میکروب‌های مخفی سواحل به حفظ پاکیزگی آب‌های ساحلی کمک می‌کنند

1

در زیر شن‌های ساحل، دنیایی پنهان مملو از حیات وجود دارد. پژوهشگران دانشگاه استنفورد به‌تازگی واکنش جوامع میکروبی موجود در آب‌های زیرزمینی ساحلی به نفوذ آب دریا را مورد بررسی قرار داده‌اند.

این مطالعه که در مجله Environmental Microbiology منتشر شده است، تنوع شگفت‌انگیز این اکوسیستم‌های حیاتی را برجسته می‌کند و واکنش احتمالی آن‌ها به چالش‌های ناشی از افزایش سطح دریا را بررسی می‌نماید.

این یافته‌ها نقش اساسی میکروب‌هایی را که در آب‌های زیرزمینی ساحلی زیر شن‌های سواحل زندگی می‌کنند، نشان می‌دهد.

هرچند این میکروارگانیسم‌ها عمدتاً نادیده گرفته می‌شوند، اما آن‌ها به تنظیم جریان مواد مغذی و شیمیایی بین زمین و دریا کمک می‌کنند و سهم قابل‌توجهی در حفظ پاکیزگی آب‌های ساحلی دارند.

با افزایش سطح دریا، درک عمیق‌تر از نحوه عملکرد این اکوسیستم‌ها برای حفاظت از آن‌ها ضروری خواهد بود.

نقش حیاتی جوامع میکروبی

“سواحل می‌توانند به‌عنوان فیلتری میان زمین و دریا عمل کنند و آب‌های زیرزمینی و مواد شیمیایی مرتبط را پیش از رسیدن به اقیانوس پردازش کنند.”
این اظهارنظر از جسیکا بولینگتون، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکتری علوم سیستم‌های زمین در دانشگاه استنفورد است.

“درک نحوه عملکرد این اکوسیستم‌ها کلید حفاظت از خدمات آن‌ها در برابر افزایش سطح دریا است.”

جوامع میکروبی در این محیط‌های زیرزمینی مسئول تجزیه مواد مغذی اضافی – مانند نیتروژن ناشی از تجزیه طبیعی گیاهان یا منابع کشاورزی و فاضلاب – هستند که در غیر این صورت بدون فیلتر به اقیانوس وارد می‌شدند.

با تجزیه این مواد، میکروب‌های ساحل عملاً آب را تصفیه کرده و نقش کلیدی در تنظیم شیمی آب‌های ساحلی ایفا می‌کنند.

ترکیب و مقاومت جوامع میکروبی

پژوهشگران تحقیقات خود را در ساحل استینسون، واقع در شمال سانفرانسیسکو انجام دادند. این ساحل نمونه‌ای از محیطی با انرژی بالا است که موج‌های قوی دارد، اما مطالعات علمی جزئی درباره میکروبیوم آن بسیار محدود است.

در مدت دو هفته، تیم تحقیقاتی به‌طور شبانه‌روزی و در فصل‌های مرطوب و خشک نمونه‌برداری کردند تا مراحل مختلف جزر و مد را ثبت کنند. با تحلیل DNA میکروبی به کمک توالی‌یابی ژنی با وضوح بالا، آن‌ها بینش‌های بی‌نظیری درباره ترکیب و مقاومت جوامع میکروبی به دست آوردند.

نتایج نشان داد که جمعیت میکروبی به‌طور کلی در شرایط تغییر جزر و مد و نوسانات فصلی پایدار باقی می‌ماند. با این حال، رویدادی به نام “پوشش موج” – زمانی که آب دریا وارد آبخوان ساحل می‌شود – به‌طور قابل‌توجهی ترکیب میکروبی را تغییر داد.

این رویدادهای پوشش موج که انتظار می‌رود با افزایش سطح دریا شایع‌تر شوند، می‌توانند فرآیندهای فیلتراسیون میکروبی را مختل کنند.

میکروب‌های ساحلی در جوامع پیچیده

“این میکروب‌ها در جوامع پیچیده‌ای زندگی می‌کنند که بسیاری از آن‌ها وظایف خاصی دارند، مانند پردازش مواد مغذی و حتی تولید یا مصرف گازهای گلخانه‌ای.”
این مطلب را کریستوفر فرانسیس، نویسنده ارشد مطالعه و استاد علوم سیستم‌های زمین در مدرسه پایداری استنفورد بیان کرد.

“مقاومت جوامع میکروبی در شرایط معمول دلگرم‌کننده است، اما اختلالاتی مانند پوشش موج، آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر تغییرات اقلیمی را برجسته می‌کند.”
این نظر از کیتی لانگنفلد، نویسنده دیگر این مطالعه و هم‌اکنون پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه میشیگان است.

با شناسایی روش‌هایی که این میکروب‌ها به جریان‌های ناگهانی آب دریا واکنش نشان می‌دهند، این پژوهش نشان می‌دهد که این سیستم تا چه حد حساس است.

اختلالات مکرر، انجام وظایف مهمی مانند پردازش مواد مغذی را برای جوامع میکروبی دشوارتر می‌سازد و می‌تواند اثرات زنجیره‌ای در آب‌های اقیانوسی مجاور ایجاد کند.

پیامدها برای مدیریت ساحلی

ساحل استینسون و مناطق مشابه ساحلی با آینده‌ای روبه‌رو هستند که تحت تأثیر افزایش سطح دریا شکل می‌گیرد. با افزایش سطح آب، شن‌های ساحلی احتمالاً جابجا می‌شوند، جریان آب زیرزمینی تغییر می‌کند و خدمات طبیعی جوامع میکروبی زیرزمینی به خطر می‌افتد.

این پژوهش، بنابراین، مشارکتی به‌موقع در مباحث مربوط به تاب‌آوری ساحلی ارائه می‌دهد.

الکساندریا بوهم، نویسنده ارشد دیگر این مطالعه و استاد مطالعات محیط زیست در مدرسه پایداری استنفورد، گفت:
“ما برای چرخه‌های زیست‌شیمیایی اساسی در مرز زمین و دریا به این جوامع میکروبی وابسته‌ایم.”

“اگر ظرفیت آن‌ها به دلیل تأثیرات اقلیمی کاهش یابد، ممکن است شاهد اثرات زنجیره‌ای بر کیفیت آب ساحلی و حیات دریایی باشیم.”

چارچوبی برای مطالعات آینده

با این یافته‌ها، دانشمندان اکنون مبنای جامع‌تری برای درک نحوه عملکرد اکوسیستم‌های آب‌های زیرزمینی ساحلی و مقابله آن‌ها با تغییرات محیطی در اختیار دارند.

یافته‌های ساحل استینسون می‌تواند به سیاست‌گذاران ساحلی کمک کند تا نیازهای توسعه، حفاظت و سازگاری با تغییرات اقلیمی را متعادل کنند.

با شناخت اهمیت میکروب‌ها به‌عنوان تصفیه‌کننده‌های طبیعی آب، می‌توان راهبردهایی برای حفاظت یا بازسازی زیستگاه‌های ساحلی تدوین کرد که پایداری میکروبی را تقویت کنند.

تحقیقات در حال انجام در استنفورد – به رهبری بولینگتون و همکارانش – به بدنه رو به رشد مطالعات سلامت ساحلی می‌افزاید. این جوامع زیر شن‌ها هنوز تا حد زیادی از دید پنهان هستند، اما اهمیت اکولوژیکی آن‌ها به‌طور فزاینده‌ای مشخص می‌شود.

با افزایش سطح دریا و تشدید تأثیرات انسانی، ساکنان ریز دنیای آب‌های زیرزمینی ساحلی ممکن است به متحدان حیاتی در حفظ تعادل و پاکیزگی مناطق ساحلی در سراسر جهان تبدیل شوند.