يستضيف المحيط الهادئ الحديث أكبر المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين (ODZs)، حيث تكون تركيزات الأكسجين منخفضة للغاية بحيث يتم استخدام النترات لتنفس المواد العضوية. لقد نظر العلماء إلى الماضي بحثًا عن أدلة تاريخية في محاولة للتنبؤ بحجم وموقع المناطق الميتة في المستقبل.
أفاد فريق دولي من العلماء في دراسة جديدة أن أكبر منطقة ميتة في المحيط المفتوح اليوم ظهرت قبل 8 ملايين سنة بسبب زيادة محتوى المغذيات في المحيط.
كلية بوسطن وقال الأستاذ المساعد في علوم الأرض والبيئة شينغتشين "توني" وانغ، المؤلف الرئيسي للتقرير: "في حين أن مصادر إثراء المغذيات اليوم قد تكون مختلفة، فإن الآليات التي خلقت ما يسميه العلماء "المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين" تظل كما هي. إن الفهم الأفضل للمناطق الميتة في المحيطات من الماضي قد يساعد في جهود الحفاظ على المحيطات في المستقبل.
"لحماية النظم البيئية البحرية وإدارة مصايد الأسماك بشكل أفضل، من المهم التنبؤ بكيفية تطور "المنطقة الميتة" في المحيط في المستقبل."
تنشأ المنطقة الميتة في المحيط الساحلي في المقام الأول بسبب الوفرة المفرطة في العناصر الغذائية التي يستخدمها الناس على الأرض، مثل الأسمدة. كل عام، نهر ميسيسيبيتتسبب الأسمدة البشرية في منطقة ميتة بحجم ولاية نيوجيرسي في شمال خليج المكسيك.
قال وانغ ، "توجد هذه المناطق أيضًا بشكل طبيعي في المحيط المفتوح، مع وجود أكبرها في الشرق المحيط الهادي. ويظل من غير الواضح كيف ستتغير هذه المناطق الميتة مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب. لذلك، قمنا بدراسة تاريخ المنطقة الميتة في شرق المحيط الهادئ للتنبؤ بسلوكها المستقبلي بشكل أفضل.
شرع العلماء، في هذه الدراسة، في تحديد تطور المناطق الميتة في المحيطات المفتوحة قبل أن يبدأ النشاط البشري في التأثير على البيئة محيط. وقرروا أيضًا معرفة ما إذا كانت هذه المناطق الميتة موجودة دائمًا. إذا كان الأمر كذلك لماذا؟
وللقيام بذلك، قاموا بفحص التركيب الكيميائي لرواسب المحيطات بالقرب من أكبر منطقة ميتة في المحيط اليوم. لقد حصلوا على عينات من الرواسب تعود إلى 12 مليون سنة وقاموا بتحليل النيتروجين الموجود في الحفريات الدقيقة المعروفة باسم المنخربات.
بحث العلماء في المناطق الميتة عن أدلة على نزع النتروجين، والذي يمكن أن يحدث عندما تكون مستويات الأكسجين منخفضة للغاية بحيث يجب على الكائنات الحية الدقيقة استخدام النترات كمصدر أساسي للطاقة. تفضل الميكروبات تناول نظير النيتروجين -14 الأخف أثناء عملية نزع النتروجين، والذي يحتوي على نظيرين مستقرين: النيتروجين -14 والنيتروجين -15.
يؤدي توسيع المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين أيضًا إلى توسيع مناطق نزع النتروجين. ووفقا للتقرير، فإنه يمكن رفع نسبة النيتروجين 15 إلى النيتروجين 14 من النترات المتبقية، والتي يتم تسجيلها بعد ذلك في الكائنات البحرية مثل المنخربات عن طريق تدوير النيتروجين في النظم البيئية البحرية.
قال وانغ ، "من خلال تحليل نسبة النيتروجين 15 إلى النيتروجين 14 في المنخربات في رواسب المحيطات، يمكننا إعادة بناء تاريخ مدى المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين."
وقام العلماء أيضًا بتحليل محتوى الفوسفور والحديد في نفس الرواسب. وكشف تحليلهم عن المحتوى الغذائي القديم في أعماق المحيط الهادئ.
وقال وودوارد دبليو فيشر، المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "من الصعب إعادة بناء المحتوى الغذائي للمحيطات العميقة، وسجلنا هو الأول من نوعه على مدى الـ 12 مليون سنة الماضية؛ اتجاهاتها لها آثار مهمة على دورة الكربون العالمية و تغير المناخ".
قال وانغ ، "أظهرت السجلات الرسوبية للفريق أن أكبر المناطق الميتة في المحيطات المفتوحة توسعت تدريجيا على مدى 8 ملايين سنة الماضية."
"علاوة على ذلك، فإن توسع هذه المناطق الميتة كان سببه الرئيسي هو إثراء العناصر الغذائية. تشبه هذه الآلية تشكيل المناطق الميتة في يومنا هذا مياه ساحلية، إلا أن البشر هم المسؤولون عن إثراء المواد الغذائية الحالية.
قال وانغ ، "قد تساعد هذه النتائج في التنبؤ بشكل أفضل بالسلوك المستقبلي للمناطق الميتة في المحيطات المفتوحة. على سبيل المثال، أدت الأنشطة البشرية إلى إضافة المزيد والمزيد من النيتروجين إلى المحيط. ويمكنهم دعم الحاجة إلى تحسين نماذج المناخ والمحيطات لقياس تأثير النيتروجين الناتج عن النشاط البشري على عمليات إزالة الأكسجين في المحيطات المفتوحة بشكل أفضل.
وقال فيشر "من المحتمل أن تكون الزيادة في المغذيات منذ 8 ملايين سنة ناجمة عن زيادة العوامل الجوية والتآكل على الأرض، مما قد يزيد من توصيل الفوسفور إلى المحيط".
وانغ محمد, "بالإضافة إلى ذلك، مرت النظم البيئية الأرضية بتحول كبير منذ ما بين 8 إلى 6 ملايين سنة. تم استبدال العديد من الغابات بمراعي أقل كثافة، وهو ما يُعرف باسم توسع النظم البيئية C4. مع المزيد من المراعي، تآكل التربة ربما زادت خلال هذه الفترة، وكان من الممكن أن تؤدي إلى نقل أكبر للمغذيات العضوية إلى المحيط.
"الخطوة التالية المحتملة في هذا البحث هي تحديد كيف يمكن لتدفق النيتروجين إلى المحيط من النشاط البشري أن يؤثر على دورة المغذيات في المحيط."
"تكمن الأسئلة الرئيسية في مناطقنا الساحلية، حيث يدخل معظم النيتروجين الناتج عن النشاط البشري إلى المحيط. إذا تمت إزالة معظم النيتروجين الناتج عن النشاط البشري في المناطق الساحلية - بشكل أساسي عن طريق إزالة النتروجين التي تحدث في الرواسب - فإن ذلك قد يقلل من التأثير على المحيط بأكمله. تقوم مجموعتنا البحثية في كولومبيا البريطانية حاليًا ببعض الأعمال في شمال خليج المكسيك لفهم مصير النيتروجين الناتج عن النشاط البشري في المحيط بشكل أفضل.
المرجع مجلة:
- شينغشن توني وانغ، ارتفاع المغذيات المحيطية وبداية العصر الميوسيني المتأخر للمناطق التي تعاني من نقص الأكسجين في المحيط الهادئ، وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم (2022). معرف الهوية الرقمي: X
