مروری بر 1 قرن گذشته؛ چه عواملی تنوع زیستی دریاچه ها را تهدید می‌کند؟

دانشمندان با توسعه یک تکنیک جدید به نام “ماشین زمان DNA” به بررسی تأثیر تغییرات محیطی یک قرن گذشته در تنوع زیستی یک دریاچه آب شیرین پرداختند. یافته‌های این مطالعه، از تاثیر عواملی نظیر “افزایش دما و آلودگی” بر کاهش قابل توجه در تنوع زیستی کره زمین پرده‌برداری می‌کنند.

این رویکرد نوآورانه، که ترکیبی از هوش مصنوعی، داده‌های تنوع زیستی مبتنی بر DNA و سوابق آب و هوا و آلودگی است، بینش‌های ارزشمندی را در خصوص تعامل پیچیده میان عوامل محیطی و تنوع زیستی ارائه می‌دهد. محققان این مطالعه بر این باورند که مسئولان مربوطه می‌توانند با استفاده از این تکنیک مبتنی بر هوش مصنوعی و اتخاذ رویکردهای مراقبتی مناسب محیط زیست، به تنوع زیستی زمین بهبود بخشند. یافته‌های این مطالعه در تاریخ 16 آبان (7 نوامبر) در مجله eLife منتشر شده است.

روش تحقیق و یافته‌ها

در یک همکاری میان دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه گوته (واقع در فرانکفورت)، محققان این دو دانشگاه با تحقیق روی رسوبات کف یک دریاچه در کشور دانمارک، مجموعه‌ای از “تنوع زیستی، آلودگی شیمیایی و سطوح تغییرات آب و هوایی” صد سال اخیر را بازسازی کردند.

از آنجایی که تغییرات صورت گرفته شده در کیفیت آب این دریاچه، در گذر زمان به صورت مستند مکتوب و به ثبت رسیده‌اند، محققان تصمیم گرفتند با استفاده از این فرصت ایده‌آل به آزمایش ماشین زمان تنوع زیستی توسعه‌یافته خود بپردازند. به گفته محققان، رسوبات این دریاچه، شاخص‌های زیست‌شناختی و زیست‌محیطی که از آغاز انقلاب صنعتی تاکنون تغییر کرده‌اند، را در خود حفظ کرده‌اند.

رویکردی نوین برای حفظ محیط زیست

محققان با استفاده از DNA‌های محیطی (eDNA که از اقلام ژنتیکی گیاهان، حیوانات و باکتری‌ها تشکیل شده است) به یک نمای کلی از اکوسیستم آب شیرین دریاچه دست یافتند. در گام بعدی، محققان این اطلاعات را به همراه داده‌های آلودگی، آب و هوا با استفاده از هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل کردند. در این مرحله محققان تلاش کردند عوامل تاثیرگذار بر کاهش بی‌سابقه گونه‌های ساکن در دریاچه را، شناسایی کنند.

پروفسور لویزا اورسینی (محقق اصلی پژوهش/متخصص زیست‌شناسی سیستم‌های تکاملی و اُمیک‌های محیطی دانشگاه بیرمنگام و از اعضای موسسه آلن تورینگ) در توضیحات خود، اظهار داشت:

در این مطالعه، ما به بررسی یک هسته رسوبی از کف دریاچه پرداختیم و با در نظر گرفتن داده‌های بیولوژیکی موجود در درون آن، به این هسته به عنوان یک ماشین زمان نگاه کردیم. این هسته رسوبی به ما این امکان را می‌دهد که با قطعیت نسبی الگوهای تنوع زیستی قرن گذشته را مشاهده و با ترکیب داده‌های بیولوژیکی آن با “سطوح آلودگی و تغییرات آب و هوایی”، عوامل کلیدی موثر بر تنوع زیستی را شناسایی کنیم.

پروفسور اورسینی در ادامه افزود:

از آنجایی که تنوع زیستی زیربنای بسیاری از خدمات اکوسیستمی است که برای رفاه انسان حیاتی هستند، حفاظت از تنوع زیستی به منزله حفاظت از این دسته خدمات است. با این حال حفاظت از گونه‌های محیط زیستی بدون واردسازی هیچ خللی در فعالیت‌های انسانی غیر‌ممکن است، اما ما می‌توانیم از قدرت هوش مصنوعی در راستای اولویت‌بندی حفاظت از گونه‌هایی که به حضور آن‌ها در اکوسیستم ضروری است، بهره ببریم.

در این تکنیک ما می‌توانیم با شناسایی مضرترین آلاینده‌ها، اقدامات پیشگیرانه مربوطه را اتخاذ کرده، این دسته از مواد شیمیایی مضر را کمتر به محیط زیست وارد کنیم یا در برخی از مواقع، به فرآیند تولید آن‌ها پایان بخشیم. این اقدامات پیشگیرانه نه تنها می‌تواند تنوع زیستی فعلی ما را حفظ کند، بلکه بازیابی آن را نیز تسهیل می‌کند.

چالش‌های بازیابی تنوع زیستی

یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که عواملی از جمله “آلاینده‌ها (مانند حشره‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها) و افزایش دمای کمینه یا حداقل (در حدود 1.2 تا 1.5 درجه)” بیشترین آسیب را بر سطوح مختلف تنوع زیستی وارد می‌کنند. علاوه بر این، علی‌رغم روند مثبت مشاهده شده در بازیابی دریاچه در دو دهه اخیر، تجزیه و تحلیل DNA رسوبات کف دریاچه نشان می‌دهد که تنوع زیستی دریاچه کاملاً به حالت اولیه خود بازنگشته است.

در حالی که کیفیت آب دریاچه، به دلیل کاهش استفاده از زمین های کشاورزی در مجاورت دریاچه بهبود یافته است، اما جوامع گونه‌های موجود در دریاچه با جوامعی که در فاز (نیمه) بکر یافت می‌شوند، یکسان نیستند. از آنجایی که گونه‌های متنوع به خدمات اکوسیستمی مختلف کمک می‌کنند و عدم وجود برخی از گونه‌های زیستی در مناطق خاص ممکن است در روند بازسازی برخی از خدمات زیست محیطی خلل وارد کند، این مسئله کمی نگران‌کننده است.

چشم‌انداز آینده مطالعه

نیام ایستوود (نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکتری در دانشگاه بیرمنگام) می‌گوید:

احتمالاً تنوع زیستی از بین رفته ناشی از افزایش دمای آب و آلودگی‌ها، هرگز به این محیط باز نخواهند گشت و ما نیز نمی‌توانیم تمامی گونه‌های زیستی که در طی قرن گذشته از دریاچه محو شده‌اند، را به دریاچه بازگردانیم. اگرچه این دریاچه نشانه‌هایی از بهبود را از خود نشان می‌دهد، اما بازگرداندن آن به حالت بکر و اولیه غیرممکن است.

این مطالعه، اهمیت حفاظت از تنوع زیستی را بیش از پیش برجسته می‌کند، چرا که با حفاظت نکردن از تنوع زیستی، بخش اعظمی از آن برای همیشه از بین خواهند رفت.

دکتر جیاروی ژو (نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار بیوانفورماتیک زیست محیطی در دانشگاه بیرمنگام) نیز اظهار کرد:

مدل‌های کل نگر ما می‌توانند با بررسی اتفاقاتی که در گذشته رخ داده‌اند، به ما در پیش‌بینی از دست دادن احتمالی تنوع زیستی ناشی از وجود یک “تجارت” و سایر عوامل تاثیرگذار، کمک کنند. با این حال، باید توجه داشت که یافته‌های این مطالعه با استفاده از داده‌های قدیمی (100 سال اخیر) و عوامل تاثیرگذار پیشین به دست آمده‌اند. اکنون ما با در دسترس داشتن داده‌های جدید می‌توانیم مدل‌های پیشرفته‌تری از هوش مصنوعی را به منظور تشخیص عوامل تاثیرگذار جدید در از بین رفتن تنوع زیستی، توسعه دهیم.

در نهایت، محققان با تکیه بر یافته‌های خود از این مطالعه، گستره تحقیقات خود را تا سایر دریاچه‌های انگلستان و ولز ادامه می‌دهند. این دامنه وسیع‌تر به آن‌ها این امکان را می‌دهد که تکرارپذیری الگوهایی را که پیش‌تر مشاهده کرده‌اند را ارزیابی کرده و در نتیجه، نتایج قابل تعمیم‌تری را در خصوص تأثیرات تغییرات آب و هوایی و آلودگی‌های زیست محیطی بر تنوع زیستی دریاچه‌ها، ارائه دهند.

منبع: Scitechdaily