استفاده از دوربین میکروسکوپ در تحقیقات دریایی به تحلیل میکروفسیل‌های دریایی و بازسازی شرایط زیست‌محیطی در طول تاریخ اقلیمی زمین کمک می‌کند.
اقیانوس‌ها نیروی تنظیم‌کننده و تثبیت‌کننده سیستم اقلیمی زمین هستند. آن‌ها حدود ۷۰ درصد از سطح زمین و ۹۵ درصد از زیست‌کره زنده را در بر می‌گیرند. همین ارقام به تنهایی نشان می‌دهند که درک اقیانوس‌های جهان و اهمیت عظیم علوم قطبی و دریایی برای تحقیقات اقلیمی و بسیاری از رشته‌های علمی دیگر چقدر ضروری است.
دانشمندان مؤسسه آلفرد وگنر، مرکز هلمهولتز برای تحقیقات قطبی و دریایی (AWI)، به کاوش در قطب‌ها، دریاها و اقلیم می‌پردازند. ما برای درک بهتر از این تحقیقات با دکتر الیور اسپِر، پژوهشگر دریایی و میکروپالئونتولوژیست از دپارتمان علوم زمین، گفتگو کردیم. پژوهش‌های این بخش با رمزگشایی داده‌های پنهان در اقیانوس‌ها، نگاهی به گذشته دارد تا تاریخ اقلیمی سیاره ما را بازسازی کند.
هیچ یک از دوربین ها در فروشگاه موجود نیست و بصورت سفارشی از چین در حدود دو هفته وارد می شود.
دکتر اسپِر، شما به‌عنوان یک پژوهشگر دریایی در حال مطالعه چه موضوعاتی هستید و هدف از کار شما به‌عنوان یک میکروپالئونتولوژیست چیست؟
ما میکروفسیل‌های دریایی (بازمانده‌های موجودات تک‌سلولی) را از ستون‌های آبی و رسوبات، هم در آزمایشگاه‌های میکروپالئونتولوژی دپارتمان علوم زمین در مؤسسه AWI و هم در مأموریت‌های دریایی مورد تحلیل قرار می‌دهیم. هدف ما تعیین ترکیب گونه‌های موجود در مجموعه‌های فسیلی است تا بتوانیم شرایط زیست‌محیطی گذشته، مانند دمای سطح دریا، گستره یخ‌های دریایی و میزان تولید اولیه در مناطق خاصی از اقیانوس‌های جهان را در طول تاریخ زمین بازسازی کنیم.
برخی از بخش‌های اقیانوس‌های جهان مناطق کلیدی در تأثیرگذاری و هدایت تغییرات در سیستم اقلیمی جهانی هستند. رسوبات دریایی این فرآیندها را از طریق تغییرات در فرآیندهای رسوب‌گذاری و تغییرات در موجودی بازمانده‌های زیستی، مانند فسیل جلبک‌ها و پوسته‌های ریز جانوران، ثبت می‌کنند. تحلیل تغییرات گذشته در زیست‌شناسی دریایی اطلاعاتی درباره میزان و تأثیر نفوذ اقیانوس‌ها بر سیستم اقلیمی ارائه می‌دهد.
علاوه بر این، سوابق رسوبی دریایی از تغییرات اقلیمی احتمالاً کامل‌تر از سوابق زمینی هستند (با فرسایش یا تغییرات کمتر)، زیرا محیط رسوب‌گذاری در اقیانوس‌ها پایدارتر بوده و ستون‌های رسوبی کمتر دچار اختلال می‌شوند.
چه ابزارها و تجهیزاتی، مانند دوربین میکروسکوپ، برای کار شما به‌عنوان یک پژوهشگر دریایی ضروری هستند؟
من علاقه زیادی به کار با تجهیزات پیشرفته و دقیق دارم. در آزمایشگاه‌های مؤسسه AWI، ما از انواع مختلف میکروسکوپ‌ها استفاده می‌کنیم. دوربین میکروسکوپ X به میکروسکوپ‌ها متصل می‌شود تا بخش‌های سخت میکروارگانیسم‌ها، مانند ساختارهای سیلیسی، کربناتی و دیواره‌های آلی، که از نمونه‌های آبی، رسوبات مدرن کف دریا و هسته‌های رسوبی قدیمی (عمدتاً از اقیانوس‌های قطبی) به‌دست آمده‌اند، را مشاهده و مستندسازی کنیم.
در طول ۱۵ سال فعالیت خود به‌عنوان یک پژوهشگر دریایی، از مدل‌های مختلف دوربین‌های میکروسکوپ X بر روی میکروسکوپ‌های مختلف به‌طور موفقیت‌آمیز استفاده کرده‌ام.
در حال حاضر، ما دوربین میکروسکوپ X را به‌عنوان ابزار اصلی تصویربرداری دیجیتال خود انتخاب کرده‌ایم، زیرا این دوربین کاربری آسان، کیفیت تصویر بالا و نسبت قیمت به عملکرد بسیار خوبی دارد.
تصویر دوربین میکروسکوپ
تصویر دوربین میکروسکوپ
رویه تحلیل میکروسکوپی در تحقیقات دریایی چگونه انجام می‌شود؟
در مرحله اول، میکروفسیل‌ها از رسوبات اطراف جدا شده یا از آب دریا فیلتر می‌شوند. سپس این نمونه‌ها روی لام‌های میکروسکوپی قرار گرفته و با چسب مخصوص ثابت می‌شوند. در ادامه، تک‌تک نمونه‌ها یا مجموعه‌های گونه‌ای تحت بزرگ‌نمایی‌های مختلف مورد تحلیل، شمارش و مستندسازی قرار می‌گیرند.
تصاویر دیجیتال از میکروفسیل‌های منفرد بایگانی می‌شوند تا یافته‌های خاص ثبت شده و صفحات تصویری برای انتشارات علمی تولید شوند. به همین دلیل، دوربین میکروسکوپ X به میکروسکوپ‌های مختلف متصل می‌شود و از گزینه‌های تحلیلی خاصی مانند کنتراست فازی و نور قطبی‌شده برای بهبود کیفیت تصاویر استفاده می‌شود.
شما به طور خاص چه اشیایی را بررسی می‌کنید؟
در اینجا چهار تصویری را می‌بینیم که با دوربین میکروسکوپ X و لنزی با بزرگ‌نمایی 100 برابر گرفته‌ام.
این تصاویر متعلق به گونه غالب دیاتوم به نام Fragilariopsis kerguelensis هستند که در رسوبات نواحی زیرقطبی جنوبگان (Subantarctic) یافت می‌شود.
شیء موجود در بالا سمت چپ 90 میکرون طول و 10 میکرون عرض دارد.
شیء موجود در بالا سمت راست دارای 65 میکرون طول و 12 میکرون عرض است.
تصویر دوربین میکروسکوپ
تصویر دوربین میکروسکوپ
در دو تصویر پایین، گونه دیگری از دیاتوم‌ها به نام Thalassiosira lentiginosa را مشاهده می‌کنیم که به‌وفور در رسوبات نواحی زیرقطبی جنوبگان یافت می‌شود.
دیاتوم موجود در پایین سمت چپ با قطر 45 میکرون به‌خوبی حفظ شده است.
آیا تجهیزات میکروسکوپی مورد استفاده در تحقیقات دریایی نیازهای خاصی نسبت به شرایط محیطی دارند؟
قطعاً بله. محیط‌های کاری میکروسکوپی می‌توانند بسیار متفاوت باشند—از آزمایشگاه‌های تمیز و با کنترل دقیق دما گرفته تا آزمایشگاه‌های کشتی‌های تحقیقاتی که در معرض هوای گردوغبارآلود، مرطوب و شور قرار دارند. این شرایط به‌ویژه در کشتی‌های تحقیقاتی مانند RV POLARSTERN و RV SONNE وجود دارد. در طول چندین ماه کار دریایی در مناطق دورافتاده اقیانوس‌های قطب شمال و جنوب، تجهیزات نوری باید نیازهای خاصی را برآورده کنند.
دوربین میکروسکوپ باید قابل‌اعتماد و کاربری آسانی داشته باشد تا امکان تحلیل سریع نمونه‌ها در همان محیط کشتی فراهم شود. علاوه بر این، تجهیزات باید در محیط‌هایی با تغییرات اقلیمی شدید مقاوم باشند و حتی در شرایط حرکات شدید کشتی و نوسانات دمایی، تصاویر باکیفیت تولید کنند.
نرم‌افزار دوربین نیز باید با سیستم‌های کامپیوتری کشتی سازگار باشد و ذخیره‌سازی داده‌های تصویری به‌راحتی انجام گیرد.
این گفت‌وگو نگاهی هیجان‌انگیز به کار یک پژوهشگر دریایی بود. دکتر اسپر، از شما بسیار سپاسگزاریم.
آیا مایلید اطلاعات بیشتری درباره دوربین‌های میکروسکوپ ما کسب کنید؟ این دوربین‌ها نه تنها در علوم زمین و تحقیقات دریایی نقش بسزایی دارند، بلکه در بسیاری از حوزه‌های دیگر مانند بهداشت و علوم زیستی نیز کاربردهای گسترده‌ای دارند. پس در تماس با ما تردید نکنید.
تصاویر با اجازه مؤسسه آلفرد وگنر، مرکز تحقیقات قطبی و دریایی هلهمولتز (AWI) استفاده شده‌اند.
