غبار الصحراء يؤدي إلى ازدهار العوالق الضوئية في المحيط
العوالق النباتية هي كائنات حية صغيرة تشبه النباتات توجد في محيطات العالم. وعلى الرغم من صغر حجم هذه الكائنات الحية الدقيقة، إلا أنها تدعم الشبكات الغذائية المحيطية، وهي مصدر لتخزين الكربون الأزرق، وإنتاج الأكسجين. أحد التأثيرات الأقل دراسة على هذه النباتات المجهرية هو الغبار القادم من الصحراء الكبرى، والذي يمكن أن يسافر آلاف الأميال لتخصيب المحيطات البعيدة.
العواصف الترابية الصحراوية
تعد الصحراء الكبرى واحدة من أكبر مصادر الغبار المحمول جواً في العالم، حيث تولد عواصف ترابية هائلة يمكن أن تستمر لأيام وتغطي آلاف الأميال. تنتج هذه العواصف الترابية عن الرياح القوية التي تلتقط جزيئات التربة السائبة، والتي يتم نقلها بعد ذلك إلى الغلاف الجوي. بمجرد أن ينتقل هذا الغبار في الهواء، يمكن أن ينتقل عبر القارات، حيث تصل كميات كبيرة إلى المحيط الأطلسي، وأجزاء من أوروبا، وحتى تصل إلى منطقة البحر الكاريبي وأمريكا الجنوبية.
الأسمدة البحرية الطبيعية
إن نقل الحطام من صحاري العالم على شكل غبار جوي يترسب في النهاية في المحيط يخلق ما يعرف باسم “حدث التخصيب الطبيعي للمحيطات” الذي يمكن أن يؤدي إلى ازدهار العوالق النباتية. ازدهار العوالق النباتية هو فترة قصيرة من الزمن يزداد خلالها عدد هذه الكائنات الحية الدقيقة بشكل كبير استجابة لزيادة العناصر الغذائية.
يحتوي الغبار القادم من الصحراء على العناصر الغذائية الأساسية، بما في ذلك الحديد والفوسفور، والتي تعتبر ضرورية لنمو العوالق النباتية. وفي العديد من مناطق المحيط، وخاصة المحيط المفتوح، تكون هذه العناصر الغذائية نادرة. عندما يترسب الغبار الصحراوي في هذه المياه الفقيرة بالمغذيات، فإنه يوفر دفعة من المعادن التي يمكن أن تحفز ازدهار العوالق النباتية.
توفر الزيادة المفاجئة في العوالق النباتية مصدرًا غذائيًا للعوالق الحيوانية، وهي حيوانات بحرية صغيرة تتغذى على هذه الكائنات الحية الدقيقة. وفي المقابل، تستفيد الحيوانات البحرية الأكبر حجمًا مثل الأسماك والحيتان والطيور البحرية من زيادة توافر الغذاء. ويدعم هذا التفاعل المتسلسل للإنتاجية شبكات الأغذية البحرية بأكملها.
بالإضافة إلى دعم الحياة البحرية، تلعب ازدهار العوالق النباتية دورًا مهمًا في دورة الكربون العالمية. من خلال عملية التمثيل الضوئي، تمتص العوالق النباتية كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. يتم نقل بعض هذا الكربون في النهاية إلى أعماق المحيطات عندما تموت العوالق النباتية وتغرق، مما يؤدي إلى إزالة الكربون بشكل فعال من الغلاف الجوي وتخزينه في المحيط.
يدعم الغبار الجوي 4.5% من إنتاج الكربون في المحيطات
بحث منشور في المجلة علوم في عام 2023، قام بتحليل مساهمة الغبار الجوي في تجمعات العوالق النباتية في محيطات العالم. قام فريق من الباحثين من جامعة ولاية أوريغون بفحص 14 عامًا من البيانات المتعلقة بترسب الغبار وقياسات الأقمار الصناعية للون المحيط، مما يساعد في الإشارة إلى وجود الكلوروفيل، وهو علامة على نشاط العوالق النباتية.
وللقيام بذلك، تم تحليل بيانات الأقمار الصناعية من مقياس الطيف التصويري متوسط الدقة (MODIS) الموجود على القمر الصناعي أكوا التابع لناسا بين عامي 2003 و2018 لمعرفة التغيرات في لون المحيط. يمكن للتوقيعات المميزة في لون المحيط أن تكشف عن توقيت وموقع وصحة ووفرة ازدهار العوالق النباتية.
تم بعد ذلك إضافة المعلومات الجغرافية حول ازدهار العوالق النباتية إلى معلومات حول أحداث ترسب الغبار في الصحراء الكبرى التي تم جمعها من نموذج نظام جودارد لمراقبة الأرض (GEOS) التابع لناسا من أجل رؤية الارتباطات بين الظاهرتين.
وأظهرت النتائج أن الغبار، حتى بكميات صغيرة، له تأثير واسع النطاق على العوالق النباتية من خلال تحسين صحة هذه الحيوانات المجهرية وزيادة كتلتها الحيوية في بعض الأحيان، خاصة في المناطق التي يكون فيها الحديد محدودا.
يحدد البحث تأثيرين رئيسيين: في المناطق ذات خطوط العرض المنخفضة ذات ظروف المحيط المستقرة، يعمل الغبار بشكل أساسي على تحسين صحة العوالق النباتية، مما يسمح لها بالتمثيل الضوئي بشكل أكثر كفاءة. في المناطق ذات خطوط العرض الأعلى والمتغيرة موسميًا، غالبًا ما يؤدي ترسب الغبار إلى زيادة الكتلة الحيوية للعوالق النباتية.
بشكل عام، تقدر الدراسة أن الغبار يدعم حوالي 4.5% من إنتاج الكربون في المحيطات العالمية، مع مساهمات إقليمية أعلى بكثير، خاصة في المناطق الواقعة في اتجاه الريح لمصادر الغبار الكبيرة.
التصحر والجفاف وزيادة تكاثر العوالق النباتية
نظر فريق دولي من الباحثين في العلاقة بين التصحر وانبعاثات الغبار وتخصيب المحيطات. البحث الذي نشر في رابطة PNASقام الباحثون بتحليل كيفية نقل الغبار من جنوب إفريقيا وترسبه في المياه الفقيرة بالمغذيات جنوب شرق مدغشقر، مما تسبب في ازدهار العوالق النباتية بقوة غير عادية خلال وقت من العام عندما تكون مثل هذه الإزهار نادرة.
وفي أواخر عام 2019، تم نقل الغبار من جنوب أفريقيا، الغني بالمواد المغذية مثل الحديد، إلى المياه محدودة المغذيات جنوب شرق مدغشقر، مما أدى إلى أكبر ازدهار للعوالق النباتية في المنطقة في العقدين الماضيين. وقد حدث هذا الإزهار مبكرًا واستمر لفترة أطول من المعتاد، حيث وصل إلى مستويات غير مسبوقة من تركيز الكلوروفيل. كان ازدهار 2019/2020 مدفوعًا بتخفيف ضغط الحديد على العوالق النباتية، كما أكدته بيانات الأقمار الصناعية التي تظهر انخفاض إنتاجية الكلوروفيل الكمي، وهي علامة على انخفاض إجهاد المغذيات.
تساهم انبعاثات الغبار من مناطق مثل صحاري كالاهاري وناميب بشكل متزايد في إثراء المغذيات في المحيطات، وخاصة في المياه المحدودة بالحديد. يفترض مؤلفو هذه الدراسة حول الغبار الإيويلي من جنوب أفريقيا أن ارتفاع درجات الحرارة، وزيادة الجفاف، وارتفاع انبعاثات الغبار في جنوب أفريقيا من المرجح أن يزيد من تكاثر العوالق النباتية.
إن زيادة الأزهار التي تغذيها انبعاثات الغبار من مناطق مثل صحاري كالاهاري وناميب يمكن أن تعزز قدرة المحيطات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون، مما يوفر آلية تغذية مرتدة محتملة تؤثر على مستويات الكربون في الغلاف الجوي ودورة الكربون العالمية.
مراجع
Gittings، JA، Dall’Olmo، G.، Tang، W.، Llort، J.، Jebri، F.، Livanou، E.، Nencioli، F.، Darmaraki، S.، Theodorou، I.، Brewin، RJW، سروكوش، إم، كاسار، إن، وريتسوس، دي (2024). ازدهار استثنائي للعوالق النباتية في جنوب شرق بحر مدغشقر مدفوعًا بترسب الغبار الأفريقي. رابطة PNAS, 3(١٠)، ص٣٨٦. دوى: 10.1093/pnasnexus/pgae386
ويستبيري، تي كيه، بيرينفيلد، إم جيه، شي، واي آر، يو، إتش، ريمر، إل إيه، آند بيان، إتش. (2023). التغذية الجوية للنظم الإيكولوجية للمحيطات العالمية. علوم, 380(6644)، 515-519. دوى: 10.1126/science.abq5252
