ساینس دیلی – وقتی که لیویو گیوسان (Livio Giosan)، زمین‌شناس مؤسسه اقیانوس‌شناسی Woods Hole آمریکا (WHOI)، برای اولین بار اقدام به مدل‌سازی از تاریخچه دلتای رود دانوب کرد، به معمای جالبی پی برد.
رسوبات این رودخانه در مراحل آغازین پیدایش دلتا، در یک خلیج کوچک انباشت می‌شده‌اند. به همین شکل این دلتا در اواخر عهد هولوسین (از 12 هزار سال پیش تاکنون)، آهسته به کرانه‌های دریای سیاه پیوست و لذا در معرض امواج بلندتر و جریانات آبی شدیدتری واقع شد. از این‌رو حدس گیوسان این بود که این تغییرات، از حجم رسوبات دلتا بکاهد؛ حال‌آنکه دقیقاً خلاف این قضیه را دید. هرچه که به دریا نزدیک‌تر می‌شویم، دلتای دانوب بزرگ و بزرگ‌تر می‌شود و در واقع آهنگ انباشت رسوباتش به حدوداً سه برابر افزایش می‌یابد.
به‌گفته گیوسان، اگر رشد ناگهانی دبی دانوب (حجم آب جابه‌جا شده از یک مقطع مشخص در مدت زمان مشخص) را بتوان مسئول افزایش غیرمنتظره رسوبات این دلتا در کرانه‌های دریای سیاه دانست، آن‌وقت این سؤال پیش می‌آید که “آیا چنین پدیده‌ی نامتعارفی در کل حوزه آبگیر دریای سیاه رخ داده؟ و در این‌صورت، علتش چه می‌توانسته باشد؟”
به منظور حل همین معما بود که گیوسان، به اتفاق یک تیم بین‌المللی از پیشروان مهندسی زیست‌محیطی، شبیه‌سازان رایانه‌ای و دیرین‌شناسان حوزه جغرافیا و زیست‌شناسی، دست به مدل‌سازی از تاریخچه منحصربفرد این منطقه زد. گیوسان و تیم پژوهشی همراهش، بالاخره شواهد قانع‌کننده‌ای از احتمال وجود تأثیرات دگرگون‌کننده انسانی، طی صدها – اگر نه هزاران – سال متوالی بر کرانه‌های دریای سیاه را مطرح کردند. مشروح این پژوهش، در شماره ۳۰ اوت نشریه Scientific Reports، که پرتال مجازی جدیدی وابسته به انتشارات Nature است، منتشر شده.
دانوب، به عنوان بزرگ‌ترین و طولانی‌ترین رودخانه حوزه کشورهای اتحادیه اروپا، بالغ بر ۶۰ درصد از آب شیرین دریای سیاه را تأمین می‌کند و لذا عامل مهمی در حفظ تعادل بیوژئوشیمیایی محیط پیرامون خود است. از آنجاکه دریای سیاه هم تقریباً حالت یک دریاچه بسته و وسیع را دارد، تغییرات طبیعی یا مصنوعی خشکی‌های گرداگرد آن هم، باید اثرات‌شان را فوراً بر چهره این دریاچه بگذارند.
این تیم، حدود ۹۰۰۰ سال از تاریخچه رشد دلتای دانوب را ترسیم نمودند و آن را به روش‌های علمی متنوعی با تاریخچه تغییرات میزان شوری، وفور مواد مغذی و همچنین آمار نسبی تجمعات فیتوپلانکتونی شلوغ وابسته به اکوسیستم این دریا، مقایسه کردند. این تیم در نهایت، تحلیل جامعی هم از تاریخچه تغییرات مصنوعی اعمال‌شده بر زمین‌های حوزه آبخیز دانوب، صورت دادند.
گیوسان و تیم پژوهشی همراهش برای تعیین سطح شوری آب دریا، رسوبات حاوی ترکیبات آلی فوق‌العاده مقاومی به نام «آلکنون»ها را بررسی کردند. آلکنون‌ها که توسط موجوداتی به نام Emiliana huxleyi تولید می‌شوند، همان ارگانیسم‌هایی‌اند که اقیانوس‌شناسان از آن‌ها به‌منظور تعیین دمای سطحی آب دریاها در گذشته استفاده می‌کنند. این پژوهشگران، با تحلیل نسبت فراوانی دو ایزوتوپ هیدروژن موجود در آلکنون‌ها، موفق به ترسیم روند تغییرات شوری آب دریای سیاه، طی ۶۵۰۰ سال گذشته شدند. مارکو کولن (Marco Coolen)، دیرین‌بوم‌شناس دریایی مؤسسه Woods Hole، در این‌باره می‌گوید: “یکی از این ایزوتوپ‌ها، تحت عنوان دوتریوم، فراوانی چندانی در طبیعت ندارد و فرّاریت آن هم به‌قدر سایر ایزوتوپ‌های هیدروژن نیست. هرچه نسبت دوتریوم بر سایر ایزوتوپ‌های هیدروژن بیشتر بچربد، آب میزبان آن هم شورتر است”.
دانوب، به عنوان بزرگ‌ترین و طولانی‌ترین رودخانه حوزه کشورهای اتحادیه اروپا، بالغ بر ۶۰ درصد از آب شیرین دریای سیاه را تأمین می‌کند و لذا عامل مهمی در حفظ تعادل بیوژئوشیمیایی محیط پیرامون خود است. این نقشه حوزه آبگیر رود دانوب است که با خط سفید از نواحی پیرامون جدا شده است. مسیر رود، با خط آبی و دلتای آن با رنگ سبز مشخص شده است. دایره ریز و سفیدرنگ میانه دریای سیاه، محل نمونه‌گیری تیم دانشمندان WHOI را به‌منظور انجام این تحقیق، نشان می‌دهد.
طبق این تحقیقات، سطح شوری آب دریای سیاه در حدود ۹۰۰۰ سال پیش و با ورود آب اقیانوس اطلس از طریق تنگ‌آب‌های بوسپوروس، افزایش یافت. این روند تا حدود ۶۰۰۰ سال همچنان ادامه داشت، تا اینکه سطح شوری آب این دریاچه – که تا پیش‌تر فقط آب شیرین داشت – با سطح شوری متوسط آب اقیانوس اطلس هماهنگ شد. گیوسان می‌گوید: “اما تغییر این روند، از آن به بعد دیگر غیرقابل توجیه است؛ [چراکه] کل حوزه آبگیر این دریا، خصوصاً از ۱۵۰۰ سال به این طرف، دوباره رو به شیرینی گذاشت”. علت این رخداد، احتمالاً به رشد دبی آب رودخانه، در کنار کاهش سطح تبخیر آب دریا به تبع سردتر شدن اقلیم منطقه در آن دوران برمی‌گردد. ورود رو به رشد آب‌های مغذی دانوب، حتماً اثراتی را هم بر اکوسیستم منطقه داشته؛ به‌طوریکه می‌توانسته بر پیشینه بوم‌شناختی تجمعات شلوغ فیتوپلانکتونی مستقر در دریای سیاه، از قبیل «دیاتوم«ها و «دینوفلاگلیت»ها نیز اثرگذار باشد.
پژوهشگران از قدیم برای مطالعه پیشینه زیستی فیتوپلانکتون‌ها، با کمک میکروسکوپ دست به شمارش اسکلت‌های فسیلی ِموجود در نمونه‌برداری‌های رسوبی می‌زدند. اما این روش محدودیت‌هایی هم دارد. چراکه برخی از فیتوپلانکتون‌ها، هیچ فسیلی از خودشان به جا نمی‌گذارند. از این‌رو کولن، به تحلیل بقایای «ژنتیکی» ساکنان پیشین دریای سیاه، روی آورد.
کولن می‌گوید: “DNA، بهترین فرصت کسب اطلاع از خصوصیات بوم‌شناختی دریای سیاه را در اختیارمان می‌گذارد. [در این‌گونه تحقیقات،] معمولاً از «دینوسیست«های آهکی (نوعی از فیتوپلانکتون) با غشای آلی، به‌منظور بازسازی تاریخچه زیست‌محیطی مناطق دریایی استفاده می‌شود. اما 90 درصد از گونه‌های دینوفلاگلیت (نوعی دیگر از فیتوپلانکتون‌ها)، این نشانه‌ها را از خودشان به جا نمی‌گذارند و با این وجود، DNAشان سالم می‌ماند”.
بررسی‌های وی حاکی از این بود که تجمعات شلوغ فیتوپلانکتونی در دریای سیاه، تغییرات فاحشی را طی هزاره گذشته از سر گذرانده‌اند. از حدود ۵۰۰ سال پیش بدین‌سو، رشد جمعیت دیاتوم‌ها نشان از افزایش سطح سیلیکات‌های محلول در آب دریا می‌داد. تیم WHOI همچنین متوجه شدند که از حدود ۶۵۰ سال پیش به این طرف، بقایای DNA دینوفلاگلیت‌ها رو به فزونی گذاشته است. هر دوی این تغییرات، به معنی رشد منابع مغذی آب دریا در نتیجه‌ی رشد فعالیت‌های انسانی این ناحیه، شامل جنگل‌زدایی و گسترش کشاورزی در گذشته است. اما جالب اینجاست که همین فعالیت‌های انسانی طی سالیان نه‌چندان دور – که احداث سد را هم این دفعه شامل می‌شده – آمار DNA مربوط به دیاتوم‌ها را دوباره به شدت کاهش داد.
قطعه نهایی این پازل هم با مدل‌سازی از پیشینه این دریا توسط ید کاپلان (Jed Kaplan)، دانشمند مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان سوئیس، فراهم آمد. کاپلان طی این شبیه‌سازی، رشد زمین‌های پاک‌سازی‌شده گرداگرد کرانه‌های دانوب را ― که به تبع رشد جمعیت و شکوفایی روبه‌رشد فناوری‌های زراعی طی ۷۰۰۰ سال گذشته رخ داده بود ― مورد بررسی قرار داد. یافته‌های او توافق چشمگیری با نتایج حاصل از بررسی‌های پیشین داشت: یعنی بررسی آمار نسبی گرده‌افشانی مراتع در قیاس با درختان و همچنین ظهور ناگهانی رسوبات زغال در این منطقه، از زمان شروع پاک‌سازی درختان به روش سوزاندن اراضی پیرامون رودخانه. همه این نشانه‌ها حکایت از رشد توأمان جنگل‌زدایی و کشاورزی طی هزاره اخیر دارد.
طبق این مدل، جنگل‌زدایی از نواحی پایین‌دست دانوب، طی هزار سال گذشته و خصوصاً از ۵۰۰ سال پیش، روندی رو به رشد را تجربه کرده است. اما جنگل‌زدایی از کرانه‌های غربی رودخانه و به دور از دریای سیاه، به علت سلطه فزاینده امپراطوری روم، همیشه قابل توجه بوده است. به‌گفته گویسان، “قصه ما از بررسی نحوه ایجاد دلتای رود دانوب در کرانه‌های دریای سیاه آغاز شد؛ اما نشانه‌هایی که به دست آمد، حکایت از قصه تغییر کاربری این زمین‌ها، و نهایتاً تغییر اکوسیستم کل دریا کرد”.
به اعتقاد نویسندگان این پژوهش، قابلیت تعریف خطوط اصلی ماجرا و تمیز دادن عوامل طبیعی از مصنوعی، نقش مهمی در درک چرخه‌های بیوژئوشیمیایی و مدیریت اکوسیستم‌های دریایی دارد. این کار، مستلزم تشخیص و معرفی پدیده‌های طولانی‌مدت زیست‌محیطی در یک منطقه است. گویسان می‌گوید: “اجداد ما، خط سیر اصلی داستان را مدت‌های مدیدی‌ست که در دریای سیاه عوض کرده‌اند و با این کارشان احتمالاً مدت‌ها پیش‌تر از آنکه حتی فکرش را بکنیم، سایر دریاهای همجوار را هم با مواد مغذی‌ای که ناخواسته از خاک‌های حاصلخیزشان جدا می‌شده، بارور کرده‌اند”.
با این‌همه، دلتای دانوب همچنان سکونت‌گاه پرآب و پویایی‌ست که از صدها گونه پرنده و ماهی میزبانی می‌کند. گویسان می‌افزاید: “[دلتای دانوب]، قطعه‌زمینی منحصربفرد، خوش‌یمن، ثمربخش و برای عده بیشماری از موجودات زنده، مهم است. چیزی که مرا به تعجب واداشته این است که ما بخش اعظمی از این تنوع زیستی را مدیون پیشینه اقدامات خودمان در عوض کردن طبیعت‌ایم”.
۱- بریده‌ای از عکس Ed Kashi، از کانال اصلی ِ دلتای رود دانوب / منبع: Corbis
۲- نقشه‌ای از حوزه آبگیر رود دانوب، که با خط سفید از نواحی پیرامون جدا شده است. مسیر رود، با خط آبی و دلتای آن با رنگ سبز مشخص شده است. دایره ریز و سفیدرنگ میانه دریای سیاه، محل نمونه‌گیری تیم دانشمندان WHOI را به‌منظور انجام این تحقیق، نشان می‌دهد / منبع: Liviu Giosan, Woods Hole
Oceanographic Institution; Stefan Constantinescu, University of Bucharest
