قناديل البحر قد تصبح "مستشعرات حية" لتلوث المياه الساحلية
© Photo / pixabay/werdepate
تابعنا عبر
طور علماء روس في معهد كوفاليفسكي لبيولوجيا البحار الجنوبية في سيفاستوبول طريقة لتقييم جودة مياه البحر من خلال مراقبة حركة قناديل البحر القمرية، يجمع النظام بين حوض مائي صغير ذي تدفق مستمر، وتقنية رؤية حاسوبية، وخوارزمية متخصصة ترصد التغيرات في انقباض قبة قنديل البحر، ما قد يسمح بمراقبة المياه الساحلية دون الحاجة إلى معدات مخبرية معقدة.
لماذا يمكن لقناديل البحر أن تكشف تلوث المياه؟
تتحرك قناديل البحر القمرية، والمعروفة علميًا باسم (Aurelia aurita)، عن طريق انقباض وانبساط قبتها الجرسية الشكل بشكل متكرر، يسمح لها هذا الإيقاع المستمر بالسباحة في الماء، ولكنه قد يتغير أيضًا عند تلوث البيئة المحيطة.
ووفقًا للباحثين، يمكن للملوثات مثل الجزيئات البلاستيكية الدقيقة والمعادن الثقيلة ومشتقات البترول أن تغير من وتيرة ونمط هذه الانقباضات، وقد تؤثر الملوثات المختلفة على قناديل البحر بطرق مختلفة، ما يُحدث تغيرات مميزة في حركتها، وهذا يجعل الحيوانات مؤشرات حيوية محتملة، أي كائنات حية يعكس سلوكها التغيرات في الظروف البيئية.
كيف يعمل نظام المراقبة
يستخدم النظام المقترح حوضًا مائيًا مُثبّتًا في المنطقة الساحلية قيد الدراسة، حيث يتدفق ماء البحر باستمرار عبر الحوض، مما يُعرّض قناديل البحر لنفس الظروف الموجودة في البيئة الخارجية. تسجل كاميرا الحيوانات، بينما يقوم برنامج رؤية حاسوبية بتحديد كل قنديل بحر، وتتبع حركته، وقياس التغيرات في انقباضات قبة جسمه.
وتحلل الخوارزمية التي طورها المعهد 11 سمة سلوكية، بما في ذلك تواتر الانقباضات، واتجاه الحركة، والتغيرات في شكل قنديل البحر، كما أن استخدام الرؤية الحاسوبية، وهي شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي، يسمح للبرامج بفحص الصور أو مقاطع الفيديو وتحديد الأنماط ذات الدلالة، وفي هذه الحالة، تُحوّل حركات قنديل البحر إلى بيانات قابلة للقياس يمكن مقارنتها بالسلوك الملاحظ في المياه النظيفة.
الكشف عن تلوث الديزل في الاختبارات المعملية
لتقييم الطريقة، أجرى العلماء تجارب معملية باستخدام ستة قناديل بحر قمرية، وقارنوا سلوكها في مياه البحر النظيفة بسلوكها بعد إضافة وقود الديزل.
ميّزت الخوارزمية بين الحالتين بدقة 100% في هذه التجربة المصغّرة، ما يشير إلى أن التغيرات في حركة قناديل البحر كانت واضحة بما يكفي ليتمكن النظام من رصدها.
وأشارت المؤسسة الروسية للعلوم إلى أن هذه النتيجة توحي بأن عددًا قليلًا من قناديل البحر قد يكون كافيًا للمراقبة العملية، إلا أن الاختبار شمل عددًا محدودًا جدًا منها، لذا ستكون هناك حاجة إلى تجارب أوسع نطاقًا قبل توقع الوصول إلى نفس مستوى الدقة في ظروف السواحل الحقيقية.
أداة بسيطة لرصد السواحل
أوضحت إيلينا فيشكفاركوفا، الباحثة الرئيسية في مختبر علم البيئة الجغرافية المكانية التابع للمعهد، أن النظام مصمم ليكون بسيطًا، ويعمل تلقائيًا، ومناسبًا للاستخدام الميداني، ونظرًا لعدم حاجته إلى أجهزة تحليلية باهظة الثمن، يُمكن تركيبه بالقرب من الشواطئ، أو مواقع تربية الأحياء المائية، أو مناطق إنتاج المأكولات البحرية، ليحصل المختصون على معلومات مستمرة حول التغيرات السلوكية التي قد تُشير إلى تدهور جودة المياه.
لن يُحدد النظام كل مادة كيميائية موجودة في الماء بشكل مباشر، بل سيُقدم إنذارًا مبكرًا بتغير البيئة، مما قد يستدعي إجراء اختبارات أكثر تفصيلًا.
ما هي الخطوة التالية؟
يخطط الباحثون لاختبار قدرة هذه الطريقة على رصد ملوثات أخرى، بما في ذلك المبيدات الحشرية، كما يعتزمون دراسة أنواع أخرى من الكائنات الحية في البحر الأسود التي قد تُستخدم كمؤشرات حية للتلوث.
تُظهر الدراسة الحالية إمكانية ترجمة سلوك قناديل البحر إلى إشارة بيئية قابلة للقياس، فمن خلال دمج كائن حي مع تقنية الرؤية الحاسوبية، يُمكن لهذا النظام أن يُوفر وسيلة عملية لمراقبة المياه الساحلية باستمرار وتحديد التلوث قبل أن يصبح مرئيًا للعين المجردة.
