في دراسة حديثة نُشرت في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS)، اكتشف العلماء كيف تعمل شراكة بين الطحالب والبكتيريا كآلة طبيعية لتحويل النيتروجين من الهواء إلى غذاء يغذي النظم البيئية النهرية دون الحاجة إلى الأسمدة أو التلوث. هذا المصنع الخفي للمواد المغذية يعزز تجمعات الحشرات المائية التي يعتمد عليها السلمون الصغير في النمو والبقاء.
اكتشاف العلماء: دور الدياتوم Epithemia
في قلب اكتشاف العلماء يكمن نوع من الدياتوم وهو نبات مائي أحادي الخلية في قشرة زجاجية، يُسمى Epithemia. يلعب هذا الدياتوم دورًا ضخمًا في الحفاظ على الإنتاجية النهرية، حيث يعيش داخل كل دياتوم شركاء بكتيريين يُطلق عليهم اسم الديازوبلاست، وهي وحدات صغيرة تعمل على تثبيت النيتروجين وتحويله إلى غذاء للنباتات.
تقوم دياتوم Epithemia بالتقاط ضوء الشمس وصنع السكر، والذي يستخدمه الديازوبلاست لتحويل النيتروجين الجوي إلى شكل مغذي. في المقابل، يوفر الديازوبلاست النيتروجين الذي يساعد الدياتوم على الاستمرار في عملية التمثيل الضوئي.
أهمية الشراكة البيئية في الأنهار
تُعتبر هذه الشراكة الطبيعية بمثابة خط أنابيب نظيف للمغذيات من ضوء الشمس إلى الأسماك، دون الجريان السطحي الذي يخلق أزهار الطحالب الضارة. وأشارت الأستاذة جاين ماركس، أستاذة الأحياء في جامعة شمال أريزونا، إلى أن هذه الشراكة تُظهر كيف يمكن للنظم البيئية النهرية أن تزدهر بفضل التفاعلات البيئية.
في أواخر الصيف، تكون خيوط الطحالب الخضراء Cladophora مغطاة بدياتوم Epithemia ذات اللون الأحمر الصدئ على طول نهر Eel. في هذه المرحلة، يزود الثنائي الطحالب والبكتيريا ما يصل إلى 90% من النيتروجين الجديد الذي يدخل شبكة الغذاء النهرية، مما يوفر للآفات الحشرية الوقود الذي تحتاجه ويعزز نمو السلمون من الأسفل إلى الأعلى.
تأثير الشراكة على النظم البيئية العالمية
لا تقتصر هذه الشراكة على نهر Eel فقط، بل إن فرق الدياتوم والديازوبلاست المماثلة تعيش في الأنهار والبحيرات والمحيطات في جميع أنحاء العالم، وغالبًا في أماكن نادرة في النيتروجين. وهذا يعني أنها قد تعزز الإنتاجية بهدوء في العديد من النظم البيئية الأخرى.
إلى جانب دورها في الطبيعة، يمكن أن يلهم هذا التبادل النظيف والفعال للمغذيات تقنيات جديدة مثل الوقود الحيوي الأكثر كفاءة، والأسمدة الطبيعية التي لا تلوث، أو حتى المحاصيل التي يتم تعديلها جينيًا لتصنع نيتروجينها الخاص، مما يقلل التكاليف على المزارعين ويقلل من التأثيرات البيئية.
الخاتمة
عندما تقوم الطبيعة بتصميم حلول بهذا القدر من الأناقة، فإنها تذكرنا بما هو ممكن عندما يتحد الناس والأماكن والاكتشافات. إن هذه الدراسة لا تقدم فقط فهمًا جديدًا للتفاعلات البيئية المهمة، ولكنها أيضًا تفتح الباب أمام تطبيقات مستقبلية يمكن أن تعزز الاستدامة البيئية والزراعية. إن استكشاف مثل هذه الشراكات في الطبيعة يعزز تقديرنا للدور الحيوي الذي تلعبه الكائنات الدقيقة في دعم الحياة على الكوكب.
