جماعات النيتروجين لدى العوالق الدقيقة في المحيطات المدارية وشبه المدارية: من السطح إلى قاع المحيط

تقوم العوالق الدقيقة، وهي الكائنات المجهرية العائمة في مياه المحيطات، بتشغيل دورة النيتروجين المحيطية التي تعد من أهم الدورات الحيوية على كوكب الأرض، إذ يحدد النيتروجين إنتاجية النظم البحرية وقدرتها على امتصاص الكربون، وبدل النظر إلى الأنواع مفردة تقدم فكرة الجماعات البيئية منظورًا وظيفيًا يقيس مدى وقوع وظائف تحويل الموارد وانتشارها بغض النظر عن الأنواع المؤدية لها، فتُفهم العملية البيئية بوصفها وظيفة جماعية قد تؤديها كائنات مختلفة

وعلى الرغم من أهمية جماعات النيتروجين الميكروبية في فهم دورة النيتروجين المحيطية، ظلت التقديرات الكمية لإسهام هذه الجماعات عبر الأعماق المختلفة وفي ظروف بيئية متباينة غير منجزة، إذ يصعب قياس استقرار الوظائف الميكروبية من السطح المشمس إلى أعماق المحيط المظلمة التي تصل إلى آلاف الأمتار، وتتغير فيها وفرة النيتروجين وتوافر الأكسجين تغيرًا جذريًا، وهو ما تسعى هذه الدراسة إلى معالجته ببيانات ميدانية واسعة النطاق

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

هدفت الدراسة إلى فحص الجماعات الرئيسة للعوالق الدقيقة المشاركة في دورة النيتروجين داخل النظم البحرية الواقعة في خطوط العرض المنخفضة والمتوسطة، من سطح المحيط حتى عمق 4000 متر، باستخدام بيانات مستمدة من 75 عينة تنتمي إلى 11 محطة ضمن مجموعة بيانات حملة مالاسبانا الاستكشافية العالمية، واعتمدت مقاربة كمية تدرس استقرار جماعات اكتساب النيتروجين وجماعات أكسدة النيتروجين واختزاله كلًا على حدة، أي فصل الجماعات التي تحصل على النيتروجين من البيئة عن الجماعات التي تحول أشكاله الكيميائية عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال، ومدى تأثر كل منهما بظروف كاستنفاد النيتروجين وتوافر الأكسجين

ثانيًا: أبرز النتائج

1، أظهرت النتائج أن جماعات اكتساب النيتروجين أكثر استقرارًا وتكرارًا وظيفيًا من جماعات أكسدة النيتروجين واختزاله عبر الأعماق المختلفة والظروف الخاصة بكل موقع، أي أن وظيفة الحصول على النيتروجين موزعة على مؤدين متعددين يضمنون استمرارها حتى مع تغير البيئة

2، أثرت الظروف التفاضلية مثل استنفاد النيتروجين في المياه وتوافر الأكسجين في مجموعتي الجماعات بطرائق مختلفة، فحيث تتبدل استجابة جماعات الأكسدة والاختزال بحساسية أكبر لتقلب الأكسجين والنيتروجين، تحافظ جماعات الاكتساب على حضورها الوظيفي بثبات أعلى عبر الطبقات المائية

3، يشير هذا التباين إلى أن دورة النيتروجين المحيطية ليست كتلة واحدة متجانسة الحساسية، بل شبكة وظائف متفاوتة المرونة، بعضها محمي بالتكرار الوظيفي وبعضها معرض للاضطراب مع تغير الظروف البيئية كاحترار المحيطات وتناقص أكسجتها

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

تحمل هذه النتائج دلالات مهمة لفهم التدفقات العالمية للنيتروجين والتنوع الوظيفي في المحيطات، فالنماذج التي تتنبأ باستجابة النظم البحرية لتغير المناخ تحتاج إلى تمثيل أدق لاختلاف استقرار الجماعات الوظيفية، لا التعامل مع الميكروبات البحرية كتلة متساوية السلوك، كما يعزز منظور الجماعات القدرة على رصد التحولات البيئية المبكرة عبر مؤشرات وظيفية بدل مطاردة تغيرات الأنواع التي لا تنتهي، وتفيد الدراسة الباحثين العرب وطلاب الدراسات العليا في علوم البحار والبيئة الميكروبية المهتمين ببحار المنطقة كالبحر الأحمر والخليج العربي، وهي مياه مدارية وشبه مدارية تتقاطع ظروفها مع نطاق الدراسة وتحتاج إلى مسوح وظيفية مماثلة

ويمنح منظور الجماعات البيئية علماء البيئة البحرية أداة لتجاوز مشكلة التنوع الميكروبي الهائل الذي يصعب حصر أنواعه، فبدل تعقب آلاف الأنواع المتقلبة يركز الباحث على حزمة الوظائف التي تؤديها المجتمعات الميكروبية مجتمعة ومدى ثباتها، وتتكامل بيانات حملة مالاسبانا، وهي من أكبر المسوح العالمية لمياه المحيطات العميقة، مع تقنيات الجينوم البيئي التي تتيح استنتاج القدرات الوظيفية من المادة الوراثية المستخرجة مباشرة من عينات المياه، وهو ما يجعل المقارنة بين جماعات الاكتساب وجماعات الأكسدة والاختزال عبر أحد عشر موقعًا ممكنة بمنهجية موحدة تتجاوز حدود المسوح المحلية الضيقة

وخلاصة القول إن جماعات اكتساب النيتروجين لدى العوالق الدقيقة في المحيطات المدارية وشبه المدارية أثبتت استقرارًا وتكرارًا وظيفيًا يفوق جماعات أكسدة النيتروجين واختزاله عبر الأعماق والمواقع، وإن الظروف البيئية كاستنفاد النيتروجين وتوافر الأكسجين تؤثر في المجموعتين بطرائق متمايزة، وهو ما يعمق فهم دورة النيتروجين العالمية وحدود مرونة وظائفها الحيوية