تساهم أصابع الملح بشكل كبير في النقل العمودي للأكسجين إلى منطقة الحد الأدنى للأكسجين في شرق المحيط الهادئ الجنوبي

لماذا تهم صحارى الأكسجين الخفية في المحيط

بعيداً تحت سطح المحيط المشمس تكمن «مناطق الحد الأدنى للأكسجين» الواسعة — طبقات مائية يكون فيها الأكسجين نادراً بدرجة تجعل العديد من الكائنات تكافح من أجل البقاء. هذه الصحارى الخفية تتوسع مع احترار المناخ، مهددةً مصايد الأسماك والتنوع البيولوجي البحري وكيمياء البحار. تستعرض هذه الدراسة عملية قليلة الانتباه تُعرف بأصابع الملح، والتي تساعد بهدوء في إيصال الأكسجين الطازج إلى واحدة من أكبر مناطق نقص الأكسجين في العالم قبالة سواحل بيرو وتشيلي، مسلطةً الضوء على كيف قد تتغير هذه البيئات الحساسة في المستقبل.

امتداد عميق من المياه منخفضة الأكسجين

يستضيف شرق المحيط الهادئ الجنوبي واحدة من أكثر مناطق الحد الأدنى للأكسجين اتساعاً في العالم. بدعم من اندفاع مياه ساحلية غنية بالإنتاجية، تعج المياه السطحية بالحياة، لكن عندما يغرق المادة العضوية ويتحلل، يستهلك الأكسجين في الأعماق. بين نحو 100 و450 متراً ينخفض مستوى الأكسجين إلى قيم نقص الأكسجة أو حتى تقريباً الصفر الوظيفي، مكوناً طبقة سميكة خانقة. هذه المنطقة محصورة بين مياه جيدة التهوية أعلاها وأسفلها، لذا يعتمد محتواها من الأكسجين على مدى كفاءة الخلط في نقل الأكسجين عبر حدها العلوي الحاد وحدها السفلي الأكثر تدريجاً.

طبقات مياه مختلفة تهيئ المسرح

خارج سواحل وسط تشيلي، تتراص ثلاث كتل مائية لتخلق تباينات قوية في الحرارة والملوحة. بالقرب من السطح توجد مياه ذات ملوحة نسبية منخفضة ومشبعة بالأكسجين. تحته توجد كتلة مياه دون سطحية استوائية مالحة بشكل غير عادي ومنخفضة الأكسجين للغاية، تشكل لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين. أعماق أعمق تتدفق فيها مياه وسطى أنتراركتيكية أبرد وأقل ملوحة وتحتوي على أكسجين أكثر بكثير. حيث تلتقي هذه الطبقات، تجعل اختلافات الحرارة والملوحة العمود المائي غير مستقر بطرق دقيقة، مهيئةً لحدوث نوع خاص من الخلط يُسمى الانتشار المزدوج.

أصابع الملح: هياكل صغيرة ذات أثر كبير

ينشأ الانتشار المزدوج لأن الحرارة والملح ينتشران بسرعات جزيئية مختلفة. عندما تستقر مياه دافئة ومالحة فوق مياه أبرد وأقل ملوحة، يفقد الحرارة إلى الأسفل أسرع من فقدان الملح. يؤدي ذلك إلى تكوّن أعمدة ضيقة هابطة من المياه المالحة — «أصابع الملح» — بينما ترتفع المياه الأبرد والأقل ملوحة بينها. باستخدام مسجلات بنية دقيقة حساسة، وأدوات قياس قياسية للحرارة والملوحة والأكسجين، ومقاييس للتيارات في ثلاث رحلات بحرية بين 2020 و2022، قاس الباحثون الاضطراب والبنية الدقيقة للعمود المائي قرب الحافة الجنوبية لمنطقة الحد الأدنى للأكسجين. وجدوا أنه مباشرة تحت قلب المنطقة منخفضة الأكسجين، تسود ظروف مناسبة لنشاط أصابع الملح معظم الوقت، ويمكن للخلط الناتج أن يكون أقوى بمقدار من رتبة إلى رتبتين من التعظيم مقارنةً بالاضطراب الناتج عن القص العادي هناك.

مقارنة إمداد الأكسجين من أعلاه ومن أسفله

قرب الحد العلوي لمنطقة الحد الأدنى للأكسجين، تجعل التدرجات الرأسية القوية للأكسجين تلك الواجهة بوابة طبيعية للتهوية من الأعلى. إلا أن المياه هناك شديدة الطبقية، مما يقمع الخلط الاضطرابي ويحافظ على diffusivities منخفضة. بالمقابل، الحد السفلي حيث تحدث أصابع الملح يمتاز بتدرجات أكسجين أنعم لكن diffusivities فعالة أعلى بكثير. عندما جمع الفريق قياسات الاضطراب مع ملفات الأكسجين، وجدوا أن تدفق الأكسجين الصاعد من الأسفل غالباً ما يوازي، وفي أحيانٍ يتفوق على، التدفق الهابط من الأعلى. في بعض الفترات، ساهم الخلط المدفوع بأصابع الملح عبر الحد السفلي بأكثر من ثلثي إجمالي الخلط الرأسي، ما يعني أن هذه العملية الدقيقة تلعب دوراً رئيسياً في الحفاظ على الأكسجين الموجود داخل الطبقة منخفضة الأكسجين.

ماذا يعني هذا لمحيط متغير

تقلب النتائج النظرة المبسطة التي ترى أن مناطق الحد الأدنى للأكسجين تهوية أساساً من الأعلى. بدلاً من ذلك، تكشف أن خلط أصابع الملح المستمر في الأعماق يمكن أن يوفر إمداداً ثابتاً من الأسفل للأكسجين يقارن، أو يتجاوز، المدخلات من الأعلى. وبما أن البنية الحرارية والملوحة التي تحفز أصابع الملح تبدو مستقرة على نطاقات واسعة في شرق المحيط الهادئ الجنوبي، فمن المرجح أن يعمل هذا الآلية على مساحات واسعة وعلى أزمنة طويلة، وتوجد ظروف مشابهة في أنظمة اندفاعية أخرى حول العالم. للتنبؤ بدقة بكيفية تمدد أو تقلص هذه المناطق الفقيرة بالأكسجين في محيط دافئ ومنقوص الأكسجين، سيتطلب الأمر أن تتضمن نماذج المناخ والمحيطات أصابع الملح وعمليات الخلط الدقيقة الأخرى — وليس فقط أشكال الاضطراب الأكثر شيوعاً قرب السطح.

الاستشهاد: Pinto-Juica, M., Pizarro, O., Rodríguez-Santana, Á. et al. Salt fingers contribute substantially to diapycnal oxygen transport into the oxygen minimum zone of the eastern South Pacific. Commun Earth Environ 7, 175 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03194-8

الكلمات المفتاحية: مناطق الحد الأدنى للأكسجين, أصابع الملح, خلط المحيط, شرق المحيط الهادئ الجنوبي, نقص أكسجة المحيط