طفاية BGC-Argo تكشف تحوّلات في دورات النيتروجين والكربون في منطقة ناقصة الأكسجين

لماذا تهم المناطق الخفية في المحيط

عميقاً تحت سطح المحيط توجد طبقات شاسعة من المياه شحيحة الأكسجين. هذه المناطق منخفضة الأكسجين تتحكم بهدوء في مقدار النيتروجين الضروري للحياة والكربون الدافئ للمناخ الذي يتحرك عبر البحر وإلى الغلاف الجوي. تتابع هذه الدراسة طفاية روبوتية في المحيط الهادئ الاستوائي الشمالي الشرقي لنحو ثلاث سنوات، كاشفة أن الكيمياء في هذه الطبقات الخفية أكثر تقلباً مما كان يعتقد العلماء سابقاً. تُظهر الدراسة كيف أن نبضات الحياة البحرية على السطح، الدوامات الدوّارة، والميكروبات المجهرية معاً تعيد تشكيل توازن النيتروجين والكربون في المحيط بمرور الوقت.

انجراف روبوتي في بحر منخفض الأكسجين

نشَر الباحثون طفاية آرجو بيوجيوكيميائية مستقلة في المحيط الهادئ الاستوائي الشمالي الشرقي، وهي منطقة معروفة بوجود نطاق سميك ناقص الأكسجين. غاصت الطفاية وارتفعت مراراً عبر العمود المائي، مسجلة الأكسجين والنترات والنَيتريت ودرجة الحموضة والجسيمات الغنية بالكربون العضوي. على مدار ما يقرب من ثلاث سنوات، شهدت ظروف لا نينيا، وحيادية، وإل نينيا قوية. طوال ذلك الوقت، بقي نطاق متوسط العمق من حوالى 100 إلى أكثر من 800 متر منخفض الأكسجين للغاية، مؤكداً أن هذه المنطقة تعمل كبؤرة طويلة الأمد لفقدان النيتروجين.

إشارة كيميائية تتلاشى في الظلام

داخل هذا النطاق منخفض الأكسجين، ركز الفريق على النيتريت، وهو شكل قصير العمر من النيتروجين يظهر ويختفي بينما تتنفس الميكروبات النترات ومركبات أخرى بدلاً من الأكسجين. في بداية السجل، وُجدت طبقة بارزة تراكم فيها النيتريت، دلالة على أن الميكروبات كانت تحول النترات إلى نيتريت أسرع مما يمكن استهلاكها. ومع ذلك، خلال 2023 و2024 انخفضت مستويات النيتريت تدريجياً، وأحياناً انخفضت تحت حد الكشف. في الوقت نفسه، انخفضت درجة الحموضة وتحركت حدود تشبع الكربونات، مما يشير إلى إنتاج إضافي لثاني أكسيد الكربون وتغير قدرة المعايرة للمياه. وقعت هذه التغيرات عبر منطقة واسعة، إذ لاحظت طفاية أخرى قريبة نفس انخفاض النيتريت، مما يوحي بتحول إقليمي بدلاً من ظاهرة موضعية.

ازدهارات سطحية ودوامات دوّارة

كشفت حساسات الطفاية أيضاً تقلبات قوية في العوالق الشبيهة بالنبات والجسيمات العضوية قرب السطح. حمّلات موسمية وفترة منتجة جداً في أواخر صيف 2022 ملأت المحيط العلوي بالمواد العضوية. كانت الدوامات—كتل مائية دوّارة كبيرة—ترفع بشكل دوري مياهاً أعمق غنية بالمواد المغذية أقرب إلى ضوء الشمس، مما غذى هذه الازدهارات وزاد الكلوروفيل والكربون العضوي الجسيمي. لم تقتصر هذه الأحداث على تعزيز الحياة على السطح فحسب، بل غيّرت أيضاً التركيب الكيميائي للمياه الهاجرة إلى نطاق نقص الأكسجين، مغيرةً مقدار «الطعام» المتاح للميكروبات التي تدفع فقدان النيتروجين وإطلاق الكربون في الظلام.

إعادة ترتيب المسارات الميكروبية مع الزمن

لفك شفرة أي العمليات الميكروبية كانت الأكثر نشاطاً، استخدم الباحثون نموذج توازن كتل ستوكيومتري يربط التغيرات في النترات والنيتريت وثاني أكسيد الكربون والقلوية. أظهر التحليل أن خطوة واحدة—اختزال النترات إلى نيتريت—هي المسيطرة على تحولات النيتروجين تحت جميع الظروف. ومع ذلك تحولت مسارات أخرى مع العمق والزمن. عندما كان النيتريت وفيراً، كانت أكسدة النيتريت واختزال النترات قوية بشكل خاص. خلال فترة الكربون العضوي العالي، تحفزت عمليتا نزع النتروجين (الديهجاه) والأناموكس، اللتان تحولان النيتروجين المركب إلى غاز نيتروجين خامل، في حين ضعفت أكسدة النيتريت. تحت ظروف لاحقة منخفضة النيتريت، أصبح نزع النتروجين أكثر أهمية، مشيراً إلى ظروف أكثر اختزالاً تفضّل الإزالة الكاملة للنيتروجين من النظام وإنتاج غازات دفيئة مثل أكسيد النيتروز.

ما دلالة ذلك على المحيط المتغير

يُظهر هذا السجل الطويل والمفصل أن مناطق نقص الأكسجين ليست «مناطق ميتة» هادئة وثابتة، بل بيئات ديناميكية تعيد تنظيم مسارات النيتروجين والكربون باستمرار. يمكن لتحولات إنتاجية العوالق وتزويد المواد العضوية والخلط الفيزيائي بفعل الدوامات أن تقلب الميزان بين إبقاء النيتروجين متاحاً للحياة البحرية وفقدانه إلى الغلاف الجوي، وفي الوقت نفسه تغيير مقدار ثاني أكسيد الكربون الذي تخزنه أو تطلقه هذه المياه. مع توقع توسع المناطق منخفضة الأكسجين بفعل تغير المناخ، ستكون الطفايات المستقلة والأدوات المشابهة ضرورية لتتبُّع هذه التحولات الخفية وتحسين التنبؤات حول كيفية تطور كيمياء المحيط وإنتاجيته وانبعاثات غازات الدفيئة.

الاستشهاد: Bif, M.B., Kelly, C., Altabet, M.A. et al. BGC-Argo float reveals shifts in nitrogen-carbon cycling in an oxygen-deficient zone. Commun Earth Environ 7, 294 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03410-5

الكلمات المفتاحية: مناطق ناقصة الأكسجين, دورة النيتروجين البحرية, طفايات آرجو البيوجيوكيميائية, دوران الكربون في المحيط, المحيط الهادئ الاستوائي الشمالي الشرقي