حدث أول تنظيف بيئي في العالم قبل 400 مليون سنة

أحد أكبر التحديات البيئية اليوم هو معالجة الأرض الملوثة بالعناصر السامة من النشاط الصناعي ، مثل الزرنيخ والأنتيمون والتنغستن.

ولكن يمكن جلب هذه العناصر نفسها إلى سطح الأرض من خلال العمليات الطبيعية مثل فقاعات الينابيع الساخنة. لذلك من المهم أن نفهم كيف تم التعامل معهم من قبل البيئة قبل ظهور البشر. يُظهر لنا موقع في أبردينشاير في اسكتلندا مشهور بالحياة الأحفورية المبكرة التي احتفظت بها الينابيع الساخنة كيف يمكن أن يحدث ذلك.

تم العثور على بعض من أكثر النباتات المتحجرة المحفوظة جيدًا في العالم في Rhynie ، غرب أبردين ، في رواسب يعتقد أنها أتت من أقدم نظام بيئي للأرض في العالم.

تم الحفاظ على النباتات المفصلة بشكل رائع – وكذلك العناكب والحشرات والفطريات وغيرها من أشكال الحياة – هناك بواسطة الينابيع الساخنة منذ حوالي 410 مليون سنة. هذه بعض أقدم النباتات المتحجرة المعروفة ، لذا فهي مهمة فيما يمكن أن تخبرنا به عن تطور النبات.

لكن تلك الينابيع الساخنة قدمت أيضًا عناصر كانت سامة لمعظم أشكال الحياة. يُظهر بحثنا الأخير كيف أن المعادن المترسبة بين النباتات استخرجت المعادن السامة من مياه الينابيع وقللت من تأثيرها على البيئة.

المعادن والمعادن السامة

كانت النباتات في Rhynie مغطاة بمعدن السيليكا ، الذي يترسب حول الينابيع الساخنة. في المواقع السياحية مثل أيسلندا ونيوزيلندا ومنتزه يلوستون الوطني في الولايات المتحدة ، تشارك البكتيريا الموجودة في الماء في إنتاج رواسب السيليكا هذه ، وكان من الممكن أن يكون هذا هو نفسه في Rhynie.

بالإضافة إلى السيليكا ، تحتوي الحفريات على معادن معينة بما في ذلك البيريت (كبريتيد الحديد ، ما يسمى بالذهب الأحمق) وأكاسيد المنغنيز وأكاسيد التيتانيوم. هذه المعادن ، التي تنتجها البكتيريا وأشكال الحياة الأخرى ، من شأنها أن تمتص المعادن السامة.

البايريت ، الذي تشكله البكتيريا ، يمتص الزرنيخ من مياه الينابيع. أكاسيد المنغنيز ، التي تترسبها الفطريات عادة ، تمتص الزرنيخ أيضًا. أكاسيد التيتانيوم ، التي تشكلت بشكل خاص حول بقايا النباتات المتحللة ، تمتص التنجستن والأنتيمون.

لذلك ، شكلت المعادن الناتجة عن النشاط البيولوجي فيما بينها المصادر الرئيسية للسمية. تُظهر الأدلة من Rhynie كيف ساعدت العمليات الطبيعية في تنظيف البيئة منذ أن استعمرت الحياة الأرض لأول مرة.

سحر الفطر

عادةً ما تتضمن حلولنا للمشاكل البيئية التي من صنع الإنسان ، مثل التلوث من الصناعة والتعدين ، مجموعة من المعالجات الكيميائية. لكن الأسلوب “الطبيعي” المثير هو تقنية المعالجة الفطرية ، حيث تركز الفطريات وتخزن العناصر الملوثة في مادتها.

يمكن أن تكون الفطريات شديدة المرونة ، ويمكن أن تتكيف بسرعة مع المواد التي نعتبرها سامة. تتمثل إحدى الإستراتيجيات في حصاد الفطريات التي تعيش على التعدين أو النفايات الصناعية والتي تميل إلى التعامل معها ، ثم استخدام الفطريات لتنظيف النفايات في مواقع المشاكل الأخرى. بهذه الطريقة ، يمكن استخدام الفطريات لاستعادة الأراضي الملوثة بالمعادن الضارة.

يقول عالم الأحياء Merlin Sheldrake ، في كتابه Entangled Life لعام 2020 الحائز على جائزة: “الفطريات هي بعض من أفضل الكائنات الحية المؤهلة للمعالجة البيئية … تم ضبطها على مدى مليار سنة من التطور.”

التطور هو كلمة مفتاحية هنا. النظام البيئي (النباتات والحيوانات وموائلها ، بما في ذلك المعادن) لا “ينوي” تنظيف المواد الكيميائية السامة كما يفعل البشر. ومع ذلك ، من المرجح أن تزدهر الحياة وتتكاثر في النظم البيئية التي تزيل المواد الضارة. مثلما يمكن اختيار فطريات معينة للمساعدة في التعامل مع الأراضي الملوثة ، فضل التطور الأنواع التي تكيفت مع التغيرات البيئية في الماضي الجيولوجي ، كما هو مذكور في Rhynie.

الأسئلة المتبقية

تشكلت الرواسب في هذا الموقع الجيولوجي الخاص من الينابيع الساخنة ، التي حافظت مياهها على الخلايا النباتية. ولكن نظرًا لأن الينابيع الساخنة التي شكلت رواسب Rhynie كانت غنية بالزرنيخ والأنتيمون والعناصر النزرة الأخرى ، فهناك عدم يقين بشأن مدى تمثيل هذه الأحافير للمجتمعات النباتية المبكرة.

قد يجادل العلماء بأن النباتات الموجودة في Rhynie يمكن أن تكون تكيفًا مع بيئة غير عادية كيميائيًا. لا توجد إجابة واضحة عما إذا كان الأمر كذلك ، لكن ملاحظاتنا تشير إلى أن النظام البيئي كان قادرًا على الاستجابة لكيمياء المياه ، وبالتالي فإن وجود هذه النباتات لم يكن بالضرورة غير طبيعي.

يمكن لزوار الينابيع الساخنة في نيوزيلندا وييلوستون اليوم رؤية القشور البرتقالية والصفراء التي تحتوي على الزرنيخ الضار والأنتيمون وما إلى ذلك ، وكذلك المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة ، لذلك تجذب الينابيع الاهتمام التجاري.

تحتوي الينابيع الساخنة في جميع أنحاء العالم أيضًا على عنصر تم تجاهله إلى حد كبير حتى وقت قريب: الليثيوم. توفر مياه الينابيع إمدادًا متجددًا لهذا العنصر الذي يعد حاليًا أساسيًا للبطاريات القابلة لإعادة الشحن – خاصة في المركبات الكهربائية ، والتي تعد ضرورية في السعي لتحقيق أهداف انبعاثات الكربون. لذلك قد يكون للينابيع الساخنة أكثر من دور في المساعدة على تنظيف البيئة.