون لها نسل أقل، وسيتم صيد المزيد من الأسماك. ومن المرجح أن يكون لهذا تداعيات بيئية وتجارية كبيرة.
الماء الدافئ يعني أسماكًا أصغر حجمًا، لكن لماذا؟
تشير النظريات الحالية الأكثر شيوعًا إلى أن السبب يرجع إلى عدم التطابق بين كمية الأكسجين التي تحتاجها الأسماك (للحفاظ على عملية التمثيل الغذائي في الجسم) وكمية الأكسجين التي يمكن أن تحصل عليها (عن طريق الخياشيم).
والحجة هي أن خياشيم الأسماك لا تنمو بنفس وتيرة نمو بقية أجسامها. بمجرد أن تصل السمكة إلى حجم معين من الجسم، لا تستطيع خياشيمها سوى توفير كمية كافية من الأكسجين للحفاظ على عمل الجسم - ولا يتبقى أي أكسجين للنمو.
ما علاقة هذا بالاحترار؟
تقول الخطوة التالية من الحجة إن الأسماك تستخدم كمية أكبر من الأكسجين في المياه الدافئة، لكن خياشيمها لا تكبر. وبذلك تصل الأسماك إلى حد نموها بحجم أصغر، مما يؤدي إلى قاعدة درجة الحرارة والحجم.
وقد أثارت نظرية "عدم تطابق الأكسجين" جدلا ساخنا بين العلماء العالميين، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى عدم وجود بيانات كافية لتأكيدها أو دحضها.
للحصول على بعض البيانات، أجرينا تجارب طويلة الأمد لحفظ الأسماك تحت ظروف مياه أكثر دفئًا من المعتاد. حاولنا أيضًا توفير الأكسجين الإضافي لمعرفة ما إذا كان ذلك مفيدًا لنموهم.
لقد قمنا بانتظام بأخذ قياسات التمثيل الغذائي، وقمنا بقياس مساحة سطح الخياشيم للأسماك لفهم مدى قدرتها على نقل الأكسجين من الماء إلى الجسم.
أظهرت نتائج أن نظرية "عدم تطابق الأكسجين" لا تصمد، وبينما يزداد التمثيل الغذائي للأسماك مع ارتفاع درجة حرارة الماء، وجدنا أن الخياشيم تنمو بما يكفي لمواكبة الطلب المتزايد على الأكسجين مع زيادة حجم الأسماك.
هل التكاثر هو المفتاح؟
نحن نعلم أن الأسماك تميل إلى النمو بشكل أسرع في الظروف الأكثر دفئًا وتصل إلى مرحلة النضج الإنجابي في سن مبكرة وحجم أصغر.
من الممكن أنه بمجرد أن تبدأ الأسماك في التكاثر، يتم توجيه الطاقة إلى التكاثر بدلاً من مواصلة النمو.
يأتي الدليل على ذلك من مجموعة الأسماك التي تعيش في بحيرة سويدية، مما يمنحنا رؤية لمستقبل أكثر دفئًا، حيث تتلقى البحيرة مياهًا دافئة (غير ملوثة) من محطة طاقة نووية قريبة.
تنمو الأسماك في البحيرة الدافئة بشكل أسرع وتصل إلى مرحلة النضج الإنجابي في وقت مبكر، ثم تميل إلى الموت في سن أصغر وبحجم جسم أصغر من نظيراتها التي تعيش في الممرات المائية المجاورة الأكثر برودة. "عش سريعًا، مت شابًا" كما يقول المثل.
وبينما تبدو هذه الفكرة قابلة للتطبيق على نطاق واسع، تشير بعض النتائج المتضاربة إلى الحاجة إلى اهتمام بحثي أكثر تركيزًا.
لماذا تصبح الأسماك أصغر حجما بسبب تغير المناخ؟
تتقلص الأسماك في جميع أنحاء العالم بسبب تغير المناخ، ولا أحد متأكد تمامًا من السبب.
وجدت دراسة جديدة أجراها علماء في جامعة ماساتشوستس أمهرست أنه لا يوجد دليل فسيولوجي يدعم نظرية رائدة (تتضمن المساحة السطحية لخياشيم الأسماك) حول سبب "تقلص" العديد من أنواع الأسماك مع ارتفاع درجة حرارة المياه بسبب تغير المناخ.
أجرى الباحثون تجارب طويلة الأمد على سمك السلمون المرقط، ووجدوا أن ارتفاع درجات الحرارة يؤدي إلى صغر حجم الحيوانات، لكن نظرية مساحة سطح الخياشيم لا تفسر السبب.
وقال جوشوا لونثير، المحاضر في علم الأحياء في جامعة ماساتشوستس أمهرست والمؤلف الرئيسي للدراسة: "نحن نعلم أن تغير المناخ العالمي يحدث وأن محيطاتنا وأنهارنا تزداد دفئا". "نحن نعلم أن العديد من الحيوانات، وليس الأسماك فقط، تنمو إلى أحجام أصغر من أجسام البالغين تحت درجات حرارة أكثر دفئا.
"لدينا أيضًا اسم لذلك، وهو قاعدة حجم درجة الحرارة. ولكن على الرغم من عقود من البحث، ما زلنا لا نفهم سبب انخفاض الحجم مع زيادة درجة الحرارة."
ما هو الحجم الأصغر الذي يمكن أن تصل إليه الأسماك؟
وفي دراسات أخرى، اقترح أنه مع تفاقم تغير المناخ، يمكن أن يتقلص حجم الأسماك بنسبة 20-30٪، وفقا لباحثين من جامعة كولومبيا البريطانية.
وجدت دراسة في ألاسكا أن مروحيات شينوك في منطقة يوكون أصغر بنسبة 10% مما كانت عليه في عام 1990.
ماذا وجدت الدراسة الجديدة؟
استبعدت الدراسة الجديدة النظرية الرائدة حول سبب صغر حجم الأسماك، وهي أن نمو الأسماك محدود بكمية الأكسجين التي يمكن أن تسحبها الخياشيم من الماء.
تُعرف هذه النظرية باسم نظرية تحديد الأكسجين الخيشومي (GOL)، وقد تم اقتراحها كآلية عالمية تشرح حجم الأسماك، وقد تم استخدامها في بعض التنبؤات بشأن إنتاجية مصايد الأسماك العالمية المستقبلية.
مع ارتفاع درجة حرارة الماء، تتسارع العمليات البيوكيميائية للأسماك وتتطلب المزيد من الأكسجين. تؤكد نظرية GOL أن الخياشيم لها مساحة سطحية محدودة مما يحد من كمية الأكسجين التي يمكنها توفيرها، وبالتالي لا يمكن للأسماك أن تنمو بهذا الحجم الكبير في ظل ظروف الماء الدافئ. ولذلك، فإن الأسماك "تتقلص" لتناسب الأكسجين المحدود الذي يمكن أن توفره خياشيمها.
وترتكز نظرية GOL على التوقعات النموذجية التي تم الاستشهاد بها على نطاق واسع بشأن التخفيضات الجذرية في إنتاجية مصايد الأسماك العالمية في المستقبل.
ويشمل ذلك التوقعات التي يستخدمها الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة، ولكن لم يتم اختبارها بشكل مباشر على الإطلاق.
وقالت المؤلفة الرئيسية ليزا كوموروسكي، الأستاذة المساعدة في الحفاظ على البيئة في جامعة ماساتشوستس أمهيرست: "لقد صممنا سلسلة من التجارب طويلة المدى والتي تمثل مجتمعة أول جهد لاختبار GOL تجريبيًا".
ماذا أظهرت التجربة؟
بمجرد أن تم اختبارهم - سمك السلمون المرقط الصغير الذي كان يزن في البداية ما بين جرام واحد وجرامين لكل منهم - تم وضعهم في خزانات، بعضها يحتوي على ماء عادي بدرجة حرارة 15 درجة مئوية، وبعضها يحتوي على ماء دافئ إلى 20 درجة مئوية.
تم وزن الأسماك وقياسها في بداية التجربة، ثم شهريًا بعد ذلك. كما تم قياس استهلاكهم للأكسجين بعد أسبوعين وثلاثة أشهر وستة أشهر كوسيلة للتأكد من معدل الأيض.
أخيرًا، جمع الباحثون عينات من الخياشيم من نفس السمكة لقياس التغيرات في مساحة سطح الخياشيم. كان سمك السلمون المرقط الموجود في الخزانات الأكثر دفئًا أصغر حجمًا، كما هو متوقع، ومتوافقًا مع قاعدة حجم درجة الحرارة.
ومع ذلك، كانت مساحة سطح الخياشيم أكثر من كافية لتلبية الاحتياجات الحيوية للأسماك، مما يعني أن نموها لم يكن محدودًا بمساحة سطح الخياشيم، كما توقع GOL.
علاوة على ذلك، وجد الفريق أنه على الرغم من أن معدلات الأيض لدى أسماك الخزانات الدافئة زادت عند علامة الثلاثة أشهر، إلا أنه بعد ستة أشهر عاد معدل الأكسجين إلى طبيعته، مما يشير إلى أن الأسماك يمكنها تعديل وظائفها الفسيولوجية بمرور الوقت لمراعاة زيادة الماء. درجات الحرارة.
ماذا يعني هذا؟
ويقول الباحثون إن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث متعددة التخصصات لفهم سبب صغر حجم الأسماك، وأن فهم ذلك سيكون أمرًا أساسيًا للتنبؤ بتأثير تغير المناخ على الأسماك في المستقبل.
وقال كوموروسكي: "يسلط عملنا الضوء على أهمية تعدد التخصصات. يميل علماء مصايد الأسماك وعلم البيئة الكلية إلى العمل على مستوى السكان والأنواع، بينما يميل علماء وظائف الأعضاء إلى العمل على المستويين الفردي والخلوي.
"لكن هذه فروق أكاديمية، وليست طبيعية، وإذا أردنا مساعدة الأسماك على البقاء في المياه الدافئة، فنحن بحاجة إلى العمل عبر النطاقات البيولوجية والانضمام إلى رؤى كل هذه المجالات".
وقال لونثير إن العلماء "لا يعرفون" ما الذي يجعل الأسماك أصغر حجمًا، مضيفًا: "قد لا يكون ذلك آلية واحدة، بل قد يكون مجموعة من العوامل، بما في ذلك استخدام الأكسجين. نحن بحاجة إلى المزيد من الدراسات طويلة المدى متعددة التخصصات حتى نتمكن من فهم أفضل السبل للتكيف مع عالمنا الذي يزداد حرارةً."
اضف تعليق