كلما زاد ضخ ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض ، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب ، كلما انزلق ثاني أكسيد الكربون والحرارة إلى المحيطات. المياه الأكثر دفئًا وحمضية تعمل على ترقق قشرة المحار. لكنهم ليسوا وحدهم من سكان المحيط الذين يواجهون ترميمات غير مرغوب فيها للمنازل. أي شيء به صدفة في خطر. لذلك ، أيضا ، قد يكون بعض الأسماك. توصلت دراسة جديدة إلى أنه عندما تصبح مياه البحر أكثر حمضية ، فإن الهيكل العظمي لسمكة تسمى الزلاجة الصغيرة يتيبس في بعض الأماكن - ويصبح أكثر ثباتًا في أماكن أخرى. هذا يمكن أن يجعل هذه السمكة مصممة بشكل أفضل للمشي من السباحة.
الشرح:الاحتباس الحراري وتأثيرات الاحتباس الحراري
يؤدي حرق الوقود الأحفوري ، مثل النفط والفحم ، إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، أو ثاني أكسيد الكربون. في الهواء ، هذا و غازات الدفيئة الأخرى تتصرف مثل سترة ، حيث تحبس الحرارة وترفع درجات الحرارة القريبة من السطح حول العالم.
تمتص المحيطات أيضًا ثاني أكسيد الكربون ، وهناك يتحد مع جزيء يعرف باسم كربونات الكالسيوم. ينتج عن هذا جزيء جديد ، بيكربونات. التفاعل يترك ذرات الكالسيوم والهيدروجين عالقة. تعمل ذرات الهيدروجين الحرة هذه كحمض لخفض درجة الحموضة في المحيط.
يؤثر تحمض المحيطات بشدة على الكائنات الحية التي تصنع الأصداف من كربونات الكالسيوم ، مثل المحار والكركند. تمتلك الأسماك نظامًا داخليًا للتعامل مع التغيرات في درجة الحموضة في المحيطات. تميل الفقاريات - الحيوانات ذات العمود الفقري - إلى إبقاء مستويات الأس الهيدروجيني في دمها تحت رقابة صارمة ، كما يقول شون بينامي. إنه عالم أحياء بحرية في جامعة كونكورديا في إيرفين بولاية كاليفورنيا. ويلاحظ أن هذه الحيوانات "لا يمكنها البقاء على قيد الحياة مع الكثير من الاختلاف [في درجة الحموضة في الدم]." لمنع تغير درجة الحموضة في الدم ، يجب أن تكون الأسماك مديرات دقيقة لدرجة الحموضة.
الشرح:تحمض المحيطات
إذا أصبح دم السمكة شديد الحموضة ، فإنه يستخرج جزيء فوسفات الكالسيوم من طعامها. (هذه ذرة كالسيوم مرتبطة بمجموعة فوسفات:ذرة فوسفور وأربع ذرات أكسجين.) الفوسفات قلوي. وهذا يميل إلى معادلة الرقم الهيدروجيني لدم السمكة. الأسماك جيدة جدًا في هذا الأمر بحيث يمكنها التكيف مع المياه الحمضية في غضون ساعات قليلة.
التزلج؟
فالنتينا دي سانتو عالمة فسيولوجيا - تدرس كيفية عمل الكائنات الحية. تعمل في جامعة هارفارد في كامبريدج ، ماساتشوستس ، وقد افترض العديد من علماء الفسيولوجيا أن الأسماك يمكن أن تتعامل بسهولة مع المياه الأكثر دفئًا وحمضية. لكنها لم تكن متأكدة. لذلك أطلقت دراسات باستخدام الزلاجات الصغيرة.
ترتبط الزلاجات ارتباطًا وثيقًا بأسماك الراي وأسماك القرش ، وتتخذ شكل أقراص مستديرة ومسطحة ذات ذيول مدببة. ("إنهم لطفاء للغاية!" يقول دي سانتو - "اجتماعيون جدًا. ويتعودون عليك ويحبون أن يدغدغوا.")
تنمو الزلاجات الصغيرة إلى حوالي 50 سم (20 بوصة). مثل أسماك القرش ، ليس لديهم عظام في الواقع. بدلاً من ذلك ، تتكون هياكلها العظمية من الغضاريف ، مثل النسيج الضام القوي في أنفك. هذا الغضروف محاط بطبقة خارجية من البلاطات الصغيرة المليئة بالكالسيوم تسمى tesserae (TESS-er-ay).
أراد دي سانتو فحص الكالسيوم في هذه القطع الصغيرة. استخدمت تقنية مسح تسمى التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير المقطعي المحوسب. تبرز قطع المعجنات بشكل جيد في فحوصات التصوير المقطعي المحوسب. سمح هذا لـ De Santo برؤية كيف تغيروا بمرور الوقت.
يقول العلماء:التصوير المقطعي المحوسب
كانت الزلاجات الصغيرة تضع بيضًا مستويًا مستطيلًا في غطاء جلدي ، يُطلق عليه أحيانًا "محفظة حورية البحر". جمعت دي سانتو 40 بيضة وعرّضت بعضها لمياه البحر العادية. أصبح البعض الآخر أكثر دفئًا وحموضة من مياه المحيط - ما يتوقعه العلماء قد يكون مثل البحار بحلول عام 2100 إذا استمر الناس في ضخ ثاني أكسيد الكربون في الهواء. طوال الوقت ، قام دي سانتو بفحصها بانتظام باستخدام ماسح التصوير المقطعي المحوسب. سمحت لها أغطية الجلود بمراقبة الهياكل العظمية للزلاجات أثناء تطورها.
تزلج نحيف ، رهانات أعلى
الزلاجات من البيض الذي نما وفقس في مياه أكثر دفئًا وحمضية أصبحت أوسع وأكثر استواءً من الحشرات البالغة التي تربى في الماء العادي. أصبحت فكي الزلاجات التي تم تربيتها في الماء الأكثر حموضة أكثر صلابة ، مع مزيد من الصلابة المصنوعة من الفسيفساء. مع ذلك ، كانت أجنحتهم أكثر مرونة. نشرت دي سانتو النتائج التي توصلت إليها في 9 كانون الثاني (يناير) في Proceedings of the Royal Society B .
التزلج المسطح ليس أفضل تزلج. "إنهم نحيفون" ، وهذا أمر سيئ ، يلاحظ دي سانتو. علاوة على ذلك ، تضيف ، "إنهم بحاجة لتناول المزيد في درجات حرارة عالية." والوجبات الخفيفة الإضافية تأتي بتكلفة محتملة. "تناول المزيد من الطعام يعني استكشاف البيئة في كثير من الأحيان وزيادة التعرض [للحيوانات المفترسة]."
تشك في أن الهياكل العظمية الجديدة للزلاجة قد تغير أيضًا سلوكها. تستخدم الزلاجات الصغيرة أجزاء من فكها "للمشي" على طول قاع البحر. الفك الأكثر صلابة مع المزيد من الكالسيوم يمكن أن يجعلهم متنزهين أفضل. كما أن الهيكل العظمي الأثقل الذي يحتوي على المزيد من الكالسيوم يمكن أن يبقيهم في قاع البحر في كثير من الأحيان ، كما تلاحظ ، لأن الإقلاع سيستغرق المزيد من الطاقة.
وقد تضطر الزلاجات التي يتم تربيتها في مياه حمضية دافئة إلى استخدام المزيد من الطاقة للحفاظ على تيبس أجنحتها أثناء السباحة. يقلق دي سانتو من أن هذا الجهد الإضافي قد يعني أن الزلاجات "من غير المرجح أن تحقق نتائج جيدة في الظروف المستقبلية".
بحثت الدراسات السابقة في كيفية تأثير تحمض المحيطات على السمات الهيكلية للأسماك ذات العظام ، ويلاحظ Bignami ، و "لم تجد الكثير". لكن التصوير المقطعي المحوسب الذي استخدمته دي سانتو أعطتها معلومات أكثر بكثير من الأساليب المستخدمة في تلك الدراسات الأخرى.
الآثار التي رأتها ، مثل الفكين الأكثر صلابة والزعانف الأكثر ليونة ، صغيرة ، كما تعترف بيجماني. ولكن "يمكن أن تصبح هذه في نهاية المطاف ذات مغزى عندما تتراكم تأثيرات صغيرة على بعضها البعض." جنبًا إلى جنب مع الصيد أو فقدان الموائل أو عوامل الإجهاد الأخرى ، قد تؤدي تغيرات درجة الحموضة في المحيط إلى كسر التزلج.
