محاكاة انحسار الجليد العابرة تكشف أسباب تشكل الـ sapropel في البحر المتوسط

عندما تحوّل بحر مشمس إلى منطقة ميتة في المياه العميقة

اليوم يُعدّ البحر الأبيض المتوسط وجهة عطلات شعبية، لكن في الماضي القريب نسبيًا أصبحت مياهه العميقة شبه منعدمة الأكسجين، مكوّنة طبقات سميكة داكنة غنية بالمواد العضوية تُعرف بالـ sapropels. فهم كيفية حدوث هذا التحول ليس مجرد فضول عن بحار قديمة: إنه يكشف كيف يمكن لتغيّرات بطيئة في مستوى البحر والمناخ والحياة في المياه السطحية أن تعيد تشكيل أنظمة بحرية كاملة بهدوء على مدى آلاف السنين، ويقدّم دلائل حول كيفية استجابة محيطات اليوم للاحتباس الحراري المستمر.

مختبر طبيعي لتغيّر المناخ الماضي

غالبًا ما يُوصف البحر المتوسط بأنه محيط مصغر، مرتبط بشدّة بأنظمة الرياح الموسمية الأفريقية والطقس الأوروبي. وبما أنه شبه مغلق ويتبادل المياه مع الأطلسي فقط عبر مضيق جبل طارق الضيق، فإنه يتفاعل بقوّة مع تغيّر هطول الأمطار وتدفق الأنهار ومستوى البحر العالمي. تكشف أعمدة الرواسب من قعره عن حلقات متكررة على مدى الـ 450,000 سنة الماضية عندما فقدت المياه العميقة الأكسجين وتكوّنت طبقات سابروبل الداكنة. أحدث هذه الحلقات، المسماة S1، ظهرت بين نحو 10,800 و6,100 سنة مضت، تزامنًا مع مرحلة رطبة وممطرة في شمال أفريقيا تُعرف بـ"فترة الرطوبة الأفريقية". لطالما شكّ العلماء أن الرياح الموسمية الأفريقية الأقوى وتزايد تصريف الأنهار لعبا دورًا رئيسيًا، لكن كان من الصعب حتى الآن تفكيك التأثيرات المشتركة لارتفاع مستوى البحر، وتغيرات الحرارة، ومدخلات المغذيات.

إعادة تشغيل ذوبان العصر الجليدي الأخير

لفكّ هذه المحركات، استخدم المؤلفون نموذجًا حاسوبيًا مفصّلًا يحاكي حركات المياه والكيمياء ثلاثية الأبعاد عبر كامل البحر المتوسط من أقصى الانحسار الجليدي الأخير قبل 21,000 سنة وحتى عام 1949 الميلادي. في ذروة العصر الجليدي الأخير، كان مستوى البحر أقل بكثير وكان الارتباط مع الأطلسي أقل عمقًا، ومع ذلك بقيت المياه العميقة في شرق المتوسط جيدة التهوية وغنية بالأكسجين. البطء في درجات الحرارة أخر تحلل المواد العضوية الغارقة، مما سمح بتراكم المغذيات في الأعماق، لكن مستويات الأكسجين كانت مشابهة لليوم، لذلك لم تكن ظروف تكوّن السابروبل متوفرة بعد. مع بدء ارتفاع درجات الحرارة وذوبان الألواح الجليدية، ارتفع مستوى البحر وانخفضت كثافة المياه السطحية تدريجيًا. هذا أضعف دوران الانقلاب الذي يجدد عادة الطبقات العميقة بمياه جديدة ومؤكسجة، ممهّدًا الطريق — قبل آلاف السنين — لفقدان الأكسجين في الأعماق.

كيف تعاونت الأنهار والدفء والمياه الراكدة

بين نحو 15,000 و7,000 سنة مضت، تزامنت عدة عمليات. ارتفاع البحار عمّق مضيق جبل طارق، مكوّنًا تبادلًا أكبر مع الأطلسي لكن مخفّفًا الوقت الذي تقضيه المياه السطحية في التبخر داخل الحوض، مما أضعف ميلها للغوص. في الوقت نفسه، أدت مياه الذوبان الداخلة إلى المحيط الأطلسي والمتوسط إلى خفض الملوحة، مما استقرّ عمود الماء أكثر. عندما بدأت فترة الرطوبة الأفريقية، حملت الأنهار الأقوى — ولا سيما النيل — مغذيات أكثر بكثير إلى الحوض الشرقي. ازدهرت الحياة السطحية وتساقطت جزيئات عضوية أكثر إلى داخل المحيط. وبما أن المياه العميقة كانت لا تزال باردة نسبيًا، فقد أبطأت الميكروبات من تفكيك هذه المادة وعملت على عمق أكبر، مستهلكة الأكسجين حيث كانت عملية التجديد عبر الخلط قد أُجهضت بالفعل. في المحاكاة، تراجعت مستويات الأكسجين تحت نحو 1000 متر تدريجيًا، وبين نحو 10,400 و7,000 سنة مضت أصبح شرق المتوسط العميق خاليًا من الأكسجين، بينما ارتفعت حركة الكربون العضوي إلى قاع البحر بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا، مما يتوافق مع سجلات الرواسب للسابروبل S1.

اختبار مشتبهين آخرين وساعة التغيير

أجرى الباحثون خبرات "ماذا لو" إضافية لفصل التأثيرات الفيزيائية عن البيولوجية. عندما أوقفوا الإثراء الإضافي بالمغذيات من الأنهار الأفريقية بينما أبقوا المناخ وارتفاع مستوى البحر متغيرين، بقيت المياه العميقة مهواة بالأكسجين: التغيرات الفيزيائية وحدها فسّرت نحو نصف الانخفاض الملحوظ في الأكسجين لكنها لم تدفع النظام إلى حالة انعدام أكسجين كاملة. وعلى العكس، إضافة مدخلات مغذيات قوية إلى متوسط معاصر أكثر دفئًا وأقل كثافة قلّلت الأكسجين بالكاد، لأن الخلط القوي والنشاط الميكروبي الأسرع فكّكا المادة العضوية أعلى في عمود الماء. أظهر اختبار منفصل لفيض من المياه العذبة المقترح من بحر آزوف/البحر الأسود تأثيرًا طفيفًا وقصير الأمد على الأكسجين العميق. وأكد نموذج خطي بسيط أن تكوّن السابروبل يتطلب كلًا من فترة طويلة من زيادة الاستقرار الطبقي وتزويدًا تراكميًا كبيرًا للمادة العضوية التي تصل إلى الطبقات العميقة، مع مساهمة البرودة في غرق تلك المادة إلى أعماق أبعد قبل تحللها.

ماذا يخبرنا هذا الحدث القديم عن المستقبل

تخلص الدراسة إلى أن المحفز الأساسي لتكوّن السابروبل S1 كان الكسب التدريجي لطفو الأرض المائية السطحية — المدفوع بارتفاع مستوى البحر بعد انحسار الجليد والاحترار — والذي أضعف التهوية العميقة قبل أن تسجل الرواسب أي تغيير. المغذيات النهرية المعززة أثناء فترة الرطوبة الأفريقية، التي عملت على بحر داخلي راكد وبارد، دفعت النظام إلى حالة طويلة من انعدام الأكسجين وبنّت الطبقة السميكة الغنية بالعضويات التي نراها اليوم. لم تكن مياه عذبة إضافية من البحر الأسود ضرورية. وفي مستقبل أكثر دفئًا، يجادل المؤلفون أن تكوّن "مناطق ميتة" عميقة مماثلة في المتوسط من غير المرجح أن يحدث بسرعة: حتى مع زيادة الاستقرار الطبقي، سيستغرق التحول إلى انعدام الأكسجين آلاف السنين، والمياه الدافئة تميل إلى حصر تفكك المادة العضوية في طبقات سطحية مهواة جيدًا. تسلّط حكاية السابروبل S1 الضوء إذن على كيفية تشكيل التغيّرات البطيئة والمتداخلة في مستوى البحر والدوران والبيولوجيا للمحيط العميق عبر الأزمنة الجيولوجية.

الاستشهاد: Six, K.D., Mikolajewicz, U. & Schmiedl, G. Transient deglacial simulations unravel the causes of Mediterranean sapropel formation. Commun Earth Environ 7, 258 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03290-9

الكلمات المفتاحية: البحر الأبيض المتوسط, سابروبل (طين عضوي), انحسار الجليد, أوكسجين المحيط, فترة الرطوبة الأفريقية