ما سر الدياتومات في دورة الكربون؟ وهل لهذا علاقة بمكافحة تغير المناخ؟

الدياتومات نوع من أنواع الطحالب المشهورة، وتلعب دورًا حيويًا في إبقاء التوازن البيئي عبر قيامها بعملية البناء الضوئي وتثبيتها لغاز ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج 25% من الأكسجين. ولأنها كائن فريد، قررت مجموعة بحثية من جامعة كاليفورنيا دراستها عن قرب، وركزت في دراستها على نوع منها يُسمى "Cylindrotheca closterium"، واكتشفوا أنها لا تثبت الكربون فقط عبر عملية البناء الضوئي، وإنما أيضًا من خلال التغذية على المواد العضوية، وبذلك فهي قادرة على عزل الكربون بكميات أكبر من المعتقد، وهذا يُضيف فهمًا جديدًا لدورة الكربون العالمية. ونشر الباحثون نتائجهم في دورية "ساينس أدفانسيس" (Science Advances) في 17 يوليو/تموز 2024. تواصلنا مع الدكتور "كارستن زنجلر"، المؤلف الرئيسي للدراسة من أجل حوار حصري. 

إليكم نص الحوار.. 

لماذا انصب اهتمامكم على دراسة الدياتومات تحديدًا في سياق دورة الكربون من بين أنواع الطحالب الأخرى؟

تغطي المحيطات أكثر من 70% من الأرض، وتلعب دورًا رئيسيًا في دورة الكربون العالمية عن طريق عزل الكربون في أعماق المحيطات، وبالتالي التخفيف من تغير المناخ. تؤدي العوالق النباتية البحرية نصف عملية التثبيت الضوئي لثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم (صافي الإنتاج الأولي العالمي 50 بيكوغرام C سنويًا) ونصف إنتاج الأكسجين، على الرغم من أنها تمثل نحو 1% فقط من الكتلة الحيوية النباتية العالمية. تعد الدياتومات واحدة من أكبر مجموعات العوالق النباتية، ويُقدر أنها تعمل على تثبيت نحو 20% من إجمالي ثاني أكسيد الكربون على الأرض، ولكنها تطلق 25% من الأكسجين العالمي سنويًا. كنا مهتمين بما إذا كانت الدياتومات تثبت فقط الكربون أو تستهلك أيضًا الكربون العضوي من أجل النمو، وبالتالي درسنا الدياتومات التي يمكن العثور عليها "في كل مكان" في المحيطات العالمية.

كيف يمكن للدياتومات قيد الدراسة التأثير في دورة الكربون العالمية؟

الدياتومات هي المحركات الرئيسية لدورة الكربون العالمية. ومع ذلك، لا نعرف شيئًا عن أنماط حياتها في المحيط. أظهرت التجارب المعملية أن بإمكانها إجراء عملية التغذية الضوئية (فقط تثبيت ثاني أكسيد الكربون بالضوء)، أو التغذية التغايرية (تناول الكربون العضوي دون ضوء)، أو التغذية المختلطة (تثبيت ثاني أكسيد الكربون بالضوء بالإضافة إلى استيعاب الكربون العضوي). تختلف نتائج هذه العمليات تمامًا بالنسبة لدورة الكربون. إذا كان الدياتوم ينمو ضوئيًا فقط، فإن كتلته الحيوية تأتي كلها من تثبيت ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، إذا كانت تأكل المواد العضوية أيضًا، فإن الكتلة الحيوية ليست مشتقة من ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل أيضًا من المواد العضوية، وهذا يعني أن تأثير الدياتومات على تثبيت ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي دورة الكربون العالمية سيكون أقل.

ذكرتم في الدراسة أن هناك نوعًا من البكتيريا يتعايش مع هذه الدياتومات، فما هو دوره في دورة الكربون؟

 نحن نفترض أن هذه البكتيريا من المحتمل أن توفر (أي تغذي) الكربون إلى الدياتومات. يمكن للبكتيريا استقلاب -على سبيل المثال- المواد العضوية في المحيط وإطلاقها إلى الدياتومات.

ما دور الدياتومات في مكافحة التغير المناخي؟

إذا ثُبتت كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون على الكوكب، فإن مستويات ثاني أكسيد الكربون تزيد، وهو ما يرتبط بظاهرة الاحتباس الحراري وارتفاع درجة الحرارة.

ما خطتك في الأبحاث المتعلقة بالدياتومات والمناخ؟

نحن نعمل على توسيع هذا العمل، لدراسة العديد من الدياتومات العالمية الأخرى للحصول على صورة شاملة للأنماط الحية للدياتومات في المحيط، وبالتالي توفير أساس لفهم دورة الكربون والمساعدة في نمذجة المناخ.