הטמעה אטמוספרית מגבירה ייצור מתאן ימי ופליטות מהאוקיאנוסים העולמיים

מדוע האוויר מעל הים משמעותי לאקלים שלנו

האוקיינוסים משחררים בשקט מתאן, גז חממה עוצמתי, לאטמוספירה — אפילו ממי שטחוניים מוארים ומעשירים בחמצן, שבהם המיקרובים המסורתיים שמייצרים מתאן לא אמורים לשגשג. התעלומה הזו, הידועה כ"פרדוקס המתאן הימי", מטרידה מדענים שנים רבות. המחקר החדש שמוצג כאן מראה שאבק ואוכלוסיית זיהום הנופלים על פני הים עושים יותר מאשר לדשן את החיים הימיים: הם יכולים גם להזיז את הכימיה של מי השטח כך שתגביר ייצור ופליטת מתאן, באופן עדין אך מדיד שמאפשר משוב קטן על שינוי האקלים.

אבק, ערפיח ושינוי תזונתי בלתי נראה

פעילות אנושית משחררת כמויות גדולות של חנקן פעיל לאוויר כתוצאה משריפת דלקים מאובנים וחקלאות. רוב החנקן הזה בסופו של דבר נופל חזרה לאדמה בתוך חלקיקים או בגשם, כולל על הים הפתוח. המחקר מראה שהתפילה האטמוספרית הזו אינה מאוזנת: היא מספקת הרבה חנקן לעומת זרחן, שהוא מזין מרכזי נוסף. כאשר החנקן העודף מתערבב לשכבת השטח של הים, הוא דוחף את הכימיה המקומית לכיוון חוסר זרחן. המיקרובים שבעבר התקשו למצוא חנקן פתאום מקבלים שפע, אך כעת נתקלים במחסור בזרחן — שינוי שמכריח אותם לכרות מקורות חדשים של היסוד הזה.

כיצד מיקרובים רעבים מייצרים מתאן

כדי להתמודד עם מגבלת זרחן, מיקרובים ימיים רבים ניזונים מאגירה גדולה של תרכובות אורגניות של זרחן מומס. אחת מהתרכובות הללו, מתילפוספונט, מכילה קשר פחמן–זרחן. כשהמיקרובים שוברים קשר זה כדי לשחרר את הזרחן שהם יכולים להשתמש בו, משתחרר מתאן כתוצר לוואי. בניסויים על הסיפון בצפון‑מערב האוקיאנוס השקט, החוקרים הוסיפו לאמיתי תרסיסים אטמוספריים וחנקן עשיר למי ים שכבר נטו לעבר לחץ זרחן. המיקרובים הגיבו במהירות: הם הגבירו אנזימים שמסירים זרחן ממולקולות אורגניות וייצרו כמות מתאן משמעותית יותר כשהמתילפוספונט היה נוכח. באופן חשוב, הוספת חנקן בלבד — בלי זרחן נוסף — העמיקה את לחץ הזרחן והניעה ייצור מתאן גבוה יותר, מה שאישר כי חוסר איזון במזינים, ולא רק הוספת מזון כללית, הוא הטריגר.

תגובה מיקרוביאלית עולמית לנפילה מהשמיים

מדידות שדה הראו שמי השטח בצפון‑מערב האוקיאנוס השקט כבר רוויים במתאן ביחס לאטמוספירה, מה שמצביע על ייצור מתמשך בתוך הים. כדי לבחון עד כמה המנגנון הזה נפוץ, המחברים פנו למאגרי גנום גלובליים מסקרים אוקייניים. הם התמקדו בגֵן מרכזי הנקרא phnJ, שמקודד לחלק ממכונת האנזימים שמפרקת קשרי פחמן–זרחן. באמצעות מודלים של למידת מכונה שמקשרים בין שפע גנים לתנאי סביבה, הם חזו היכן גן זה נפוץ ביותר. התוצאות מראות שפע גבוה של phnJ באזורים אוקייניים דלים בפוספט, וקשר סטטיסטי ברור בין הטמעת חנקן אטמוספרית גבוהה ליתר שפע צפוי של phnJ. במילים אחרות, מקומות שמקבלים יותר חנקן מהאוויר נוטים לארח יותר מיקרובים המצוידים גנטית לפרק פוספונטים ובפוטנציה לייצר מתאן.

מבניות במבחנות למרחב הימי כולו

להערכת ההשפעה הגלובלית, הצוות שילב את ניסויהם עם מפות של מזינים ימיים, פוספור אורגני מומס והטמעת חנקן. הם בנו יחסים מתמטיים בין יחס חנקן‑לזרחן במי הים לבין החלק של מתילפוספונט שהומר למתאן. ביישום יחס זה על מפות עולמיות חישבו החוקרים כמה ייצור מתאן נוסף מתרחש כאשר חנקן אטמוספרי מתערבב לשכבת השטח. הניתוח שלהם מציע שבתוך השכבה המעורבת של הים, ייצור מתאן ממתילפוספונט עלול לעלות בכ־2–3 אחוז בממוצע, ובמקומות מושפעים במיוחד הרבה יותר. זה מתורגם לכ‑0.05 טרגראמים (50 מיליארד גרם) של מתאן נוסף בשנה בקירוב, כאשר פליטות המתאן מהאוקיאנוס הפתוח עולות בסדר גודל של מספר אחוזים.

מה משמעות הדבר לסיפור האקלים

לאדם מן הרחוב המספרים הללו עשויים להישמע קטנים, אבל הם חשובים כי הם חושפים תופעת לוואי מוסתרת של זיהום אוויר. הטמעת חנקן אטמוספרית נחשבה עד כה לברכה מעורבת: היא יכולה לעודד גידול צמחי בים ולעזור למשוך פחמן חד‑חמצני מהאטמוספרה, אך גם להגביר תחמוצת חנקן, גז חממה חזק נוסף. מחקר זה מוסיף את המתאן לרשימה. על‑ידי דחיפת מי השטח לעוני בזרחן, עודף חנקן מהאוויר מעודד מיקרובים לכרות זרחן אורגני ובתהליך לשחרר מתאן לאוויר. ככל שפלטות החנקן שיוצר האדם ימשיכו לגדול וכן ההתערבלות באוקיינוסים תשתנה, חוסר האיזון במזינים ושחרור המתאן הנלווה צפויים להחריף באזורים מסוימים, ולהחליש במעט את היתרון האקלימי של משיכת הפחמן אל הים, ולחזק עד כמה האוויר שאנו מזהמים קשור בקשר הדוק לגזים שהים מחזיר לאטמוספירה שלנו.

ציטוט: Zhuang, GC., Mao, SH., Zhang, HH. et al. Atmospheric deposition enhances marine methane production and emissions from global oceans. Nat Commun 17, 1811 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68527-9

מילות מפתח: מתאן באוקיינוס, הטמעת חנקן אטמוספרית, מיקרו-אורגניזמים ימיים, מגבלת מזון, משובי אקלים