مناطق قطبی دارای تنوع زیستی وسیع و کشف نشده ای هستند، اما هم در معرض خطرترین و هم ناشناخته ترین مناطق جهان هستند.

اکنون دانشمندان به رهبری دانشگاه آنگلیا شرقی (UEA) و بررسی قطب جنوب بریتانیا (BAS) خواستار نقشه راهی از اکوسیستم های قطبی برای پر کردن این شکاف دانش، حفظ حیات قطبی و حتی محافظت از “زندگی روزمره ما و سلامت سیاره ما” هستند. این مطالعه تمام تنوع زیستی را در آن مناطق، از جو گرفته تا اعماق دریاها و از خشکی تا اقیانوس ها، ترسیم می کند.

نویسندگان گفتند که برای کاهش تأثیر گرمایش بر اکوسیستم‌های قطبی از طریق تلاش‌های حفاظتی، مدیریت پایدار این زیستگاه‌های منحصربه‌فرد و خدمات اکوسیستمی آن‌ها، و برای اکتشاف زیستی پایدار ژن‌ها و ترکیبات جدید برای منافع اجتماعی، اقدام هماهنگی لازم است.

“چند امیکس برای مطالعه و درک زندگی قطبی” امروز در Nature Communications منتشر شده است. این مقاله توسط UEA، BAS و دانشگاه Bielefeld آلمان نوشته شده است.

اکوسیستم های قطبی بیشترین تهدید را دارند زیرا حساس ترین آنها به گرمایش جهانی هستند. آنها با سرعتی سریع از بین می روند و به همراه آنها تمام زیست شناسی که خدمات اکوسیستم و تنظیم زیست شناسی آب و هوا از جمله چرخه کربن را ارائه می دهد، از بین می روند.

پروفسور توماس موک، استاد میکروبیولوژی دریایی در دانشکده علوم زیست محیطی UEA، نویسنده اصلی مشترک با پروفسور ملودی کلارک، رهبر پروژه برای بررسی قطب جنوب بریتانیا است.

پروفسور توماس موک گفت: “پیش بینی تنوع زیستی برای مناطق قطبی تنها زمانی می تواند قابل اعتماد ساخته شود که ما درک کافی عمیق از تنوع، عملکردهای اکولوژیکی، و روابط متقابل موجودات قطبی و همچنین انعطاف پذیری آنها در برابر تغییرات آب و هوایی داشته باشیم.”

این مناطق دورافتاده نقش مهمی را در چرخه کربن ایفا می‌کنند که اغلب نادیده گرفته می‌شوند و مواد مغذی جهانی و مواد آلی محلول را هدایت می‌کنند. موجودات بومی، از ویروس ها گرفته تا حیوانات بزرگ.

شواهد قوی وجود دارد مبنی بر اینکه تغییرات ناشی از آب و هوا در مناطق قطبی در حال حاضر توزیع گونه‌ها را در خشکی و دریا تغییر می‌دهد و تأثیرات عمده‌ای بر عملکرد اکوسیستم دارد.

برخی از گونه‌ها به سمت قطب حرکت کرده‌اند، که تأثیر منفی بر زنجیره غذایی دارد. حیات قطبی، از میکروب‌ها گرفته تا فوک‌ها، نهنگ‌ها و خرس‌های قطبی، تا حد زیادی به دمای پایین کلی و پوشش قابل توجه برف و یخ بستگی دارد که تأثیرات گرمایش جهانی را تجربه می‌کنند.

در قطب شمال، درجه حرارت حداقل چهار برابر سریع‌تر از جاهای دیگر افزایش می‌یابد، جریان جت قطب شمال را بی‌ثبات می‌کند و احتمال رویدادهای شدید آب و هوایی از جمله امواج گرما، خشکسالی و سیل را در مناطق معتدل افزایش می‌دهد.

در خشکی، ذوب شدن یخ‌های دائمی و فروپاشی سواحل قطب شمال به‌دلیل آزاد شدن ذخایر کربن هزاران ساله، عناصر کمیاب، مواد مغذی و حتی ویروس‌های باستانی یخ‌زده و باکتری‌های بیماری‌زا، به طرز چشمگیری برهمکنش‌های اکولوژیکی و بیوژئوشیمی را تغییر می‌دهند.

در اقیانوس‌ها، افزایش ذوب فصلی یخ‌های دریا، آب‌های سطحی را بیش از حد تثبیت می‌کند، که باعث کاهش مقدار مواد مغذی مورد نیاز برای تولید اولیه می‌شود.

به طور مشابه، وضعیت در اقیانوس جنوبی و قاره قطب جنوب به همان اندازه تیره و تار است، به ویژه برای شبه جزیره قطب جنوب، که در حال حاضر سطوح قابل توجهی از گرم شدن را تجربه کرده است که باعث از بین رفتن یخ های دریا و یخچال های طبیعی شده است.

اقیانوس جنوبی مسئول جذب سه چهارم گرمای انسانی جذب شده توسط اقیانوس و تا نیمی از جذب کربن است. حدود 40 درصد از جذب اقیانوسی جهانی CO2 انسانی و حدود 50 درصد از کل جذب اتمسفر را تشکیل می دهد. علاوه بر این، جداسازی کربن توسط موجودات زنده در دریاهای قطبی احتمالاً بزرگترین بازخورد منفی طبیعی در برابر تغییرات آب و هوایی است.

تأثیرات آب و هوا بر تنوع زیستی و عملکرد اکوسیستم در قطب شمال و قطب جنوب به عنوان زنگ خطری برای پیامدهای گرمایش جهانی، از جمله تداوم تنوع زیستی روی زمین عمل می کند.

پروفسور کلارک گفت: “فناوری های توالی یابی توانایی های ما را برای رمزگشایی نحوه کار ارگانیسم ها به شدت تغییر داده است. با این حال، جذب در زیست شناسی قطبی نسبتاً کم بوده است، به ویژه هنگامی که ده ها هزار گونه که در قطب ها زندگی می کنند و در گرمایش ما در معرض تهدید هستند، نسبتا کم بوده است. جهان

“درک اینکه چگونه بسیاری از موجودات عجیب و غریب که در سرمای شدید زندگی می کنند می توانند به پاسخگویی به سوالات جهانی کمک کنند و مزایای واقعی را برای جامعه فراهم کنند. عدم اقدام در حال حاضر منجر به از دست دادن قابل توجه دانش در مورد سازگاری تکاملی با سرما خواهد شد.”

غربالگری ژنومی نه تنها امکان شناسایی جمعیت های تحت استرس را ارائه می دهد، بلکه می تواند برای پایش گونه های مهاجم نیز مورد استفاده قرار گیرد، در نتیجه مداخلات اولیه را تسهیل می کند.

پروفسور موک گفت: “با کاهش مناطق سرد سیاره ما، به دست آوردن توالی ژنوم کامل برای ارگانیسم های مختلف ساکن اکوسیستم های قطبی، از اعماق اقیانوس ها تا یخ های دائمی روی خشکی، هم برای قطب شمال و هم برای قطب جنوب، ضروری است. کاربرد گسترده‌تر فناوری‌های omics را برای گونه‌های قطبی امکان‌پذیر می‌کند، که درک ما از تکامل در سرما و واکنش‌های انطباقی به جهان در حال گرم شدن را متحول می‌کند.”

“چند امیکس برای مطالعه و درک زندگی قطبی” در 20 نوامبر 2023 در Nature Communications منتشر شده است.