دفن النيتروجين على المدى الطويل يتجاوز إزالة النيتروجين في المضايق البحرية العالمية

أودية ساحلية مخفية تشكّل بحارنا

على امتداد حواف العديد من السواحل الباردة والجبلية تمتد مداخل ضيقة وعميقة تُسمى المضايق البحرية. قد تبدو مثل صور بطاقات بريدية خلابة، لكن هذه الدراسة تُظهر أنها تساهم بهدوء في ضبط كمية النيتروجين الشبيهة بالأسمدة المتداولة في المحيط، وبالتالي في مقدار الكربون الذي يمكن للحياة البحرية تخزينه. من خلال تتبُّع مصير النيتروجين في مضايق حول العالم، يكشف الباحثون أن هذه الأودية تحت الماء أهم بكثير لتوازن المغذيات والمناخ في الكوكب مما يوحي به صغر مساحتها.

لماذا يهم وجود النيتروجين في المضايق

النيتروجين مكوّن أساسي للحياة ويحدد مقدار نمو الطحالب المجهرية في البحر. عندما يتوفّر النيتروجين بكثرة من الزراعة أو مياه الصرف أو مصادر بشرية أخرى، تُثقل المياه الساحلية بالمواد المغذية ما يغذي تكاثرات الطحالب وفقدان الأكسجين. وعندما يقلّ، قد تتعرقل الحياة البحرية وقدرة المحيط على تخزين الكربون. على الرغم من أن المضايق تغطي أقل من واحد على ألف من سطح المحيط العالمي، إلا أنها تخزّن بالفعل نحو 11% من الكربون العضوي المدفون في المحيط. السؤال الرئيسي الذي يطرحه الباحثون هو: هل تعمل المضايق أيضاً كخزائن رئيسية لتخزين النيتروجين على المدى الطويل، أم أن معظم النيتروجين يهرب إلى الغلاف الجوي على شكل غاز؟

قياس خزائن النيتروجين العالمية

للإجابة عن ذلك، جمع الفريق قياسات جديدة من خمس مضايق في السويد وآيسلندا مع بيانات منشورة من 74 مضيقاً آخر حول العالم. ركزوا على مصيرين رئيسيين للنيتروجين الوارد إلى المضايق مع مياه الأنهار وذوبان الأنهار الجليدية والتيارات البحرية. أحد المصيرين هو الدفن: النيتروجين المقيَّد في جسيمات غارقة تصبح جزءاً من قاع البحر لقرون أو أكثر. والمصير الآخر هو "التسريب" الميكروبي، حيث تحوّل الميكروبات في بيئات منخفضة الأكسجين مركبات النيتروجين المذابة إلى غاز النيتروجين غير الضار الذي يتصاعد. باستخدام سجلات الرواسب والتحليلات الكيميائية والتوسيع الإحصائي الذي يصحّح للعينات غير المتكافئة، قدّر المؤلفون مقدار النيتروجين الذي يزيله كل مسار على نطاق عالمي.

المضايق كبؤر مدفونة للنيتروجين

تُظهر النتائج أن المضايق تعمل كسوابق استثنائية للنيتروجين. في المتوسط، يدفن كل متر مربع من قاع المضيق نيتروجيناً سنوياً أكثر مما يدفن في معظم البيئات البحرية الأخرى وحتى في معظم البحيرات. وعند ضرب هذه المعدلات في المساحة، تشير التقديرات إلى أن المضايق، رغم صغر مساحتها، قد تكون مسؤولة عن ما يصل إلى 18% من إجمالي دفن النيتروجين في المحيط. تعد المضايق في خطوط العرض العالية في أماكن مثل غرينلاند والقِطب الشمالي الكندي وسفالبارد فعّالة بشكل خاص، بفضل المدخلات الكبيرة من الرواسب والجسيمات الغنية بالمغذيات من الأنهار الجليدية والتعرية. هذه المواد الثقيلة الغارقة بسرعة تقصّر الوقت الذي تقضيه المادة العضوية في المياه المهوّاة، مما يسمح بحفظ نسبة أكبر من النيتروجين في الطمي بدلاً من تكسيرها وإطلاقها.

عندما ينخفض الأكسجين، يتحول التوازن

تُظهر الدراسة أيضاً أن طريقة إزالة النيتروجين في المضايق تعتمد بقوة على كمية الأكسجين الموجودة فيها. في معظم المضايق جيدة التهوية، يشكّل الدفن الطويل الأمد في الرواسب نحو ثلثي فقدان النيتروجين الكلي، متفوقاً على التحويل الميكروبي إلى غاز. لكن في المضايق التي أصبحت مياهها العميقة فقيرة جداً بالأكسجين أو عديمة الأكسجين تماماً، ينقلب الوضع. هناك، يمكن أن تكون معدلات العمليات الميكروبية المكوِّنة للغاز أعلى بما يصل إلى تسعة أضعاف مقارنة بالمضايق الغنية بالأكسجين، أحياناً متجاوزة الدفن بكثير. ومع فقدان المياه العميقة للأكسجين، يمتد النطاق الذي تستهلك فيه الميكروبات الأكسجين من النترات من طبقة رقيقة في قاع البحر إلى حزام مائي سميك، مما يعزّز إنتاج غاز النيتروجين بشكل كبير.

احترار البحار ومستقبل النيتروجين

من المرجح أن يعيد تغير المناخ وتلويث المغذيات البشري هذا الاتزان الحساس تشكيله. الاحترار يعزّز تراكب الماء في العمود المائي وقد يحرم أحواض المضايق العميقة من الأكسجين، بينما تغذي زيادة مدخلات المغذيات وتغيرات التيارات البحرية إنتاجية أولية أعلى. معاً، تعزّز هذه الاتجاهات كلاً من الدفن—من خلال توصيل مزيد من الجسيمات العضوية الطازجة—وفقدان النيتروجين الميكروبي، خاصة حيث تنقلب المياه العميقة إلى نقص أكسجين أو انعدام أكسجين. يستنتج المؤلفون أن المضايق تعمل حالياً كمرشحات قوية وملائمة للمناخ تحبس الفائض من النيتروجين مع آثار جانبية ضئيلة من غازات الدفيئة. ومع ذلك، مع انتشار الاحترار وفقدان الأكسجين، قد تزداد أهمية المسارات الميكروبية التي تنتج أيضاً أكسيد النيتروز، وهو غاز دفيئة قوي، في إزالة النيتروجين. ستكون إدارة أحمال المغذيات إلى المياه الساحلية أمراً حاسماً للحفاظ على عمل المضايق كمصارف نيتروجين فعّالة ومنخفضة التأثير في محيط متغير.

الاستشهاد: Cheung, H.L.S., Levin, L.S., Smeaton, C. et al. Long-term nitrogen burial exceeds denitrification in global fjords. Nat Commun 17, 3148 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71116-5

الكلمات المفتاحية: المضايق, دورة النيتروجين, رسوبيات بحرية, فقدان الأكسجين, الكتلة الزرقاء (البلازما الحيوية)