گرم شدن اقیانوس‌ها تا سال ۲۱۰۰ باعث کوچک شدن اکثر نرم‌تنان دریایی می‌شود، اما برخی گونه‌ها رشد خواهند کرد

واکنش متابولیکی یک موجود دریایی به افزایش دمای آب، تعیین می‌کند که آیا آن موجود رشد می‌کند، کوچک می‌شود یا اندازه‌اش ثابت می‌ماند. هنگامی که دمای اقیانوس بالا می‌رود، نرخ متابولیسم موجودات خونسرد دریایی شتاب می‌گیرد و تقاضای پایه آنها برای اکسیژن افزایش می‌یابد. اگر یک گونه نتواند اکسیژن کافی را از آب گرم شده برای پشتیبانی از توده بدنی بزرگتر استخراج کند، حداکثر اندازه بالقوه آن به شدت محدود می‌شود. این تنگنای فیزیولوژیکی، سازوکار اصلی است که نحوه بازآرایی فیزیکی اکوسیستم‌های دریایی در طول قرن آینده را دیکته می‌کند و تغییر اساسی در معماری حیات اقیانوسی را تحمیل می‌کند. درک این آستانه متابولیکی برای پیش‌بینی بقای آینده شیلات جهانی حیاتی است.[6]

سال‌ها، اجماع علمی غالب بر این بود که این محدودیت اکسیژن منجر به کاهش جهانی اندازه بدن موجودات دریایی خواهد شد – پدیده‌ای که اغلب «قانون اندازه-دما» نامیده می‌شود. با این حال، یک مطالعه جامع جدید که در نشریه «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم» (PNAS) منتشر شده است، نشان می‌دهد که این کوچک شدن در تمام رده‌های جانوری یکسان نخواهد بود. محققان به رهبری دانشگاه لوییزیانا در لافایت (University of Louisiana at Lafayette) واکنش‌های فیزیولوژیکی نرم‌تنان دریایی مختلف را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که اگرچه اکثر آنها تا سال ۲۱۰۰ کوچک خواهند شد، اما زیرمجموعه‌ای متمایز از گونه‌ها در همان شرایط گرمایش، در واقع اندازه خود را افزایش خواهند داد.[1][4]

تیم تحقیقاتی برای مدل‌سازی مسیرهای آینده این موجودات، یک مجموعه داده عظیم را گردآوری کرد و نحوه پردازش اکسیژن توسط گونه‌های مختلف دوکفه‌ای‌ها و شکم‌پایان تحت تنش حرارتی را ارزیابی نمود. آنها با ادغام داده‌های فیزیولوژیکی با پیش‌بینی‌های اقلیمی، محدودیت‌های متابولیکی صدها گونه را نقشه‌برداری کردند. تیم تحقیقاتی دانشگاه لوییزیانا در لافایت در اعلامیه ۳ سپتامبر ۲۰۲۶ خود اظهار داشت: «تغییرات اقلیمی صرفاً موجودات دریایی را کوچک نخواهد کرد.» در عوض، معماری متابولیکی خاص هر گونه، ابعاد آینده آن را دیکته می‌کند و دهه‌ها فرضیات بوم‌شناختی کلی را که زیست‌توده دریایی را به عنوان یک متغیر واحد و یکنواخت در نظر می‌گرفتند، باطل می‌کند.[3][4]

این اعداد واگرایی شدیدی در مسیرهای تکاملی را نشان می‌دهند. طبق مدل‌ها، تقریباً ۷۵ درصد از گونه‌های نرم‌تن مورد تجزیه و تحلیل، تحت سناریوهای انتشار بالا مانند SSP۵-۸.۵، کاهش توده بدنی را تا پایان قرن ۲۱ تجربه خواهند کرد. برخی از این گونه‌های آسیب‌پذیر ممکن است کاهش متوسط اندازه خود را تا ۱۵ تا ۲۰ درصد ببینند. با این حال، ۲۵ درصد باقیمانده از گونه‌ها، ویژگی‌های متابولیکی از خود نشان دادند که به آنها اجازه می‌دهد اندازه بدن خود را در آب‌های گرم‌تر حفظ کرده یا حتی افزایش دهند و محدودیت‌های فیزیولوژیکی مورد انتظار که بر رقبای بوم‌شناختی آنها حاکم است را به چالش می‌کشند.[2][5]

این تغییر اندازه غیریکنواخت، مدل‌های موجود شبکه‌های غذایی دریایی را پیچیده می‌کند. شکارچیانی که به رده‌های اندازه خاصی از طعمه‌ها وابسته هستند، منابع غذایی سنتی خود را به طور اساسی تغییر یافته خواهند یافت. اگر یک گونه طعمه کلیدی ۱۵ درصد کوچک شود در حالی که شکارچی آن اندازه‌اش را حفظ کند، شکارچی باید انرژی بسیار بیشتری صرف کند تا مقدار بیشتری از طعمه‌های کوچکتر را مصرف کند. این پویایی، کارایی انتقال انرژی کل اکوسیستم را تغییر می‌دهد و به طور بالقوه منجر به کاهش ۱۰ تا ۳۰ درصدی در کل زیست‌توده در دسترس برای شکارچیان رأس هرم غذایی و شیلات تجاری می‌شود، حتی اگر تعداد کل موجودات منفرد ثابت بماند.[1][6]

این مطالعه، که همچنین از طریق آرشیو White Rose Research Online در دسترس است، محدودیت‌های اعمال قوانین بوم‌شناختی گسترده بر سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده را برجسته می‌کند. محققان تأکید می‌کنند که پیش‌بینی آینده شیلات تجاری به جای فرضیات کلی، نیازمند داده‌های فیزیولوژیکی خاص گونه‌ها است. کاهش یکنواخت ۱۰ درصدی زیست‌توده در تمام گونه‌ها تأثیرات اقتصادی قابل پیش‌بینی خواهد داشت، اما سناریویی که در آن برخی گونه‌های تجاری ۲۰ درصد کوچک می‌شوند در حالی که برخی دیگر رشد می‌کنند، نوسانات قابل توجهی را در بازده شیلات ایجاد می‌کند و مدیریت سهمیه‌ها را برای صنعت جهانی غذاهای دریایی ۱۵۰ میلیارد دلاری در دهه‌های آینده دشوار می‌سازد.[5][6]

همانطور که دمای اقیانوس‌های جهانی همچنان به سمت افزایش پیش‌بینی شده ۲.۰ تا ۳.۵ درجه سانتیگراد تا سال ۲۱۰۰ پیش می‌رود، کارایی متابولیکی حیات دریایی به محرک اصلی بقای بوم‌شناختی تبدیل خواهد شد. گونه‌هایی با مکانیسم‌های استخراج اکسیژن بسیار سازگار، بر چشم‌انداز جدید دریایی غالب خواهند شد. این تغییر احتمالاً به نفع برخی شکم‌پایان انعطاف‌پذیرتر نسبت به دوکفه‌ای‌های حساس‌تر خواهد بود و ترکیب گونه‌ای زیستگاه‌های ساحلی و آب‌های عمیق را به طور اساسی تغییر می‌دهد. این بازآرایی بوم‌شناختی، زیست‌شناسان دریایی را مجبور خواهد کرد تا استراتژی‌های حفاظتی را که در حال حاضر بر اندازه‌گیری‌های ثابت خط پایه اواخر قرن بیستم متکی هستند، بازنویسی کنند.[2][6]

مرحله بعدی این تحقیق شامل آزمایش این مدل‌ها در برابر مشاهدات دنیای واقعی در مناطق با گرمایش سریع، مانند دریای مدیترانه و خلیج مین (Gulf of Maine) خواهد بود. داده‌های جمع‌آوری شده طی دهه آینده تأیید خواهند کرد که آیا گونه‌هایی که پیش‌بینی می‌شود رشد کنند، در حال حاضر شروع به پیشی گرفتن از رقبای کوچک شونده خود کرده‌اند یا خیر. دانشمندان امیدوارند با ردیابی این تغییرات مورفولوژیکی در زمان واقعی، مدل‌های پیش‌بینی دقیق‌تری بسازند که بتوانند استراتژی‌های مدیریت انطباقی را برای اکوسیستم‌های دریایی آسیب‌پذیر، پیش از آنکه شدیدترین تأثیرات قرن ۲۱ به طور کامل آشکار شوند، هدایت کنند.[4][6]