اكتشف علماء الأحياء البحرية طريقة للاستفادة من كابلات الألياف الضوئية الممتدة في قاع المحيطات، وتحويلها إلى نظام مراقبة واسع النطاق لرصد الحيتان وتتبع تحركاتها، بما قد يساعد على حماية الأنواع المهددة بالانقراض وفهم التغيرات في أعدادها.
وتعتمد التقنية على استخدام الكابلات البحرية بوصفها ميكروفونات ضخمة تحت الماء، قادرة على التقاط الأصوات التي تصدرها الحيتان، بعد إجراء تعديلات محدودة على المعدات المستخدمة في تشغيلها.
كابلات الإنترنت تتحول إلى أجهزة استشعار تحت الماء
مراقبة الحيتان ( مصدر الصور: Wikimedia )
تعبر آلاف الكيلومترات من كابلات الألياف الضوئية قاع المحيطات، وتؤدي دورا أساسيا في الاتصالات الدولية ونقل البيانات. لكن علماء الأحياء البحرية يرون أن هذه البنية التحتية يمكن أن تخدم أيضا أغراضا بيئية، من خلال استخدامها لمراقبة الحياة البحرية.
وفي عام 2022، نجح فريق من جامعة كورنيل الأمريكية للمرة الأولى في استخدام كابل ألياف ضوئية لرصد الحيتان الزرقاء (Balaenoptera musculus) وحيتان الزعنفة (Balaenoptera physalus).
ويعد النوعان من أكبر الحيتانيات حجما، ويصدران أصواتا قوية منخفضة التردد تقل عن 100 هرتز.
تقنية تحول الكابل إلى ميكروفون عملاق
استخدم الباحثون تقنية تعرف باسم الاستشعار الصوتي الموزع (DAS)، وتعتمد على إرسال نبضات ليزر عبر كابلات الألياف الضوئية الموجودة في أعماق البحار، باستخدام معدات خاصة تحلل التغيرات الصوتية الدقيقة التي تحدث نتيجة الموجات الصوتية في المياه المحيطة.
وبهذه الطريقة، يتحول كابل الألياف الضوئية بأكمله إلى مستشعر مستمر، يستطيع جمع البيانات في الوقت الفعلي عبر مساحات بحرية واسعة.
وبعد تحديد المناطق التي تعيش فيها الحيتان الزرقاء وحيتان الزعنفة، استخدم الباحثون بيانات مواقع الكابلات لرسم خرائط توضح تحركات هذه الثدييات البحرية وتوزيع تجمعاتها.
صعوبة رصد الحيتان التي تصدر أصواتا أعلى ترددا
شجع نجاح التجربة العلماء على اختبار التقنية لرصد أنواع أخرى، من بينها الحوت مقوس الرأس (Balaena mysticetus) والحوت الصائب الشمالي الأطلسي (Eubalaena glacialis).
لكن النتائج كانت أقل فاعلية، لأن هذين النوعين يصدران أصواتا بترددات أعلى بكثير، تتراوح بين 150 و300 هرتز.
كما أن أصواتهما أقل شدة وتنتشر لمسافات أقصر في المياه مقارنة بأصوات الحيتان الأكبر التي تصدر ترددات منخفضة، ما يجعل التقاطها وتحليلها أكثر صعوبة.
كابلات ألاسكا تساعد على رصد الحيتان مقوسة الرأس
لم يتخل الباحثون عن الفكرة، ففي ربيع هذا العام، توجهت قائدة الفريق ليا بوفو إلى الساحل الشمالي لألاسكا، حيث حصلت من شركة Quintillion على إمكانية الوصول إلى أحد كابلات الاتصالات البحرية العميقة.
ومن بين تيرابايتات التسجيلات التي جمعت باستخدام تقنية الاستشعار الصوتي الموزع، تمكنت الباحثة من تأكيد وجود أصوات صادرة عن الحيتان مقوسة الرأس.
وأثبتت التجربة إمكانية استخدام التقنية لرصد هذه الحيتان، رغم أن حساسيتها لا تزال محدودة مقارنة بالأنظمة المتخصصة.
أداة إضافية لحماية الحيتان المهددة
يرى الباحثون أن تقنية الاستشعار الصوتي الموزع لا تتمتع حتى الآن بالحساسية الكافية لتحل محل أنظمة مراقبة المحيطات المتخصصة، التي تعتمد على مجموعات من الميكروفونات المغمورة تحت الماء.
لكن ليا بوفو وزملاءها يعتقدون أنها قد تصبح أداة إضافية مهمة لمراقبة الحيتان، خصوصا أنها تتيح الاستفادة من كابلات الاتصالات الموجودة بالفعل، دون الحاجة إلى إنشاء شبكة جديدة بالكامل من أجهزة الاستشعار.
وتوضح هذه الدراسة كيف يمكن تحويل البنية التحتية المستخدمة في الاتصالات العالمية إلى نظام متعدد الوظائف، يجمع بين نقل البيانات ومراقبة الحياة البحرية والمساعدة على حماية الأنواع النادرة.