تبدو صورة أسماك القرش وهي تسبح بهدوء داخل بركان نشط تحت الماء وكأنها مشهد من فيلم، لكنها حقيقة علمية. ففي منطقة جنوب المحيط الهادئ النائية، أصبح بركان كافاتشي أحد أكثر المواقع إثارة للاهتمام في مجال علم الأحياء البحرية والجيولوجيا.
يجمع هذا البركان، الواقع قبالة سواحل جزر سليمان، بين ثورات متكررة ومياه شديدة الحموضة ودرجات حرارة مرتفعة بشكل غير طبيعي . ومع ذلك، فقد تم توثيق وجود أسماك القرش الحريرية وأسماك القرش المطرقة داخله، مما دفع إلى تنظيم رحلات استكشافية مزودة بتقنيات متطورة لمحاولة فهم كيفية تمكنها من البقاء على قيد الحياة في مثل هذه البيئة القاسية.
بركان تحت الماء يُدعى "شارككانو"
يقع بركان كافاتشي البحري على بعد حوالي 32 كيلومتراً من جزر سليمان في أوقيانوسيا، ويُعتبر أحد أكثر البراكين نشاطاً في المحيط الهادئ. وقد سُجّلت ثوراته، المصحوبة بانبعاثات غازية وأعمدة من المياه المتغيرة اللون، مرات عديدة من السطح.
في عام 2015، وثّقت بعثة علمية وجود أسماك القرش داخل فوهة البركان تحت الماء لأول مرة ، مما أثار اهتماماً إعلامياً وعلمياً واسعاً. وعقب هذا الاكتشاف، أصبح البركان يُعرف باسم "بركان القرش"، وهو لقب يُجسّد تماماً ندرة هذه الظاهرة.
بعيدًا عن كونها مجرد حكاية غريبة، فإن اكتشاف أسماك القرش الحريرية وأسماك القرش المطرقة في مثل هذه البيئة القاسية قد فتح سلسلة من الأسئلة حول كيفية تنظيم النظم البيئية في البراكين النشطة تحت سطح البحر وما هي الآليات التي تسمح لهذه الحيوانات بتحمل الظروف التي من حيث المبدأ ستكون قاتلة.
على الرغم من النشاط المستمر لبركان كافاتشي، ومياهه المحملة بالجسيمات والغازات البركانية ، تكشف الملاحظات أن هذه الحيوانات المفترسة لا تدخل من حين لآخر فحسب، بل يبدو أنها تستخدم باطن البركان كجزء من موطنها المعتاد.
البعثة العلمية وعلاقتها بأوروبا
يقف وراء هذا العمل فريق دولي من الخبراء في علوم المحيطات والروبوتات وعلم البراكين ، تربطهم علاقات بمؤسسات تتعاون بانتظام مع مراكز أوروبية متخصصة في دراسة تغير المناخ والمخاطر البركانية. ورغم أن البركان يقع في أوقيانوسيا، فإن البيانات التي تم الحصول عليها ذات أهمية للباحثين في أوروبا وإسبانيا المهتمين بالنظم البيئية المتطرفة وتأثير الغازات البركانية على المحيط.
يقود هذا البحث مهندس المحيطات برينان فيليبس ، الذي يعمل في مشاريع ناشيونال جيوغرافيك، بالتعاون مع أليستير غرينهام من جامعة كوينزلاند وماثيو دنبابين من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا. ويُعدّ عملهم جزءًا من شبكات علمية عالمية تضم أيضًا مجموعات أوروبية متخصصة في الروبوتات تحت الماء ورصد البراكين.
بالنسبة للمجتمع العلمي الأوروبي، يقدم هذا النوع من الدراسات مرجعًا قيّمًا للغاية عندما يتعلق الأمر بفهم كيفية تفاعل البراكين تحت الماء مع الحياة البحرية ، وهو أمر يثير الاهتمام أيضًا في مناطق مثل البحر الأبيض المتوسط أو شرق المحيط الأطلسي، حيث توجد هياكل بركانية نشطة، وإن كانت أقل تطرفًا من بركان كافاتشي.
علاوة على ذلك، فإن التقنيات التي تم تطويرها في هذا المشروع، وخاصة فيما يتعلق بأجهزة الاستشعار منخفضة التكلفة وأنظمة المراقبة المستقلة ، قابلة للتطبيق على الأبحاث في المياه الأوروبية، من المناطق الحرارية المائية إلى المناطق ذات الانبعاثات الطبيعية لثاني أكسيد الكربون والتي تستخدم كمختبرات لدراسة تحمض المحيطات.
روبوتات للاستخدام لمرة واحدة لدخول بيئة قاتلة
بما أن باطن كافاتشي مكانٌ، على حد تعبير الباحثين أنفسهم، "قد يودي بحياتك بسهولة بالغة "، فإن الطريقة المعقولة الوحيدة لاستكشافه هي استخدام التكنولوجيا الروبوتية. وقد اختار الفريق مركبات بسيطة نسبيًا، ومنخفضة التكلفة، ويمكن اعتبارها، إلى حد ما، قابلة للاستبدال.
صُممت هذه الروبوتات لتحمل درجات الحرارة العالية والاضطرابات والصدمات الناتجة عن الانفجارات الصغيرة تحت الماء. وقد صُنعت بعضها باستخدام أنابيب PVC مُعاد تدويرها ومكونات متوفرة بسهولة، مما خفض التكلفة إلى بضع مئات من الدولارات فقط للوحدة الواحدة، وهو رقم منخفض للغاية مقارنة بتكلفة المركبات التقليدية التي يتم تشغيلها عن بُعد.
تشمل المعدات التي تحملها على متنها مجسات صوتية لقياس العمق، ومجسات درجة الحرارة، ومقاييس التسارع، والكاميرات . وبفضل هذا المزيج، لا تسجل الروبوتات صورًا لباطن البركان فحسب، بل تُنشئ أيضًا بيانات تفصيلية عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه.
يتمثل الهدف الرئيسي في قياس معايير أساسية، مثل درجة حموضة الماء، وتركيز ثاني أكسيد الكربون، وتغيرات درجة الحرارة، بالقرب من فوهة البركان، وذلك قبل وأثناء وبعد الانفجارات البركانية. تساعد هذه المعلومات في فهم كيفية تشكل النظام البيئي واستمراريته في ظل هذه الظروف القاسية.
نظراً لأن كافاتشي تقع في منطقة نائية للغاية، فإن الخدمات اللوجستية تملي أيضاً تصميم المعدات: يصر العلماء على أن الروبوتات يجب أن تتناسب مع الأمتعة اليدوية لطائرة صغيرة وأن تكون سهلة الإصلاح أو الاستبدال في الموقع، وهو نهج يكتسب اهتماماً في العديد من المشاريع الدولية لعلوم المحيطات.
كيمياء متطرفة: درجة حموضة منخفضة، ودرجات حرارة عالية، وغازات بركانية
كشفت حملات القياس الأولية أن المنطقة المحيطة بالبركان تشهد انخفاضًا حادًا في درجة الحموضة على سطح الماء ، مما يشير إلى حموضة أعلى بكثير من المحيط المحيط. وتُعتبر هذه الظروف عمومًا غير متوافقة مع وجود كائنات بحرية كبيرة.
علاوة على ذلك، رصدت أجهزة الاستشعار درجات حرارة مياه أعلى من المعدل الطبيعي بعشر درجات مئوية بالقرب من الفتحات الحرارية. بالنسبة للكائنات البحرية، تُسبب هذه الفروقات في درجات الحرارة إجهادًا كبيرًا، لا سيما عند اقترانها بانخفاض مستوى الرؤية وارتفاع تركيز الرواسب الدقيقة العالقة.
أكدت الروبوتات أيضاً أن بركان كافاتشي يُعدّ مصدراً رئيسياً لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في عمود الماء، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون الناتج عن النشاط البركاني. ويُعدّ هذا النوع من المدخلات الطبيعية ذا أهمية بالغة للباحثين في أوروبا الذين يدرسون توازن الكربون في المحيطات وعلاقته بالمناخ العالمي.
يتضمن جزء من المهمة جمع شظايا الصخور والمواد البركانية المقذوفة حديثًا، والتي تندمج في البنية الخارجية للبركان. تسمح هذه العينات للباحثين بإعادة بناء تاريخ الثوران البركاني الحديث وفهم كيفية تجدد الطبقة الفيزيائية التي تستقر عليها المجتمعات البيولوجية بشكل أفضل.
على الرغم من البيئة المعادية، تُظهر السجلات أن فسيفساء من الموائل الدقيقة ذات الظروف المتغيرة للغاية تتشكل حول البركان على مسافات قصيرة، مما قد يوفر ملاذات مؤقتة لأنواع مختلفة، بما في ذلك أسماك القرش نفسها.
أسماك القرش الحريرية وأسماك القرش المطرقة في مكان لا يمكن تصوره
من أبرز الجوانب اللافتة للنظر أن الكاميرات رصدت بوضوح أسماك القرش الحريرية (Carcharhinus falciformis) وأسماك القرش المطرقة وهي تدخل وتتحرك داخل الفوهة تحت الماء. ورغم أن الصور ليست دائمًا واضحة بسبب العكارة، إلا أن صورة أسماك القرش المطرقة تظل واضحة لا لبس فيها.
إن وجود حيوانات بهذا الحجم في بيئة حمضية وعكرة وحارة كهذه يتناقض مع النظرة التقليدية لهذه البراكين تحت الماء ، والتي كانت تُعتبر حتى وقت قريب مساحات شبه قاحلة للحيوانات المفترسة الكبيرة. بل تشير الملاحظات إلى أن أسماك القرش لا تزور هذه المناطق فحسب، بل قد تستخدمها بانتظام.
ليس من الواضح تماماً ما الذي تبحث عنه هذه الحيوانات داخل فوهة كافاتشي. تشير بعض الفرضيات إلى أنها قد تستغل الوفرة المؤقتة للفرائس التي تجذبها المغذيات البركانية، بينما تقترح فرضيات أخرى أن باطن الفوهة قد يوفر لها نوعاً من المزايا، مثل الاحتماء من الحيوانات المفترسة الأخرى أو الطفيليات.
ومهما كان التفسير، فقد أصبح سلوك هذه الأسماك القرشية في مثل هذه البيئة القاسية مجالاً ذا أولوية للدراسة من أجل فهم مرونتها البيئية وقدرتها على التكيف مع التغيرات المفاجئة في الموائل بشكل أفضل.
على الرغم من القيود التقنية، فإن كل غطسة روبوتية جديدة توفر أجزاء صغيرة من المعلومات التي تسمح لنا بتحديد كيفية تحركها، ومدة بقائها داخل البركان، والمناطق التي يبدو أنها تتردد عليها بكثافة.
التكيفات المحتملة والقدرة على توقع الانفجارات البركانية
السؤال الأهم هو كيف تستطيع هذه الحيوانات التأقلم مع بيئة تجمع بين الحموضة العالية، ودرجات الحرارة المتقلبة، والانفجارات البركانية العنيفة . ويشير بعض المختصين إلى أنها ربما طورت تكيفات فسيولوجية تسمح لها بتحمل تركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون وتقلبات درجات الحرارة مقارنةً بأنواع أسماك القرش الأخرى.
يركز خط بحثي آخر على قدرة أسماك القرش على اكتشاف العلامات المبكرة للثوران البركاني . من المعروف أن هذه الحيوانات شديدة الحساسية للتغيرات في الضغط والاهتزازات والمجالات الكهربائية، لذا فمن المحتمل أن تتمكن من إدراك العلامات المبكرة للنشاط البركاني ومغادرة الفوهة قبل أن يصبح الوضع خطيرًا.
يعكف الباحثون على تطوير وحدات وأجهزة استشعار جديدة لقياس الموجات الصدمية والتغيرات الفيزيائية داخل البركان بدقة أكبر ، بهدف ربطها بالسلوك المرصود في تسجيلات الفيديو. والهدف هو تحديد مدى تحمل أسماك القرش لهذه الاضطرابات أو ما إذا كانت تتجنبها بشكل منهجي.
إن فهم قدرة هذه الأنواع على الصمود في بركان نشط ليس ذا أهمية أكاديمية فحسب، بل يمكن أن يقدم أيضًا أدلة حول كيفية تفاعل الحيوانات المفترسة البحرية الكبيرة مع سيناريوهات مستقبلية لمحيطات أكثر دفئًا وحموضة، وهو سؤال يشغل بال الباحثين في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك في أوروبا.
إذا تأكد أن هذه أسماك القرش تمتلك قدرة تحمل غير عادية، فقد يفتح ذلك الباب أمام دراسات مقارنة مع مجموعات من مناطق أخرى، مثل شمال المحيط الأطلسي أو البحر الأبيض المتوسط، لتقييم الاختلافات الجينية أو الفسيولوجية المتعلقة بالتكيف مع البيئات القاسية.
مختبر طبيعي لفهم محيطات المستقبل
بالنسبة للعديد من العلماء، تُعدّ كافاتشي بمثابة مختبر طبيعي تقريبًا، حيث تتضافر عوامل التحمض والاحترار وانبعاثات الغازات في حيز مغلق. وتساعد مراقبة كيفية استجابة الكائنات الحية هناك على توقع بعض التغيرات التي قد تحدث في أجزاء أخرى من الكوكب إذا استمرت درجات حرارة المحيطات وتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الارتفاع.
ينبع اهتمام المجتمع الأوروبي بهذه الأنواع من البيئات من قدرتها على اختبار النماذج النظرية المتعلقة بضعف الأنواع الرئيسية في النظم البيئية البحرية وقدرتها على التكيف. وتلعب أسماك القرش، باعتبارها مفترسات قمة، دورًا حيويًا في الحفاظ على توازن السلاسل الغذائية.
علاوة على ذلك، فإن الخبرة المكتسبة من خلال الروبوتات المدمجة والاقتصادية بمثابة مرجع لمشاريع المراقبة في البراكين تحت الماء والمناطق الحرارية المائية الأخرى حول العالم، حيث تشارك أيضًا مجموعات بحثية من إسبانيا وبقية أوروبا.
أصبح ما يُسمى بـ"بركان القرش" مثالاً على كيف يمكن لمزيج من التكنولوجيا المتاحة والتعاون الدولي والفضول العلمي أن يكشف عن سلوكيات غير متوقعة في الحياة البحرية . كل حملة جديدة توسع قاعدة البيانات المتاحة وتثير تساؤلات جديدة.
ما بدأ كخبرٍ مفاجئ عن وجود أسماك قرش تعيش داخل بركان نشط تحت الماء، تطور إلى خط بحثي واسع النطاق ذي آثارٍ على علم الأحياء والجيولوجيا ودراسات المناخ. ومع تحسين الأجهزة وانضمام فرق جديدة إلى المشروع، يواصل مشروع كافاتشي تقديم رؤى ثاقبة حول مدى قدرة الحياة البحرية على التكيف في بيئات تبدو، للوهلة الأولى، مستحيلة البقاء فيها.
