علماء يكتشفون بشكل مفاجئ حياة في "العالم السفلي" لقاع البحر

كشف العلماء عن مجتمعات من الحيوانات مثل الديدان الأنبوبية والقواقع التي تعيش في الكهوف البركانية تحت قاع البحر، مما يكشف عن نظام بيئي مزدهر لم يكن معروفًا من قبل.

وتوصل الباحثون إلى هذا الاكتشاف المذهل خلال رحلة استكشافية استغرقت 30 يومًا على متن سفينة الأبحاث "فالكور" التابعة لمعهد شميدت للمحيطات لاستكشاف بركان تحت سطح البحر قبالة أمريكا الوسطى وهو جزء من الارتفاع الشرقي للمحيط الهادئ.

وهو عبارة عن سلسلة من التلال البركانية النشطة بركانيًا، ويحدث هذا الارتفاع الشاسع حيث تلتقي صفيحتان تكتونيتان في قاع المحيط الهادئ. وتوجد على طول الحافة فتحات مائية حرارية، أو فتحات في قاع البحر حيث تجتمع مياه البحر والصهارة الساخنة من تحت القشرة الأرضية لتكوين نوع من الينابيع الساخنة تحت الماء.

تتجمّع مجموعة متنوعة من الحياة البحرية حول الفتحات التي تنفث عناصر تساعد البكتيريا وبلح البحر والديدان الأنبوبية والحيوانات الأخرى على البقاء على قيد الحياة في أعماق المحيط القصوى. وقد تمت دراسة النظام البيئي للفتحات بشكل متعمق، لكن المناطق الواقعة تحت الفتحات ظلت إلى حد كبير بعيدة عن متناول اليد.

وباستخدام مركبة "سوباستيان" التي تعمل عن بُعد، كشف الباحثون عن أجزاء من قاع البحر تحت قاع المحيط واكتشفوا مفاجأة: كهوف متصلة بالفتحات تعج بالديدان الأنبوبية العملاقة، يصل طول بعضها إلى 1.6 قدم (0.5 متر)، وحيوانات أخرى. ويشير هذا الاكتشاف إلى وجود ترابط بين قاع البحر والنظم البيئية تحت قاع البحر، مما يسمح للحياة بالازدهار في أماكن غير متوقعة فوق قاع المحيط وتحته.

في حين أن الفريق رصد النظام البيئي تحت قاع البحر لأول مرة في صيف عام 2023، فإن البحث الذي يصف البيئة والحيوانات التي تعيش فيها والذي نُشر يوم الثلاثاء في مجلة Nature Communications.

وقالت الدكتورة سابين غولنر، عالمة الأحياء البحرية وكبيرة العلماء في المعهد الملكي الهولندي لأبحاث البحار، المشاركة في الدراسة في مقطع فيديو نشره معهد شميدت للمحيطات: "نريد أن نفهم كيف تنتقل الحيوانات وكيف تتفرق، لذلك بحثنا لأول مرة في قاع المحيط". "الحيوانات قادرة على العيش تحت الفتحات الحرارية المائية، وهذا بالنسبة لي أمر مذهل."

'العالم السفلي' في قاع البحر

لطالما كان العلماء مفتونين بالحياة الحيوانية التي تتجمع حول الفتحات الحرارية المائية، وقد درسوا هذه النظم البيئية الفريدة من نوعها على مدى الخمسين عامًا الماضية.

ويؤدي تحول الصفائح التكتونية للأرض إلى ظهور فتحات مائية حرارية جديدة بمرور الوقت، ومن المعروف أن حيوانات قاع البحر التأسيسية مثل الديدان الأنبوبية تستعمر هذه الفتحات الجديدة في غضون سنوات قليلة.

كما أشارت بعض الأبحاث أيضاً إلى وجود حياة ميكروبية تحت قاع البحر استناداً إلى عينات من السوائل التي تطلقها الفتحات الحرارية المائية. وقد لوحظ وجود ديدان أنبوبية تعيش على عمق عدة سنتيمترات داخل شقوق قاع البحر بالقرب من الفتحات المائية، لكن فريق الدراسة لم يكن متأكداً من كيفية قدرة يرقات الديدان الأنبوبية الصغيرة، التي يقل طولها عن 0.04 بوصة (1 مليمتر)، على السباحة عكس التيار لتستقر وتنمو في هذه المساحات، كما قال غولنر. والديدان الأنبوبية هي كائنات غير متحركة تستقر وتنمو في مكان واحد دون أن تتحرك، مثلها مثل البرنقيل.

وقال غولنر في رسالة بالبريد الإلكتروني: "لهذا السبب افترضنا أن يرقات الديدان الأنبوبية يمكنها الانتقال في الشقوق تحت الأرض مع سائل التنفيس الدافئ لتستعمر فتحات السطح من الأسفل".

وقد صممت البعثة البحثية، التي ترأسها المؤلفة الرئيسية للدراسة الدكتورة مونيكا برايت، الأستاذة ورئيسة قسم علم البحار والمحيطات الحيوية في جامعة فيينا، تجربة تتضمن وضع صناديق شبكية في قاع البحر على عمق 8251 قدمًا (2515 مترًا) تحت سطح المحيط لجمع عينات من الشقوق في القشرة الأرضية.

وقال غولنر إن الأمر كان أكثر صعوبة مما كان متوقعاً. فالدليل المباشر على وجود حياة حيوانية تحت قاع البحر يتطلب المزيد من الأحمال الثقيلة - حرفياً.

وقال غولنر: "كان علينا أن نكون مبدعين نوعًا ما وأن نطبق طريقة جديدة بشكل أساسي". "فتح تقليب الصخور حول الصخور رؤيتنا للعالم السفلي للفتحات الحرارية المائية."

استخدم الفريق المستكشف الروبوتي "سوباستيان" لحفر ثقوب صغيرة في الصخور في قاع البحر ورفعها إلى الأعلى. انقلبت ذراع المركبة الروبوتية على قطعة صغيرة من القشرة البركانية، كاشفةً عن تجاويف أسفل الفتحات الحرارية المائية المملوءة بالماء عند درجة حرارة معتدلة تبلغ 75 درجة فهرنهايت (24 درجة مئوية) - بالإضافة إلى الديدان الأنبوبية في كل من اليرقات والبالغين، والحيوانات المتحركة مثل القواقع، والبكتيريا الكيميائية التركيبية.

لا يمكن لأشعة الشمس اختراق أعماق قاع المحيط لمساعدة الكائنات الحية على تحويل العناصر إلى أكسجين وسكر من خلال عملية التمثيل الضوئي. وبدلاً من أشعة الشمس، تستخدم بكتيريا التخليق الكيميائي تفاعلات كيميائية لإنتاج السكريات التي تستخدمها الحيوانات الأخرى المتجمعة حول الفتحات للعيش.

"وقال برايت في بيان له: "لقد توسع فهمنا للحياة الحيوانية في الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار بشكل كبير مع هذا الاكتشاف. "يوجد موطنان ديناميكيان للفتحات. تزدهر حيوانات فتحات التهوية فوق السطح وتحته معًا في انسجام تام، اعتمادًا على سائل الفتحات من الأسفل والأكسجين في مياه البحر من الأعلى."

وقال أليكس روجرز، عالم الأحياء البحرية ومدير العلوم في تعداد المحيطات، إن الكشف عن الحياة في هذا الموطن الفرعي الذي لم يكن معروفًا من قبل يشير إلى احتمال وجود كائنات أكثر بكثير مما وثقه العلماء في أعماق المحيط أو على طول قاعه. لم يشارك روجرز في الدراسة الجديدة.

وقال إنه من المحتمل أيضًا أن تبقى هذه النظم البيئية الجوفية بمجرد أن تصبح الفتحات غير نشطة بمرور الوقت، لذلك يمكن أن تشكل موائل جديدة لأنواع أخرى.

قال روجرز: "تضيف هذه الورقة البحثية إلى فهمنا للنظم البيئية للفتحات وكيفية الحفاظ على مجموعات كائنات الفتحات ومدى وجود الحياة في هذه الأنظمة".

حماية عالم تحت الأرض

بعد ذلك، يريد الفريق تحديد ما إذا كانت الحياة موجودة تحت جميع الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار وكذلك مدى امتداد الكهوف أفقياً وعمودياً، كما قال غولنر.

وكتب المؤلفون في التقرير العلمي: "إن اكتشاف الحياة الحيوانية تحت سطح القشرة الأرضية يثير تساؤلات بشأن مدى هذه النظم البيئية، وهو 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، رفع الباحثون ستة مربعات صغيرة فقط من قاع البحر تبلغ مساحتها حوالي 20 × 20 بوصة (50 × 50 سنتيمترًا) لإحداث أقل قدر ممكن من الاضطراب.

ويخشى الفريق من أن يؤدي رفع قطع أكبر أو أي شكل من أشكال الحفر الكبيرة، مثل التعدين في أعماق البحار، إلى تغيير مسار الفتحات الحرارية المائية وإعادة توجيهها لتخرج في مواقع أخرى، مما يتسبب في موت الحياة الحيوانية التي تتجمع حول الفتحات، كما قال غولنر.

وقال برايت: "من خلال هذا الفهم، نعلم أيضًا أننا لسنا بحاجة إلى حماية ما نراه على السطح فحسب، بل يجب علينا أيضًا حماية ما يعيش تحتها، لأنها أحد المكونات المهمة لهذا النظام البيئي".