دراسة حالة رصدية لإمكانات ترسيب النيتروجين اللاعضوي الجاف على الإنتاج الأولي على سطح البحر في الجزء المداري من شمال غرب المحيط الهادئ

لماذا يهم السماء حياة المحيط

بعيدًا عن الأنهار والسواحل، يحتاج المحيط المفتوح مع ذلك إلى تدفق مستمر من المغذيات لإطعام النباتات المجهرية المسماة العوالق النباتية، التي تدعم تقريبًا كل الحياة البحرية وتساعد على امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء. تطرح هذه الدراسة سؤالًا بسيطًا لكنه مهم: هل يمكن لجسيمات النيتروجين غير المرئية الساقطة من الغلاف الجوي أن تعزز نمو هذه النباتات البحرية بشكل محسوس في منطقة نائية فقيرة بالمغذيات في شمال غرب المحيط الهادئ؟

محيط هادئ يفتقر إلى الغذاء

ركز الباحثون على منطقة مدارية في شمال غرب المحيط الهادئ تشتهر بنقص المغذيات، وخاصة مركبات النيتروجين التي تحتاجها العوالق النباتية للنمو. خلال رحلة بحثية في مارس 2021، جمعوا مياه سطحية من ثلاث مواقع متقاربة. أظهرت القياسات أن أشكال النيتروجين المذابة مثل النترات والنتريت والأمونيا كانت نادرة للغاية من السطح إلى أعماق عشرات الأمتار، بينما كان الفوسفور أكثر توافرًا نسبيًا. كان كلوروفيل-أ، الصباغ المستخدم كمؤشر على وفرة العوالق النباتية، منخفضًا جدًا قرب السطح وبلغ ذروته في أعماق أعمق، ما يتوافق مع معاناة النباتات في الطبقة المضاءة بسبب نقص النيتروجين. هيمن المجتمع العوالقي على أنواع صغيرة جدًا من البيكوالعوالق النباتية، وهو أمر نموذجي للمياه الفقيرة بالمغذيات.

اختبار سرعة نمو النباتات البحرية

لرؤية مدى نشاط هذه العوالق السطحية، أجرى الفريق تجارب ضوئية مضبوطة على مياه البحر المجمعة في دلاء. عن طريق إضافة متتبع كربون ثابت وتعريض العينات لمستويات ضوء مختلفة، وضعوا منحنيات تصف كيف تستجيب عملية التمثيل الضوئي للضوء. استخلصوا من هذه المنحنيات الحد الأقصى لمعدل التمثيل الضوئي لكل موقع. على الرغم من أن المواقع الثلاثة كانت فقيرة بالنيتروجين بشكل مشابه ولها مجتمعات عوالق متقاربة، كان المعدل الأقصى في الموقع الثالث أعلى بنحو 30% من الموقع الأول، وكانت كمية الإنتاج الكربوني اليومية المحتملة قرب السطح تقريبًا ضعفها. أشار ذلك إلى أن شيئا آخر غير توريد المغذيات من المياه العميقة، الذي كان ضئيلاً، قد يغذي الطبقة السطحية.

تتبع النيتروجين الساقط من الهواء

بعد ذلك اتجه الفريق إلى نموذج جودة الهواء والطقس عالي الدقة لتقدير كمية النيتروجين اللاعضوي من الغلاف الجوي التي ترسبت على البحر خلال الأربع والعشرين ساعة التي سبقت أخذ كل عينة مائية. أخذوا في الحسبان عدة أشكال من النيتروجين، بما في ذلك الأنواع الغازية والمقيدة بالجزيئات، وميزوا بين الترسيب الرطب والجاف. خلال فترة الدراسة، لم تهطل أمطار تقريبًا، لذا طغى الترسيب الجاف. أشار النموذج إلى أن الموقع الثالث تلقى أكثر من ثلاثة أضعاف كمية النيتروجين الجوي التي تلقاها الموقع الأول في اليوم السابق للعينات، بينما كان الموقع الثاني في المنتصف. جاء معظم هذا المدخل من جسيمات نترات خشنة تشكلت من تلوث نُقل من شرق آسيا وتفاعلت مع الهباء الملحي البحري فوق المحيط.

ربط النيتروجين الساقط بالنمو الإضافي

بافتراض أن النيتروجين اللاعضوي المترسب كان قابلاً للاستخدام بالكامل من قبل العوالق النباتية، حوّل المؤلفون تدفق النيتروجين النموذجي إلى إنتاج كربوني محتمل مكافئ باستخدام نسبة معيارية بين النيتروجين والكربون في الكتلة الحيوية البحرية. ثم قارنوا هذا التقدير للإنتاج المدفوع بالنيتروجين مع الإنتاج السطحي المحتمل المستند إلى معدلات التمثيل الضوئي المقاسة ومستويات الكلوروفيل. عبر المواقع الثلاثة، ارتفعت وهبطت المجموعتان معًا: حيث سقط نيتروجين أكثر من السماء، كان إنتاج الطبقة السطحية المحتمل أعلى. أظهر مطبق خط بسيط بين هاتين الكميتين ارتباطًا قويًا، ما يوحي بأن النيتروجين الجوي المترسب مؤخرًا قد يفسر جزءًا كبيرًا من الاختلافات المرصودة في مدى إنتاجية المياه السطحية، رغم أن المواقع كانت قريبة من بعضها وتشترك في ندرة المغذيات على العمق.

ماذا يعني هذا للمحيط المتغير

الخلاصة للملاحظ العادي هي أن الغلاف الجوي ليس مجرد سقف خامد فوق البحر؛ بل هو مورد نشط للأسمدة يمكن أن يؤثر بشكل ملحوظ على مقدار الحياة التي يدعمها المحيط السطحي، على الأقل في هذا الجزء من المحيط الهادئ. مع تعزز تغير المناخ لطبقات المحيط العلوي وجعل صعود المغذيات من الأسفل أكثر صعوبة، قد تصبح هذه المسار الهوائي أكثر أهمية. وبينما تستند هذه الدراسة إلى ثلاث مواقع فقط وترتكز على نوع واحد من المغذيات ونمط واحد من النقل، فإنها تقدم دليلًا نادرًا ومباشرًا على أن دفعات النيتروجين المنحدرة من الهواء الملوث القاري يمكن أن تساعد في إدامة النباتات البحرية المجهرية في مياه كانت محرومة وإطعامها. سيكون فهم هذا الرابط أفضل أمرًا حاسمًا للتنبؤ بالإنتاجية البحرية المستقبلية ودور المحيط في امتصاص الكربون من الغلاف الجوي.

الاستشهاد: Taketani, F., Matsumoto, K., Sekiya, T. et al. An observational case study for inorganic nitrogen dry deposition potential on sea-surface primary production in the subtropical, western North Pacific. Sci Rep 16, 9068 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39401-x

الكلمات المفتاحية: ترسيب النيتروجين الجوي, الإنتاج الأولي في المحيط, المحيط الهادئ المداري, العوالق النباتية, مغذيات بحرية