علوم البيئة [٤١–٥٠ من ٨٨ خبر]

  • الإنسان يؤثر في أنماط سقوط الأمطار
    فايقة جرجس حنا · ٢٧ نوفمبر ٢٠١٣

    وفقًا لدراسة جديدة قام بها علماء مختبر «لورانس ليفرمور الوطني» تتغير مواقع سقوط الأمطار وشدة هطولها حول العالم. وتذكر الدراسة أن هذه التغيرات الملحوظة تتأثر بأنشطة الإنسان بشكل مباشر، فلم يعد تفسيرها قاصرًا على التغيرات الطبيعية وحدها؛ حيث يتأثر توزيع الأمطار بانبعاثات الاحتباس الحراري والغازات المسببة لتآكل طبقة الأوزون من خلال آليتين؛ الأولى: أن ارتفاع درجة الحرارة من المتوقع أن يجعل المناطق الرطبة أكثر رطوبة، والمناطق الجافة أكثر جفافًا؛ الأمر الذي يُطلق عليه التغير الديناميكي الحراري، والثانية: أن التغيرات التي تطرأ على أنماط الدوران في الغلاف الجوي سوف تدفع بمسارات الأعاصير والمناطق الجافة شبه الاستوائية نحو الأقطاب. ولا يمكن تعليل حدوث هاتين الآليتين في وقت واحد في ضوء التغيرات الطبيعية، وإنما يمكن إرجاعها إلى المؤثرات الخارجية مثل زيادة غازات الصوبات الزراعية. وكانت توقعات النموذج المناخي قد قُورنت بالملاحظات العالمية الصادرة عن المشروع العالمي لرصد المناخ التهطالي الذي امتد ٣٣ عامًا، ووجد فريق البحث أن التغيرات الطبيعية مثل تلك الناجمة عن ظاهرتي النينو والنينا لا تعلل التغيرات في أنماط هطول المطر العالمي؛ فالتقلبات الطبيعية في المناخ يمكنها أن تؤدي إلى تغيرات إما في شدة الهطول أو في الاتجاه نحو الأقطاب، وليس كلاهما معًا؛ مما يوضح أن الإنسان والأنشطة التي يمارسها هما السبب وراء هذه الأنماط الجديدة لسقوط الأمطار.

  • كيف يعرف الحمام الزاجل طريقه؟
    مها زاهر · ١٢ نوفمبر ٢٠١٣

    تتعرف الطيور على الاتجاهات عن طريق المجالات المغناطيسية للشمس والأرض، فتتمكن من تحديد اتجاه طيرانها سواء للشمال أو الجنوب، ولكن اختلف العلماء في تفسير قدرة الطيور، خاصة الحمام الزاجل، على تعرُّف خريطة موطنها، والوصول إليه بدقة شديدة. وقد أظهرت دراسات سابقة عجْز الحمام عن تحديد طريقه أو الوصول إلى أهدافه إذا فقد حاسة الشم. وجاءت دراسة بمعهد «ماكس بلانك لعلم الطيور» بألمانيا لتؤكد على قدرة الحمام الزاجل على استنشاق المواد المحمولة بالهواء، والتعرف على الروائح التي تهب مع الرياح ليحدد خريطة طيرانه وفقًا لنسب هذه المواد في الجو. وبالفعل قام الباحثون بالمعهد بجمع تسعين عينة من الهواء بالقرب من سقيفة لتربية الحمام بجنوب ألمانيا، وكشف تحليل هذه العينات عن نسب مختلفة لبعض المواد العضوية المتطايرة والمحمولة بالجو وفق اتجاهات معينة. ويفترض الباحثون أن الحمام يتعرف على هذه النسب من المواد الموجودة في موطنه، ويستنشقها أثناء طيرانه بعيدًا عنه؛ فيحدد الاتجاه الذي عليه أن يسلكه، والمسافة التي عليه اجتيازها للوصول إلى هدفه. وبإدخال هذه البيانات الجوية الحقيقية إلى نموذج رياضي، تمكَّن الحمام الافتراضي من الوصول إلى أهدافه فقط باعتماده على معرفته بالروائح وتركيبها الكيميائي، واختلاف توزيعها حسب اتجاهات الرياح.

  • الثدييات تتحول إلى أقزام بفعل الاحترار العالمي
    مها زاهر · ٦ نوفمبر ٢٠١٣

    حذَّرت دراسة لفريق من علماء الأحياء القديمة بجامعة «ميشيجان» من احتمال تعرُّض حجم الإنسان والثدييات — بشكل عام — للانكماش بفعل ارتفاع درجات الحرارة العالمي. وقد اكتشف العلماء من دراسات سابقة تراجُع حجم بعض أنواع الثدييات في فترة الحد الحراري الأقصى الپاليوسيني الإيوسيني، والتي استمرت لحوالي ١٦٠ ألف عام منذ ٥٥ مليون سنة، وارتفعت حرارة كوكب الأرض فيها من ٩ إلى ١٤ درجة فهرنهايت. وبعد فحص بعض الحفريات القديمة لأسنان وفك بعض الرئيسيات والحافريات، اكتشف علماء جامعة «ميشيجان» في هذه الدراسة انكماش حجم الثدييات كذلك أثناء فترة الحد الحراري الأقصى الثانية، والتي وقعت منذ ٥٣ مليون عام؛ حيث ارتفعت حرارة كوكب الأرض حوالي ٥ درجات فهرنهايت، واستمرت لمدة تتراوح من ٨٠ ألف سنة إلى ١٠٠ ألف سنة. وقد انخفض حجم بعض الثدييات — مثل أحد أنواع الحصان المندثرة — بنسبة ٣٠٪ في فترة الحد الحراري الأقصى الأولى، بينما انخفضت في الفترة الثانية بنسبة ١٩٪، وكذلك انخفض حجم أحد الحافريات القديمة بنسبة ٢٠٪ في الفترة الثانية، وأحد الرئيسيات بنسبة ٨٪، مما يؤكد على علاقة السبب والنتيجة التي تربط ارتفاع درجات الحرارة العالمي ونسبها وتعرُّض الثدييات للتقزيم. ويُرجِّح الباحثون أن الحيوانات تكيَّفت على نقص القيمة الغذائية للنباتات بفعل ارتفاع نسب غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو.

  • طرق للصيد تزيد من أعداد الحيوانات
    مها زاهر · ٣ نوفمبر ٢٠١٣

    قد يبدو من غير المنطقي أن يؤدي صيد الحيوانات إلى زيادة أعدادها بدلًا من تناقصها، إلا أن دراسة بمعهد «ستانفورد وودز لعلوم البيئة» عن طرق السكان الأصليين بأستراليا في صيد حيوان الورل أثبتت أن أسلوب حَرْق رُقع من مساحات الشجيرات الصغيرة أدت إلى تضاعف عدد الحيوانات في تلك المساحات. ويمثل الورل — الحيوان الزاحف الصحراوي الذي قد يصل طوله إلى ثلاثة أمتار ووزنه إلى ستة كيلومترات — حوالي ٤٠٪ من غذاء قبيلة المارتو، التي تقوم بصيده من الحفر الصغيرة التي تنكشف بعد حرق الشجيرات الصغيرة. ويعتقد الباحثون أن الزيادة في أعداد حيوانات الورل في الرُّقع التي يتم فيها الحرق والصيد — بشكل كثيف — ترجع إلى أن حرق أجزاء من المساحات الصغيرة في أوقات مختلفة يخلق مزيجًا من البيئات في مراحل مختلفة من التعافي؛ مما يؤدي إلى التنوع في الكائنات التي يتغذى عليها الورل، وبالتالي يزدهر ويتكاثر. وتشير الدراسة إلى اندثار بعض أنواع الكائنات الصحراوية في منتصف القرن الماضي عندما كان السكان الأصليون مضطهدين، بحيث تم تهجيرهم من أراضيهم؛ وبالتالي قل الصيد فيها. وتخلص الدراسة إلى أنه بالإمكان تعايُش الإنسان والحيوان مع ممارسة الأنشطة الإنسانية والحفاظ على البيئة والتنوع البيئي للكائنات، شريطة تنظيم وإدارة النظم البيئية.

  • بحيرة تحول الكائنات الحية إلى تماثيل محنطة
    مها زاهر · ٨ أكتوبر ٢٠١٣

    حظ سيئ يسوق الطيور إلى مياه بحيرة ناترون بشمال تنزانيا بشرق أفريقيا فتتحول سريعًا إلى مومياوات متكلسة. وبحيرة ناترون بحيرة هادئة ضحلة مالحة شديدة القلوية، تتصل بعيون المياه الدافئة فتصل درجة الحرارة بها إلى ستين درجة مئوية. وترجع قلوية مياه البحيرة إلى وجود العديد من الأملاح؛ منها كربونات الصوديوم التي كان يستخدمها قدماء المصريين في تحنيط المومياوات. ويرجع توفر هذه الأملاح إلى قرب البحيرة من بركان «أولوينيو لنجاي» الوحيد من نوعه في العالم الذي يبث حممًا من أملاح الكربونات. وقد عُثر على جثث الطيور والوطاويط متحجرة ومحفوظة بشكل جيد، وتغطيها طبقة رقيقة من الأملاح، وفي أوضاع مختلفة على أطراف البحيرة كما لو كانوا سقطوا وانتُشلوا من وعاء ملئ بالأسمنت. وبالرغم من بيئة البحيرة القاسية والطاردة للأحياء، إلا أنها تسع لنوع معين من أسماك البلطي الذي تكيَّف على قلوية المياه، كما تحوي أنواعًا من الطحالب والكائنات الدقيقة. وتجتذب البحيرة بهدوئها وبُعد الحيوانات عنها أسرابًا من نوع من طيور البشروش الصغير أو الفلامينجو تصل إلى مليوني طائر؛ ليبني أعشاشه ويتوالد على جزر الملح التي تتكون عند انخفاض مستوى المياه.

  • دوامات المياه كالثقوب السوداء في المحيط
    مها زاهر · ٢ أكتوبر ٢٠١٣

    تمكن علماء جامعة «ميامي» الأمريكية، بالتعاون مع علماء المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا بزيورخ، من الكشف عن خصائص وحركة دوامات المياه بالمحيطات، ولأول مرة وَضْع قياسٍ لحدودها وتأثيرها البيئي. وقد خرج الباحثون من قراءة لسلسلة من خرائط الأقمار الصناعية بطريقة حسابية جديدة توضح الحدود الدوارة الفاصلة لهذه الدوامات وحركة المياه بها. وكشفت النماذج الرياضية أن بعض الدوامات الضخمة تتصف ببعض خصائص وسلوك الثقوب السوداء في الفضاء، من حيث إنها لا تسمح بتسرب حتى الماء من داخلها. وتجتذب الثقوب السوداء كل ما يقترب منها بما في ذلك الضوء وتبتلعه، ولكن عند مسافة معينة يقترب الضوء من الثقب الأسود ولا يدخله، ولكنه ينثني ويظل يدور حول الثقب بشكل مستمر. وقد حدد العلماء من خلال هذا الأسلوب الحسابي الجديد سبع دوامات متماسكة في جنوب المحيط الأطلنطي، بالقرب من الطرف الجنوبي لقارة أفريقيا، تنقل نفس كتلة المياه عبر المحيط لمدة قد تصل إلى عام، وهي بذلك تطابق سلوك الضوء بالقرب من الثقوب السوداء في الفضاء. وتتحرك دوامات المياه التي قد يصل قطرها إلى ١٥٠ كيلومترًا ككتل مائية ثابتة تحمل معها الكائنات البحرية، وتنقل كميات من المياه الدافئة والمالحة عبر المحيط من الجنوب إلى الشمال. وتلعب الدوامات من خلال هذه الحركة دورًا بيئيًّا هامًّا يؤثر على مناخ الأرض، ويخفف من التأثير السلبي لذوبان الجليد بالبحار. ويأمل العلماء أن تؤدي هذه الدراسة إلى الكشف عن كثير من الألغاز البيئية الخاصة بالمحيطات، خاصة أنماط التلوث البيئي والتغيرات المناخية.

  • بطارية من الميكروبات لتوليد الكهرباء
    مها زاهر · ٢٤ سبتمبر ٢٠١٣

    استطاع فريق من المهندسين بجامعة «ستانفورد» ابتكار بطارية حيوية تستخدم نوعًا من الميكروبات لتوليد الكهرباء أثناء هضمها للبقايا العضوية في المصارف ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، وكذلك في البحيرات ومياه الشواطئ حيث يتم التخلص من الأسمدة والمخلفات العضوية. وتتواجد تلك الميكروبات في الطبيعة في البيئات الخالية من الهواء؛ حيث تستخرج غذاءها من التفاعل مع أكسيد المعادن وتُحوِّله إلى وقود حيوي. ويبدو تصميم البطارية بسيطًا وفعالًا في آن واحد؛ حيث يحتوي على قطبين: الأول سالب والآخر موجب. وتتعلق مستعمرات من الميكروبات التي كونت ما يشبه السلوك النانوية للتخلص من الإلكترونات الفائضة بالقطب السالب، وكلما تناولت الميكروبات المواد العضوية وحوَّلتها إلى إلكترونات تنقلها خيوط الكربون المتدلية بالقطب السالب إلى القطب الموجب المصنوع من أكسيد الفضة. ويقدر الباحثون أن هذه البطارية يمكنها استخراج حوالي ٣٠٪ من الطاقة المحتملة المختزنة في المخلفات السائلة، وهو ما يعادل كفاءة الخلايا الشمسية في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة، كما أن هذا الابتكار عند تعميمه يمكن أن يتحول إلى محطات صغيرة لمعالجة مياه الصرف التي تكلف الدول المتقدمة حوالي ٣٪ من طاقتها الكهربائية.

  • تأرجح الأرض حول محورها يوفر الغذاء للكائنات في المحيطات
    مها زاهر · ١٩ سبتمبر ٢٠١٣

    تتذبذب الأرض أثناء دورانها حول محورها، ويتغير اتِّجاه ميلها في دورة تبلغ حوالي ٢٦ ألف سنة. وتدفع هذه الحركة إلى انبثاق مياه المحيط الأطلنطي العميقة عند خط الاستواء إلى السطح بشكل منتظم كل ٢٣ ألف سنة. ومع تدفق الماء المفتقر إلى النيتروجين نحو السطح تتمكن الطحالب من امتصاص النيتروجين من الهواء وتحويله إلى شكل يمكن للكائنات البحرية تثبيته حيويًّا. وتضمن هذه العملية سلامة النظام البيئي للمحيط الذي يؤثر بدوره على وفرة مصايد الأسماك وصحة النظام المناخي للأرض. وقد وجد فريق من علماء جامعة برينستون الأمريكية بالتعاون مع المعهد السويسري للتكنولوجيا بزيورخ ترابطًا بين حركة تأرجح الأرض أثناء دورانها حول محورها وبين قدرة الكائنات الحية بالمحيطات على تثبيت النيتروجين على مدى ١٦٠ ألف عام ماضية. وبقياس مقدار نوعين من النيتروجين ونسبة أحدهما إلى الآخر في قشور بعض الكائنات البحرية الموجودة في رواسب بحر الكاريبي؛ تمكَّن العلماء من تتبُّع التغيرات التي طرأت على تثبيت النيتروجين الحيوي في شمال المحيط الأطلنطي وارتباطها بتاريخ دورات حركة تأرجُح الأرض. ومن ناحية أخرى لم يجد العلماء أية علاقة بين نسب تثبيت النيتروجين وبين تغيُّرات درجات الحرارة ونسب عنصر الحديد المسجَّلة تاريخيًّا؛ مما يثبت أن انبثاق المياه من الأعماق إلى السطح نتيجة لتأرجح الأرض هو العنصر المسئول عن توفير النيتروجين للكائنات البحرية وثبات وصلابة النظام البيئي للمحيط بالرغم من التغيرات المناخية التي تطرأ عليه.

  • الثورة الصناعية وراء ذوبان الأنهار الجليدية بجبال الألب
    مها زاهر · ١٢ سبتمبر ٢٠١٣

    تحير علماء المناخ والبيئة في تفسير ظاهرة انحسار جليد جبال الألب أثناء القرن التاسع عشر بالرغم من انخفاض متوسط درجات الحرارة في القارة الأوروبية في نفس الفترة. وقد كان حجم الأنهار الجليدية بجبال الألب بنهاية العصر الجليدي الصغير الذي بدأ في القرن الثالث عشر وانتهى في منتصف القرن التاسع عشر ضعف حجمها الحالي. فقد ذاب الجليد بمقدار كيلومتر واحد في المتوسط في الفترة بين عامي ١٨٦٠ و١٩٣٠، بينما انخفضت درجة الحرارة حوالي درجة واحدة مئوية في المتوسط خلال نفس الفترة. ويدفع فريق من علماء جامعة إنسبروك النمساوية في دراسة جديدة أن السناج أو الكربون الأسود الناتج عن الاحتراق غير الكامل للفحم واستخدامه كوقود في المصانع والمحركات البخارية إبان الثورة الصناعية في أوروبا في القرن التاسع عشر هو المسئول عن ذوبان جليديات جبال الألب في تلك الفترة. فقد وجد الباحثون كميات كبيرة من السناج في عينات جليدية جوفية من منطقتين في جبال الألب، مما يرجح أن السناج لوث طبقات الثلج الحامية التي غطت الأنهار الجليدية ورفع درجة حرارتها فذابت وانكشفت الأنهار الجليدية لأشعة الشمس فبدأت في الذوبان كذلك. ويوصي الباحثون بدراسة تأثير الكربون الأسود على الجليديات في أقاليم أخرى مثل الهيمالايا في العصر الحالي.

  • الجرافين بديل البلاتين في الخلايا الشمسية
    مها زاهر · ٢٦ أغسطس ٢٠١٣

    قام فريق من علماء جامعة ميشيجان للتكنولوجيا بتطوير أقطاب من الجرافين ثلاثي الأبعاد لاستخدامها بديلًا لعنصر البلاتين باهظ الثمن في الخلايا الشمسية. ويتكون الجرافين ثلاثي الأبعاد من خلال تفاعل كيمائي بين أكسيد الليثيوم وأحادي أكسيد الكربون الذي ينتج كربونات الليثيوم بالإضافة إلى الجرافين الذي يشبه في تكوينه قرص العسل. ويتميز هذا النوع من الجرافين بكفاءته في التوصيل والتحفيز؛ ومن ثَمَّ يصلح لتخزين الطاقة وتحويلها، كما تتميز عملية تكوينه بسهولتها وبرخص تكلفتها. وفي التجربة تمكنت الأقطاب المصنوعة من الجرافين ثلاثي الأبعاد من تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بنسبة ٧٫٨٪ بالمقارنة بالخلايا الشمسية التي تَستخدم معدن البلاتين التي تُحوِّل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بكفاءة قدرها ٨٪. وبذلك يمكن توفير قدر كبير من تكلفة إنتاج الخلايا الشمسية عند استخدام الجرافين ثلاثي الأبعاد بدلًا من البلاتين الذي تُقدر الأوقية منه بحوالي ١٥٠٠ دولار.