تحذر الدراسة من أنه مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات ، يمكن للميكروبات ضخ مزيد من ثاني أكسيد الكربون في الهواء. قد تتحد البيولوجيا والفيزياء لزيادة الإحداثيات و الظروف المسببة للاحتباس الحراري.
تمتص محيطات العالم حوالي ربع ثاني أكسيد الكربون الذي يضخه البشر في الهواء كل عام – وهو مكبح قوي على تأثير الدفيئة. بالإضافة إلى العمليات الفيزيائية والكيميائية البحتة ، يتم تناول جزء كبير من ذلك بواسطة العوالق الضوئية لأنها تدمج الكربون في أجسامها. عندما تموت العوالق ، فإنها تغرق ، مع أخذ الكربون معهم. سينتهي المطاف بجزء من هذا المطر العضوي إلى حبس في أعماق المحيط ، معزول عن الغلاف الجوي لقرون أو أكثر. ولكن ما يأخذه المحيط ، يعيد أيضا.
قبل أن تبتعد كثير من البقايا ، تستهلكها البكتيريا الهوائية. ومثلنا تمامًا ، تتنفس تلك البكتيريا عن طريق أخذ الأكسجين وطرد ثاني أكسيد الكربون. وهكذا ينتهي جزء كبير من ثاني أكسيد الكربون المجدد في الهواء.
تشير دراسة جديدة إلى أن تجديد ثاني أكسيد الكربون قد يصبح أسرع في العديد من مناطق العالم حيث ترتفع درجة حرارة المحيطات مع تغير المناخ.
هذا ، بدوره ، قد يقلل من قدرة المحيطات العميقة للحفاظ على الكربون محبوس. تظهر الدراسة أنه في كثير من الحالات ، تستهلك البكتيريا عددًا أكبر من العوالق في أعماق ضحلة مما كان يُعتقد سابقًا ، وأن الظروف التي تفعل ذلك ستنتشر مع ارتفاع درجة حرارة الماء. نشرت الدراسة هذا الأسبوع في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
وقال مؤلف الدراسة روبرت أندرسون ، عالم المحيطات في مرصد لامونت دوهرتي للأرض بجامعة كولومبيا: “النتائج تخبرنا أن ارتفاع درجات الحرارة سوف يتسبب في إعادة تدوير الكربون بشكل أسرع في العديد من المناطق ، وهذا يعني أن كمية أقل من الكربون ستصل إلى أعماق المحيط وتخزينها هناك”. .
يعتقد العلماء أن العوالق تنتج ما بين 40 إلى 50 مليار طن من الكربون العضوي الصلب كل عام. ويقدرون أنه بناءً على المنطقة والظروف ، فإن حوالي 8 مليارات إلى 10 مليارات طن يمكن أن تغرق من سطح المحيط في أعماق أكبر ، تتجاوز حوالي 100 متر ، دون أن تأكلها البكتيريا. ومع ذلك ، فقد كان لدى العلماء فهم ضعيف للأعماق التي يتم فيها التنفس من ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي ، من المعدل الذي يتم به إرجاعه إلى الغلاف الجوي. ركزت الدراسة الجديدة على هذا السؤال ، وكانت النتائج مذهلة.
باستخدام بيانات من رحلة أبحاث عام 2013 من بيرو إلى تاهيتي ، نظر العلماء إلى منطقتين متميزتين: المياه الغنية بالمغذيات ، والإنتاجية العالية قبالة سواحل أمريكا الجنوبية ، والمياه العقيمة إلى حد كبير التي تدور ببطء في المحيط المركزي أسفل خط الاستواء في مجموعة التيارات المعروفة باسم جنوب المحيط الهادئ.
لقياس مدى انغماس الجسيمات العضوية العميقة ، تستخدم العديد من الدراسات الأوقيانوغرافية أجهزة بدائية نسبياً تحبس الجزيئات بشكل سلبي أثناء غرقها. ومع ذلك ، لا يمكن لهذه الأجهزة جمع سوى كمية محدودة من البيانات عبر مسافات وأعماق المحيط الشاسعة. بالنسبة للدراسة الجديدة ، قام الباحثون بدلاً من ذلك بضخ كميات كبيرة من مياه البحر في أعماق مختلفة وتصفحها. ومن هذه العناصر ، قاموا بعزل جزيئات الكربون العضوي ونظائر عنصر الثوريوم ، مما مكنهم معًا من حساب كمية غرق الكربون من خلال كل عمق أخذوه. هذا الإجراء يعطي بيانات أكثر بكثير من الأساليب التقليدية.
في المنطقة الخصبة ، يتم امتصاص الأكسجين بسرعة بالقرب من السطح ، حيث تلتهم البكتيريا والكائنات الحية الأخرى المواد العضوية. على عمق حوالي 150 متر ، يصل محتوى الأكسجين إلى ما يقارب الصفر ، مما يوقف النشاط الهوائي. بمجرد وصول المواد العضوية إلى هذه الطبقة ، التي تسمى منطقة الأكسجين الدنيا (OMZ) ، يمكن أن تغرق دون أن يمسها المحيط الأعمق. وبالتالي فإن OMZ يشكل نوعا من الغطاء الواقي فوق أي مادة عضوية تغرق في الماضي. في الأعماق ، ترتفع مستويات الأكسجين مرة أخرى ويمكن للبكتيريا الهوائية العودة إلى العمل ؛ ومع ذلك ، فإن أي ثاني أكسيد الكربون ينتج أسفل هذا سيستغرق قرون للعودة إلى الهواء عن طريق التيارات التي تسببت في ارتفاع درجات الحرارة.
حتى الآن ، يعتقد العديد من العلماء أن الكثير من المواد العضوية المنتجة بالقرب من السطح تجعلها تمر عبر OMZ ، وبالتالي فإن معظم تجديد ثاني أكسيد الكربون سيحدث في أعماق المحيطات. ومع ذلك ، فإن قياسات الباحثين تشير إلى أن حوالي 15 في المئة فقط في الواقع يجعل من هذا الحد ؛ يتم تحويل الباقي إلى CO2 أعلى OMZ.
“لا يعتقد الناس أن الكثير من التجديد كان يحدث في المنطقة الضحلة” ، هذا ما قاله فرانك بافيا ، كبير مؤلفي الدراسة “الحقيقة أنه ما يحدث على الإطلاق يدل على أن النموذج لا يعمل تمامًا بالطريقة التي اعتقدنا أنها نجحت”.
هذا مهم لأن الباحثين يتوقعون أنه مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات ، ستنتشر كل من OMZ أفقياً على مناطق أوسع ، وعموديًا ، نحو السطح.
وبموجب النموذج التقليدي ، فإن ذلك سيتيح لمزيد من المواد العضوية الوصول إلى أعماق المحيط للوقوع هناك. ومع ذلك ، فإن الدراسة الجديدة تشير إلى أنه مع انتشار OMZs ، فإن لك يؤدي إلى تجديد ثاني أكسيد الكربون النشط فوقها.
هذا من شأنه مواجهة أي زيادة في فخ المواد العضوية تحت OMZ. لكن الاكتشاف يعني أن انتشار OMZs قد لا يكون مفيدا كما كان يعتقد سابقا. (على الأقل ليس لتخزين الكربون ، فإن OMZs ضارة ، فهي تقتل الكثير من الحياة البحرية في مناطق الصيد المهمة الآن).
كذلك ، في جنوب المحيط الهادئ ، كانت النتائج أقل غموضًا. هناك نشاط بيولوجي أقل هنا من فوق OMZs بسبب نقص المغذيات ، وقد أشارت الأبحاث السابقة التي استخدمت مصائد الرواسب إلى أن معظم المواد العضوية التي تتشكل على سطح البالوعات إلى الأعماق الباردة. تحدث بعض عمليات تجديد ثاني أكسيد الكربون هناك ، ولكن الأمر سيستغرق قرون حتى يعود الغاز إلى السطح. ومع ذلك ، وجدت الدراسة الجديدة العكس: فهناك قدر أكبر بكثير من التجديد بالقرب من السطح الأكثر دفئًا مما كان متوقعًا من قبل بعض الدراسات.
هذا مهم لأنه ، مثل OMZs ، من المتوقع أن تنمو جنوب المحيط الهادئ Gyre والأنظمة الحالية المماثلة في أجزاء أخرى من المحيطات مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات.
سوف تقسم هذه المناطق إلى كعك طبقات طبقية من المياه الدافئة على المياه الباردة والأعلى. ولأنه ، وفقًا للدراسة ، سيتم إجراء الكثير من تجديد ثاني أكسيد الكربون في المياه الدافئة الضحلة ، سينتهي الأمر بمزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى الهواء في مناطق أوسع.
وقال أندرسون إنه على عكس الأوز OMZ القريبة من الشاطئ ، “لا يوجد تأثير موازن في التجمعات”. “القصة مع الألوان هي أنه في مناطق واسعة من المحيط ، سيصبح تخزين الكربون أقل كفاءة.” (هناك أربعة أنواع رئيسية أخرى: شمال المحيط الهادئ ، وجنوب وشمال المحيط الأطلسي ، والمحيط الهندي).
ويشير الباحثون إلى أن العمليات التي درسوها ليست سوى جزء من دورة الكربون المحيط. التفاعلات الفيزيائية والكيميائية مستقلة عن البيولوجيا هي المسؤولة عن الكثير من تبادل الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات ، وهذه العمليات يمكن أن تتفاعل مع البيولوجيا بطرق معقدة وغير متوقعة.
وقالت بافيا: “هذه [الدراسة] تعطينا معلومات لم تكن لدينا من قبل ، وبإمكاننا أن ندمج النماذج المستقبلية لتقديم تقديرات أفضل”.
المؤلفون الآخرون للدراسة هم فيبي لام من جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز. ب. كايل من جامعة هاواي ، مانوا ؛ سيباستيان فيفانكوس ومارتن فليشر من مرصد لامونت دوهرتي للأرض ؛ و Yanbin لو ، هاي تشنغ و ر. لورنس إدواردز من جامعة مينيسوتا.
المصدر :
المواد المقدمة من معهد الأرض في جامعة كولومبيا. الأصل كتبه كيفن كراجيك. ملاحظة. نشر في مجلة scienceDaily في 29 أبريل 2019.
