الترسيب الجوي يعزز إنتاج الميثان البحري وانبعاثاته من محيطات العالم

لماذا يهم هواء المحيط لمناخنا

تطلق المحيطات بهدوء الميثان، وهو غاز دفيئة قوي، إلى الغلاف الجوي—حتى من المياه السطحية المضاءة والمشبعة بالأكسجين حيث لا يفترض أن تزدهر الميكروبات التقليدية المنتجة للميثان. هذه الحيرة، المعروفة باسم «مفارقة الميثان البحري»، تلازم العلماء منذ سنوات. تُظهر الأبحاث الجديدة وراء هذه المقالة أن تلوث الهواء المتساقط على سطح البحر لا يخصب الحياة البحرية فحسب، بل يمكنه أيضاً أن يغير كيمياء المياه السطحية بطرق تعزز إنتاج الميثان وانبعاثاته، بما يؤثر على التغير المناخي بشكل طفيف لكن قابل للقياس.

الغبار والضباب الدخاني وتحول مغذي غير مرئي

تطلق الأنشطة البشرية كميات كبيرة من النتروجين التفاعلي إلى الهواء عبر احتراق الوقود الأحفوري والزراعة. معظم هذا النتروجين يعود في النهاية إلى الأرض على شكل جزيئات معلقة وأمطار، بما في ذلك فوق المحيط المفتوح. تكشف الدراسة أن هذا الترسب الجوي غير متوازن إلى حد كبير: فهو يورد كميات أكبر بكثير من النتروجين مقارنة بالفوسفور، وهو مغذٍ أساسي آخر. عندما يختلط هذا النتروجين الزائد بالمياه السطحية للمحيط، يدفع الكيمياء المحلية باتجاه ندرة الفوسفور. الميكروبات التي كانت تكافح للعثور على النتروجين تصاب فجأة بوفرة منه، لكنها تواجه الآن نقصاً في الفوسفور، وهو تحول يدفعها إلى التنقيب عن مصادر جديدة لهذا المغذي.

كيف تنتج الميكروبات الجائعة الميثان

لمواجهة نقص الفوسفور، يستعين العديد من الميكروبات البحرية بمخزون كبير من المركبات العضوية المذابة التي تحتوي على الفوسفور. أحد هذه المركبات، الميثيلفوسفونات، يحتوي على رابطة كربون–فوسفور. عندما تكسر الميكروبات هذه الرابطة لتحرير الفوسفور القابل للاستخدام، يُطلق الميثان كمنتج ثانوي. في تجارب على متن سفن في شمال غرب المحيط الهادئ، أضاف الباحثون هباءً جوياً حقيقياً ومغذيات غنية بالنتروجين إلى مياه بحرية كانت بالفعل متجهة نحو إجهاد الفوسفور. استجابت الميكروبات بسرعة: زادت الإنزيمات التي تقتطع الفوسفور من الجزيئات العضوية وأنتجت كمية أكبر بكثير من الميثان عند وجود الميثيلفوسفونات. والأهم أن إضافة النتروجين وحده—بدون فوسفور إضافي—زاد من إجهاد الفوسفور ودفع إلى إنتاج ميثان أعلى، مؤكداً أن خللاً في توازن المغذيات، لا مجرد زيادة الطعام عموماً، هو المحفز.

استجابة ميكروبية عالمية لما يسقط من السماء

أظهرت القياسات الميدانية أن المياه السطحية في شمال غرب المحيط الهادئ مشبعة بالفعل بالميثان مقارنة بالغلاف الجوي، مما يدل على إنتاج مستمر داخل المحيط. وللاطلاع على مدى انتشار هذه الآلية، لجأ المؤلفون إلى مجموعات بيانات DNA عالمية من مسوح المحيطات. ركزوا على جين رئيسي يُدعى phnJ، الذي يشفر جزءاً من آلية الإنزيمات التي تكسر روابط الكربون–فوسفور. باستخدام نماذج تعلّم آلي تربط وفرة الجين بالظروف البيئية، تنبأ الباحثون بالأماكن التي يكون فيها هذا الجين أكثر شيوعاً. تظهر النتائج وفرة عالية لـ phnJ في مناطق المحيط ذات الفوسفات المنخفض، ووجود ارتباط إحصائي واضح بين ارتفاع ترسيب النتروجين الجوي وارتفاع الوفرة المتوقعة لـ phnJ. بمعنى آخر، المناطق التي تتلقى المزيد من النتروجين من الهواء تميل إلى احتضان ميكروبات مجهزة وراثياً لتحلل الفسفونات وربما إنتاج الميثان.

من قوارير المختبر إلى المحيط بأكمله

لتقدير الأثر العالمي، جمع الفريق تجاربهم مع خرائط لمغذيات المحيط والفوسفور العضوي المذاب وترسيب النتروجين. بنوا علاقة رياضية بين نسبة النتروجين إلى الفوسفور في مياه البحر والجزء من الميثيلفوسفونات الذي يتحول إلى ميثان. بتطبيق هذه العلاقة عالمياً، حسبوا مقدار إنتاج الميثان الإضافي الناتج عندما يختلط النتروجين الجوي في الطبقة السطحية. تشير تحليلاتهم إلى أن إنتاج الميثان من الميثيلفوسفونات في طبقة الخلط المحيطية قد يرتفع بنحو 2–3 بالمئة في المتوسط، وقد يرتفع محلياً أكثر بكثير في المناطق المتأثرة بشدة. وهذا يعادل تقريباً 0.05 تيراغرام (50 مليار غرام) من الميثان الإضافي المنتج سنوياً، مع زيادة في انبعاثات الميثان إلى الغلاف الجوي من المحيط المفتوح بمقدار بضع نسب مئوية تقريباً.

ماذا يعني هذا لقصة المناخ

لدى القارئ العادي قد تبدو هذه الأرقام صغيرة، لكنها مهمة لأنها تكشف عن أثر جانبي مخفي لتلوث الهواء. كان ينظر إلى ترسيب النتروجين الجوي على أنه سيف ذو حدين: يمكن أن يحفز نمو النباتات البحرية ويساعد في سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء، لكنه يعزز أيضاً أكسيد النيتروز، وهو غاز دفيئة قوي آخر. تضيف هذه الدراسة الميثان إلى تلك القائمة. بدفع المياه السطحية نحو جوع الفوسفور، يشجع النتروجين الزائد من الغلاف الجوي الميكروبات على استغلال الفوسفور العضوي، وفي فعلهم ذلك يتسرب الميثان إلى الهواء. ومع استمرار الانبعاثات البشرية للنتروجين وتزايد تدرج المحيطات، من المرجح أن يتكاثر هذا الخلل في التوازن الغذائي وإطلاق الميثان المصاحب في بعض المناطق، مما يقلص قليلاً من الفائدة المناخية لامتصاص الكربون في المحيط ويبرز الترابط الوثيق بين الهواء الذي نلوثه والغازات التي يعيدها المحيط إلى غلافنا الجوي.

الاستشهاد: Zhuang, GC., Mao, SH., Zhang, HH. et al. Atmospheric deposition enhances marine methane production and emissions from global oceans. Nat Commun 17, 1811 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68527-9

الكلمات المفتاحية: الميثان البحري, الترسيب الجوي للنتروجين, الميكروبات البحرية, تقييد المغذيات, ردود فعل مناخية