تأثير توربينات الطاقة الهيدروديناميكية على سلوك سمك السلمون القوس قزحي

طاقة من الأنهار دون سدود كبيرة

توفير كهرباء نظيفة وموثوقة للمجتمعات النائية غالبًا ما يستدعي الاعتماد على الأنهار القريبة. السدود الكهرومائية التقليدية قادرة على توليد طاقة كبيرة، لكنها تمنع هجرة الأسماك وتعطل نظم الأنهار بأكملها. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطًا لكنه محوري: هل يمكن لتوربينات أصغر توضع مباشرة في مجرى الماء أن تزود بالطاقة دون أن تعيق الأسماك، وفي هذه الحالة سمك السلمون القوس قزحي الصغير؟

توربينات صغيرة في المياه الجارية

بدلاً من حجز النهر خلف سد، توضع التوربينات الهيدروديناميكية مباشرة في التيار، شبيهة بطواحين هواء تحت الماء. ركز الباحثون على تصميم شائع يسمى التوربين ذي المحور الرأسي، الذي يمكنه الدوران حتى في المياه البطيئة نسبيًا. تشغل هذه الأجهزة جزءًا فقط من عرض النهر، تاركة «ممرات» مفتوحة من الماء المتدفّق. لفهم استجابة الأسماك، بنى الفريق قناة اصطناعية ذات جدران شفافة في المختبر وركب إما توربينًا واحدًا أو زوجًا من التوربينات يدوران في اتجاهين مختلفين. ثم أطلقوا أسماك السلمون القوس قزحي اليافعة، إما منفردة أو في مجموعات من ثلاثة، وصوروا حركاتها من الأعلى.

تتبع الأسماك في قناة اختبار

سمحت الكاميرات عالية السرعة وبرمجيات التتبع للعلماء بإعادة بناء مسار كل سمكة، وكمية القناة التي استكشفتها، وعدد المرات التي اجتازت فيها التوربينات، وحتى سرعة رفرفة ذيلها، والتي تعكس جهد السباحة. قارَنوا خمسة إعدادات: لا توربين دوار، توربين دوار واحد مع سمكة منفردة، توربين دوار واحد مع سرب، وطريقتان مختلفتان لتشغيل زوج من التوربينات معًا. في كل تجربة، أُبقيت سرعة الماء وسرعة دوران التوربينات ثابتتين حتى يمكن ربط التغيرات في السلوك مباشرة بتصميم التوربين ومكون التفاعل الاجتماعي.

العبور الآمن ونقاط الراحة المفضلة

النتيجة المركزية مطمئنة: التوربينات لم تمنع السلمون من السباحة صعودًا أو هبوطًا. كانت معدلات العبور بجانب الأجهزة جيدة تمامًا كما في حالة الضبط بدون الشفرات المتحركة، وفي أحد إعدادات التوربين المزدوج عبرت الأسماك في الواقع أكثر. كانت الضربات المباشرة بشفرات التوربين نادرة جدًا ولم تتسبب في أذى ظاهر. مع ذلك، غيّرت الأسماك الأماكن التي فضلت قضاء وقتها فيها. انجذبت نحو مناطق تقع مباشرة أسفل وفوق التوربينات العاملة حيث خلقت الشفرات الدوارة جيوبًا من الماء الأبطأ. قدمت هذه مناطق «الدوامة الخلفية» للسلمون مكانًا للحفاظ على موقعها بجهد أقل بينما يسري التيار الرئيسي الأسرع في أجزاء أخرى من القناة.

أجرأ في المجموعة

تبين أن كون السلمون يسبح منفردًا أو في مجموعة صغيرة أمر مهم. كانت الأسماك المنفردة تميل إلى الابتعاد عن التوربين الدوار، وتمضي وقتًا أطول راكدة على قاع القناة، وكان لديها لقاءات أقل قربًا من الشفرات. على النقيض، كانت الأسماك في السرب أكثر جرأة. اقتربت المجموعات من التوربينات بشكل متكرر أكثر، وبقيت أقرب إليها، واستغلت مناطق الدوامة البطيئة بصورة أكبر، خاصة عندما كان توربينان يعملان جنبًا إلى جنب وخلقا منطقة هادئة أكبر. ومن اللافت أن التواجد في مجموعة لم يوفر الطاقة تلقائيًا: كانت معدلات رفرفة الذيل أقل بشكل عام أساسًا في مناطق الدوامة الأكثر هدوءًا، وليس لمجرد التجمع الاجتماعي بحد ذاته.

ماذا يعني هذا للأنهار والطاقة

للمديرين الذين يسعون لموازنة الطاقة النظيفة وصحة الأنهار، هذه النتائج مشجعة. في قناة واسعة نسبيًا، سمحت التوربينات داخل المجرى التي تحتل جزءًا فقط من التدفق لأسماك السلمون اليافعة بالتنقل بحرية والبقاء دون إصابات مرئية، كما قدمت بقع ماء هادئة بدا أن الأسماك تقدرها. في الوقت نفسه، قد يؤدي تجمع الأسماك في دوامات التوربين إلى خلق نقاط جذب للمفترسات في الأنهار الحقيقية، وستولد الأجهزة على نطاق كامل تيارات أقوى من نماذج المختبر. ومع ذلك، بالمقارنة مع السدود الكبيرة التي يمكن أن تسبب خسائر كبيرة في أعداد الأسماك، تبدو التوربينات الهيدروديناميكية الموضوعة بعناية خيارًا واعدًا للاستفادة من الطاقة المتجددة من الأنهار مع إبقاء الكائنات المائية قادرة على الحركة.

الاستشهاد: Sonnino Sorisio, G., Müller, S., Wilson, C.A.M.E. et al. Impact of hydrokinetic turbines on rainbow trout behaviour. Sci Rep 16, 13652 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43568-8

الكلمات المفتاحية: توربينات هيدروديناميكية, السلمون القوس قزحي, سلوك الأسماك, طاقة متجددة من الأنهار, علم البيئة المائي