حين تقذف فقاعات البحر الطحالب السامة إلى الهواء

على بعض السواحل، تأتي الازدهارات الطحلبية الضارة ومعها مشكلة صحية عامة: تزايد البلاغات عن تهيّج الجهاز التنفسي لدى من يعيشون أو يعملون بجوار البحر. ومن المتهمين بذلك طحلب دقيق هو Ostreopsis cf. ovata. فقد ظل يزدهر على شواطئ البحر المتوسط منذ أكثر من 20 عامًا، واستقر مؤخرًا على ساحل الأطلسي، مع أول تفشٍّ موثَّق في خليج بسكاي عام 2021. تصنع خلاياه سمومًا قوية تذوب في ماء البحر، لكن ضوء الشمس والبكتيريا يحللانها بسرعة.

من المعروف أن السموم الذائبة تصل إلى الهواء. أما ما إذا كانت الجسيمات — خلايا كاملة أو أجزاء منها — تحمل السموم أيضًا، فكان مجهولًا.

خلايا في هواء الشاطئ

خلال ازدهار لطحلب Ostreopsis في يوليو 2025، على شاطئي إيرومارديي (Erromardie) وماياركو (Mayarco) في سان جان دو لوز، على ساحل الباسك الفرنسي، نصب الفريق جهازًا لأخذ عينات الهواء على بُعد 20 مترًا من خط الشاطئ وقت المد. وفي ثلاثة أيام من أخذ العينات، التقط الجهاز بانتظام خلايا Ostreopsis سليمة ومكسورة. وإذا افترضنا أن الإنسان يتنفس مترًا مكعبًا من الهواء في الساعة، فهذا يعني استنشاق ما يصل إلى نحو عشرين خلية في الساعة لرواد الشاطئ والعاملين في السواحل والسكان.

النفث الصادر عن فقاعة تنفجر

رذاذ البحر هو الجسر الرئيسي بين المحيط والغلاف الجوي. تنتزع الرياح قطرات من قمم الأمواج، والفقاعات التي تنفجر على السطح تقذف نوعين من القطرات. أولًا، يتحطم الغشاء الرقيق الذي يغطي الفقاعة إلى قطيرات دقيقة. ثم ينهار التجويف المفتوح في غضون أجزاء من الألف من الثانية، ويطلق قاعه إلى الأعلى نفثًا سريعًا ورفيعًا يتفتت إلى قطرات نفث أكبر.

كانت التجارب على البكتيريا والجسيمات البلاستيكية الدقيقة قد أظهرت أن قطرة النفث الأولى غالبًا ما تكون أغنى بالجسيمات من الماء — بما يصل إلى عدة مئات من الأضعاف. والتفسير المعتاد هو تأثير سطحي: الفقاعة الصاعدة تكنس الجسيمات العالقة بجلدها. لكن هذا التفسير لا يوضح كيف ينتهي المطاف بخلايا كبيرة مثل Ostreopsis، التي يبلغ قطرها نحو 35 ميكرومترًا، في قطرات قطرها من 100 إلى 800 ميكرومتر.

A: جهاز أخذ عينات الهواء على الشاطئ. B: الطرق الثلاث التي يصنع بها البحر الرذاذ. C: تجويف فقاعة ينهار. D: نفث يتفتت في مزرعة من Ostreopsis (النقاط الداكنة خلايا). E: القطرة الأولى تحت المجهر، وفيها عدة خلايا سابحة. — الشكل 1، Figà Talamanca وآخرون (2026)، arXiv:2610.29719، CC BY 4.0.

فقاعة واحدة في كل مرة

أطلقت إليترا فيغا تالامانكا (Elettra Figà Talamanca) وجولييت بيير (Juliette Pierre) وهيلين دو ماليبراد (Hélène de Maleprade)، من معهد جان لو رون دالمبير (جامعة السوربون والمركز الوطني للبحث العلمي، باريس)، بالتعاون مع علماء محيطات من فيلفرانش سور مير ومعهد فلاندرز البحري، فقاعات منفردة في مزارع طحلبية، وصوّرن النفوث بسرعة تصل إلى 40,000 إطار في الثانية تحت ضوء أحمر، والتقطن القطرة الأولى على شريحة زجاجية لعدّ الخلايا تحت المجهر.

كان موضوع الاختبار الرئيسي طحلبًا غير ضار من المياه العذبة، مدروسًا جيدًا، هو Chlamydomonas reinhardtii، ويبلغ قطره نحو 8 ميكرومترات. نوّعت الباحثات حجم الفقاعة، والعمق الذي تصعد منه، وتركيز الطحالب على مدى أربع رتب من الحجم، ثم أضفن ثلاثة أنواع بحرية مختلفة الأحجام والأشكال.

نظامان

• القطرة الأولى تلتقط الطحالب دائمًا، من صفر إلى ألف خلية.
• في الماء المخفف، تكون أغنى بنحو عشرة أضعاف من المزرعة، وهي قيمة قريبة مما قيس للجسيمات البلاستيكية الدقيقة — وهو رقم حُصل عليه على الطحلب الصغير من المياه العذبة المستخدم كنموذج. أما الأنواع البحرية الكبيرة، ومنها Ostreopsis، فقد قيست في ماء مزدحم أصلًا، وأعطت إثراءً أدنى بنحو عشرة أضعاف — في حدود الضعف الواحد أو أقل.
• في الماء المزدحم، ابتداءً من نحو 100,000 خلية لكل مليلتر، ينخفض الإثراء — أي كم مرة تكون القطرة أغنى بالطحالب من الماء — بحدة — وهو سلوك يقول الباحثون إنه لم يُرصد من قبل قط. وكلما كبرت الخلايا، حدث ذلك أبكر.
• السباحة لا تؤدي أي دور: الخلايا المثبّتة كيميائيًا والساكنة تصرفت بالطريقة نفسها، وتغيير طول أسواطها — الذيلين الشبيهين بالسوط اللذين تسبح بهما — لم يغيّر شيئًا. ولا يبدو أن القرب من سطح الفقاعة هو المفتاح.

خلايا تسبق النفث

جاءت الإجابة من الأفلام عالية السرعة لخلايا Ostreopsis داخل نفث. فبعض الخلايا تبدأ خارج الجزء من النفث الذي سيصبح القطرة الأولى — ثم تلحق به قبل أن ينفصل. فقلب النفث يرتفع أسرع من طرفه الذي تبطئه الجاذبية، فتتكدس الخلايا في الأعلى.

A–B: خلايا جرى تتبعها داخل نفث؛ المسارات الحمراء تدخل القطرة الأولى المقبلة (الشريط الرمادي) قبل انفصالها. C: في ظروف متطابقة، تكون الجسيمات البلاستيكية الدقيقة (يسارًا) أكثر تركيزًا بكثير في القطرة من الطحالب (يمينًا). — الشكل 3، Figà Talamanca وآخرون (2026)، arXiv:2610.29719، CC BY 4.0.

إن معاملة طرف النفث كخزان يملؤه هذا التدفق تعطي قانونًا بسيطًا. يتنبأ هذا القانون بإثراء يقارب 5، من دون أي معامل قابل للضبط — وهي رتبة المقدار الصحيحة لنموذج لم يُضبط فيه شيء، في حدود عامل اثنين من القياسات — ويفسر لماذا يمكن أن تكون القطرات الصغيرة جدًا شديدة الإثراء.

في الماء المزدحم، تمتلئ القطرة ببساطة. لكن الطحالب تتصرف كأنها أكبر بنحو عشرة أضعاف من أجسامها، ولا يزال سببها الفيزيائي مجهولًا. أما الجسيمات البلاستيكية الدقيقة من الحجم نفسه فلا تتشبّع: ففي ظروف متطابقة، كانت القطرة أغنى بـ3.4 أضعاف من الماء في حالة الجسيمات البلاستيكية، لكنها أفقر بـ25 ضعفًا (إثراء 0.04) في حالة الطحالب.

طريق للسموم عبر الجسيمات

تُظهر الدراسة أن رذاذ البحر يستطيع رفع خلايا Ostreopsis السامة الكاملة إلى الهواء، وهو مسار جسيمي محتمل للسمّية المنقولة جوًا أثناء الازدهارات. أما مقدار ما يضيفه ذلك إلى السموم الذائبة فهو السؤال التالي، إلى جانب دور الأنواع الأخرى من قطرات الرذاذ.