تتبع عطارد مع اليعسوب – عالم الجغرافيا

الزئبق هو ملوث بيئي شائع يوجد في العديد من النظم البيئية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. والأكثر شيوعًا هو أن الباحثين يتتبعون مستويات الزئبق من خلال تحليل وجوده في الأسماك والطيور. دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلوم البيئية والتكنولوجيا تم تقييمها باستخدام يرقات اليعسوب لتوفير طريقة أكثر فعالية لرصد الزئبق البيئي.

فوائد استخدام يرقات اليعسوب لتتبع الزئبق

لا تتواجد الأسماك دائمًا في جميع النظم البيئية، خاصة في المناطق التي تكون فيها مصادر المياه متقطعة أو شحيحة، مثل الصحاري. قد تحتوي هذه البيئات القاحلة على مسطحات مائية تجف موسميًا أو تظهر فقط بعد هطول أمطار نادرة، مما يجعلها موائل غير مناسبة للأسماك.

تعتبر اليعسوب أكثر انتشارًا وقدرة على التكيف. ويمكن العثور عليها في مجموعة متنوعة من الموائل المائية، بما في ذلك تلك المؤقتة أو المتغيرة للغاية، مثل البرك والجداول والأراضي الرطبة، وحتى حمامات السباحة الصغيرة سريعة الزوال في الصحاري.

يمكن ليرقات اليعسوب، التي تعيش في الماء، البقاء على قيد الحياة في هذه البيئات المتقلبة بسبب دورات حياتها الأقصر وقدرتها على النمو في ظروف قد تشكل تحديًا للأسماك.

تعتبر يرقات اليعسوب مؤشرات حيوية فعالة للزئبق البيئي

إن الوجود الواسع النطاق ليرقاتها يجعل من اليعسوب مؤشرات حيوية ممتازة لرصد الصحة البيئية، بما في ذلك التلوث بالزئبق. إن قدرة اليعسوب على العيش في مجموعة واسعة من النظم الإيكولوجية للمياه العذبة تسمح للباحثين بجمع البيانات من مجموعة واسعة من المواقع، مما يوفر فهمًا أكثر شمولاً لتوزيع الزئبق وتأثيره على البيئات المختلفة. أظهرت الأبحاث أن مستويات الزئبق في يرقات اليعسوب ترتبط بشكل جيد مع تلك الموجودة في الأسماك وغيرها من الحيوانات البرية.

تتمتع حشرات اليعسوب بدقة عالية في الموقع، مما يعني أنها تبقى في منطقة واحدة. وهذا يعني أنها موثوقة لتتبع مستويات الزئبق المحلية. إن مرحلة اليرقات الطويلة، ونطاق الفرائس الضيق، وانتشارها في مختلف موائل المياه العذبة تجعلها مثالية لرصد الزئبق عبر الزمان والمكان.

كيف يدخل الزئبق إلى البيئة

يدخل الزئبق (Hg) إلى البيئة من خلال العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية. وتشمل المصادر الطبيعية للزئبق الانفجارات البركانية، وتجوية الصخور، وحرائق الغابات، التي تطلق الزئبق المخزن في القشرة الأرضية إلى الغلاف الجوي. يعد التعدين وحرق الفحم أكبر مصدرين للزئبق الناتج عن الأنشطة البشرية في الولايات المتحدة.

بمجرد وصول الزئبق إلى الغلاف الجوي، يمكنه السفر لمسافات طويلة قبل أن يستقر مرة أخرى على الأرض من خلال الترسيب الرطب (المطر والثلج) والترسيب الجاف (الترسب المباشر على الأسطح).

يمكن أن يكون الزئبق البيئي سامًا للإنسان والحياة البرية

وبمجرد ترسيب الزئبق، يمكن أن يتحول بواسطة الميكروبات إلى ميثيل الزئبق، وهو شكل أكثر سمية. ويعتمد هذا التحويل على ظروف بيئية محددة، مما يعني أن مستويات عالية من ميثيل الزئبق يمكن أن تحدث حتى مع انخفاض مدخلات الزئبق، والعكس صحيح. يشكل ميثيل الزئبق خطراً كبيراً على الأسماك والحياة البرية والبشر لأنه يتم امتصاصه بسهولة من الطعام ويتراكم في الأنسجة.

ويتضخم ميثيل الزئبق أيضًا عبر السلسلة الغذائية، مما يؤدي إلى مستويات ضارة محتملة حتى من التركيزات البيئية الصغيرة، مما يسبب مشكلات مثل تغير السلوك وانخفاض النجاح الإنجابي في الأنواع المختلفة.

مؤشر انخفاض القيمة المتكامل للزئبق

يصنف مؤشر انخفاض القيمة المتكامل للزئبق تركيزات الزئبق لتقدير المخاطر السمية المحتملة على الأسماك والحياة البرية والبشر. ويستخدم تركيزات إجمالي الزئبق المكافئ لآشنيد (THg)، والتي تربط مستويات الزئبق في يرقات اليعسوب بمعايير المخاطر الصحية عبر مجموعات الأسماك المختلفة. تشمل هذه المعايير مجموعة من المخاطر المحتملة:

1. انخفاض القيمة الفرعي (أقل من 60 نانوجرام/جرام وزن جاف): الأسماك آكلة اللحوم فقط (الأسماك التي تأكل الأسماك الأخرى) تشكل خطرًا صحيًا منخفضًا كفريسة.
2. ضعف منخفض (60-100 نانوجرام/جرام وزن جاف): الأسماك آكلة اللحوم وسمك الشمس تتجاوز المعايير الغذائية منخفضة المخاطر للطيور والأسماك.
3. ضعف معتدل (100-300 نانوغرام/غرام وزن جاف): العديد من مجموعات الأسماك ويرقات اليعسوب تتجاوز المعايير الصحية متوسطة الخطورة ومعيار صحة الإنسان الخاص بوكالة حماية البيئة فيما يتعلق بميثيل الزئبق.
4. ضعف شديد (300-700 نانوجرام/جرام وزن جاف): تتجاوز الأسماك آكلة الأسماك وسمك الشمس المعايير الغذائية والصحية عالية المخاطر بالنسبة للأسماك والطيور، كما تتجاوز العديد من مجموعات الأسماك الأخرى المعايير المتوسطة المخاطر.
5. ضعف شديد (أعلى من 700 نانوجرام/جرام وزن جاف): يتم تجاوز المعايير عالية المخاطر فيما يتعلق بصحة الأسماك والاستهلاك الغذائي عبر مجموعات الأسماك المتعددة، مما يشكل مخاطر بيئية وصحية كبيرة.

تحليل التباين الجغرافي في الزئبق في الولايات المتحدة

قامت الدراسة بتحليل 161 موقع اختبار فريد ضمن 73 موقعًا لخدمة المتنزهات الوطنية من أجل النظر في التباين الإقليمي بين مستويات الزئبق داخل الولايات المتحدة. تم أخذ 109 من أصل 179 عينة من عائلة اليعسوب Aeshnidae.

صنفت الدراسة البيانات حسب المناطق البيئية وأنواع الموائل لفهم أنماط نظائر الزئبق داخل المتنزهات وفيما بينها. ساعد هذا التصنيف في تحليل الاختلافات في ترسب الزئبق والتراكم الحيوي عبر مختلف المناظر الطبيعية والمسطحات المائية.

وشملت المناطق البيئية ما يلي:

• ألاسكا الداخلية
• السهول الساحلية الشرقية
• الغابات المعتدلة الشرقية
• السهول الكبرى
• جزر هاواي
• كاليفورنيا البحر الأبيض المتوسط
• غابة الساحل الغربي الجبلية
• صحراء أمريكا الشمالية
• كورديليرا الغربية

تم تصنيف كل موقع دراسة إلى واحد من ثلاثة أنواع من الموائل:

• لينتيك (البحيرات والبرك)
• لوتيك (الأنهار والجداول)
• الأراضي الرطبة

الاختلافات في نظائر الزئبق بين حدائق الولايات المتحدة الشرقية والغربية

كشفت الأبحاث التي شملت يرقات اليعسوب من 73 متنزهًا وطنيًا أمريكيًا عن العديد من الأفكار المهمة:

مسارات الترسيب: ساعدت الاختلافات في قيم نظائر الزئبق في تحديد الأهمية النسبية للترسب الرطب والجاف. على سبيل المثال، أظهرت المناطق القاحلة تأثيرًا أكبر من الترسيب الرطب، في حين أشارت مناطق الغابات إلى مدخلات كبيرة للترسيب الجاف.

الأنماط الجغرافية: تختلف قيم نظائر الزئبق باختلاف المناطق وأنواع الموائل. وأظهرت المتنزهات الشرقية، التي تأثرت بالعديد من مصادر الانبعاثات المحلية، بصمات نظائرية مختلفة مقارنة بالمتنزهات الغربية، التي تتأثر أكثر بالانبعاثات العالمية وحرائق الغابات.

العوامل البيئية: عوامل مثل الكربون العضوي المذاب (DOC)، والفوسفور الكلي، والتظليل النباتي (المقاس بمؤشر الفرق الطبيعي للغطاء النباتي، NDVI) أثرت بشكل كبير على قيم نظائر الزئبق. وارتبطت مستويات DOC الأعلى في أنظمة اللوت (المياه المتدفقة) بانخفاض التحلل الكيميائي الضوئي للزئبق.

الآثار المترتبة على إدارة الزئبق

إن فهم كيفية ترسيب الزئبق ودوراته عبر النظم الإيكولوجية المختلفة أمر بالغ الأهمية للإدارة الفعالة والتخفيف من آثاره. وباستخدام يرقات اليعسوب كمؤشرات حيوية، يستطيع الباحثون تتبع التغيرات في التلوث بالزئبق مع مرور الوقت وعبر مناطق جغرافية واسعة. ويساعد هذا النهج على تحديد النظم الإيكولوجية الأكثر حساسية لمدخلات الزئبق وتلك التي قد تستجيب بسرعة أكبر للتخفيضات في انبعاثات الزئبق في الغلاف الجوي.

مراجع

Janssen, SE, Kotalik, CJ, Willacker, JJ, Tate, MT, Pritz, CMF, Nelson, SJ, … & Eagles-Smith, CA (2024). الدوافع الجغرافية لدخول الزئبق إلى شبكات الأغذية المائية التي كشفت عنها نظائر الزئبق المستقرة في يرقات اليعسوب. العلوم البيئية والتكنولوجيا. دوى: 10.1021/acs.est.4c02436.

إيجلز سميث، كاليفورنيا، ويلاكر، جيه جيه، نيلسون، إس جيه، فلاناغان بريتز، سي إم، كرابنهوفت، دي بي، تشين، سي واي، … & بيليود، دي إس (2020). تقييم على المستوى الوطني للتراكم الحيوي للزئبق في المتنزهات الوطنية بالولايات المتحدة باستخدام يرقات اليعسوب كحارس حيوي من خلال إطار علم المواطن. العلوم البيئية والتكنولوجيا, 54(14)، 8779-8790. دوى: 10.1021/acs.est.0c01255