צוף BGC-Argo חושף שינויים במחזור החנקן-פחמן באזור דל-חמצן

מדוע אזורים נסתרים באוקיינוס חשובים

הרחק מתחת לפני הים שוכנים שכבות מים עצומות העניות כמעט לגמרי בחמצן. אזורים אלה, דלים בחמצן, שולטים בשקט בכמות החנקן החיונית לחיים ובכמות הפחמן שמחממת את האקלים שעוברים דרך הים וחוזרים לאטמוספירה. המחקר הזה עוקב אחר צוף רובוטי במזרח האוקיינוס השקט הטרופי הצפוני כמעט שלוש שנים, ומגלה שהכימיה בשכבות הנסתרות הללו משתנה הרבה יותר ממה שמדענים חשבו בעבר. העבודה מראה כיצד פולסים של פעילות ימית על פני המים, מערבולות וסביבתיות (אדי ים), והמיקרובים המיקרוסקופיים יחד מעצבים מחדש את מאזן החנקן והפחמן של האוקיינוס עם הזמן.

נָהִיגת רובוט בים דל-חמצן

חוקרים פרסו צוף ביוגאוכימי עצמאי באזור המזרחי של האוקיינוס השקט הטרופי הצפוני, אזור הידוע בזכות אזור דל-חמצן עבה. הצוף צלל ועלה שוב ושוב בעמודת המים, ורשם חמצן, ניטראט, ניטריט, pH וחלקיקים עשירים בפחמן אורגני. במשך כמעט שלוש שנים חווה הצוף תנאי לה ניניה, תנאים ניטרליים ותנאי אל ניניו חזקים. לאורך כל התקופה נראתה שכבת עומק אמצעית, מגובה כ־100 עד מעל 800 מטר, דלה מאוד בחמצן, מה שאישר שהאזור הזה מתפקד ככתם חזק ומתמשך לאובדן חנקן.

אות כימי שנחלש בחושך

בתוך הלהקה הדלה בחמצן התמקד הצוות בניטריט, צורת חנקן קצרת־חיים המופיעה ונעלמת כאשר מיקרובים נושמים ניטראט וחומרים אחרים במקום חמצן. בתחילת הרשומה הופיעה שכבה מודגשת שבה נצבר ניטריט, סימן לכך שמיקרובים המירו ניטראט לניטריט בקצב מהיר יותר מצריכתו. עם זאת, במהלך 2023 ו‑2024 רמות הניטריט ירדו בעקביות, לפעמים מתחת לסף הגילוי. במקביל pH ירד ואופקי רוויון הקארבונט השתנו, מה שמעיד על ייצור מוגבר של פחמן דו־חמצני ועל שינוי ביכולת הספיחה של המים. שינויים אלה התרחבו על שטח רחב: צוף סמוך שני רשם את אותה ירידת ניטריט, דבר שמרמז על שינוי אזורי ולא על סיפור מקומי בלבד.

פריחות שטחיות ומערבולות סוחפות

חיישני הצוף גילו גם שינויים חזקים בפלנקטון הדמוי־צמח ובחלקיקים אורגניים ליד פני הים. פריחות עונתיות ומקטע פורייה במיוחד בסוף הקיץ 2022 העמיסו את שכבת המים העליונה בחומר אורגני. מערבולות — מסת מים מסתובבת גדולה — הרימו מדי פעם מים עשירים במזון עמוק יותר אל האור, הזינו את הפריחות הללו והעלו רמות כלורופיל וחומר אורגני חלקיקי. אירועים אלה לא רק חיזקו את המערכות החיים על פני הים אלא גם שינו את הרכב הכימי של המים ששוטפים אל תוך אזור דל‑החמצן, ושינו כמה "מזון" היה זמין למיקרובים המניעים אובדן חנקן ושחרור פחמן בחושך.

נתיבי מיקרובים משתנים עם הזמן

כדי לפענח אילו תהליכים מיקרוביאליים היו הפעילים ביותר השתמשו החוקרים במודל מאזן מסה סטויכיומטרי שמקשר שינויים בניטראט, ניטריט, פחמן דו־חמצני ואלקליניות. הניתוח הראה שצעד אחד — הפחתת ניטראט לניטריט — שלט בהמרות החנקן תחת כל התנאים. יחד עם זאת נתיבים אחרים השתנו בעומק ובזמן. כאשר ניטריט היה בשפע, חמצון ניטריט והפחתת ניטראט היו חזקים במיוחד. במהלך תקופת הפחמן האורגני הגבוהה הועלו דניטריפיקציה ואנמוקס (anammox), הממירים חנקן קבוע לגז חנקן אינרטי, בעוד שפעולת חמצון הניטריט נחלשה. בתנאי מאוחר יותר של ניטריט נמוך הפכה הדניטריפיקציה לחשובה יותר, המעידה על תנאים מחזקים יותר שמעדיפים הסרה מלאה של החנקן מהמערכת ועל ייצור גזי חממה כגון תחמוצת החנקן (N2O).

מה משמעות הדבר לאוקיינוס המשתנה

הרשומה הארוכה והמפורטת הזו מראה שאזורי דל‑החמצן אינם "אזורי מוות" שקטים ויציבים, אלא סביבות דינמיות שבהן נתיבי החנקן והפחמן מתארגנים מחדש באופן מתמיד. שינויים בפריון הפלנקטון, באספקת החומר האורגני ובערבוב הפיזיקלי על ידי מערבולות יכולים להזיז את האיזון בין השארת החנקן זמין לחיים ימיים לבין אובדנו לאטמוספירה, ובמקביל לשנות כמה פחמן דו‑חמצני המים הללו מאחסנים או משחררים. ככל שמצפים שאזורי דל‑החמצן יתרחבו בעקבות שינויי האקלים, צופים אוטונומיים וכלים דומים יהיו חיוניים למעקב אחרי המהפכים הנסתרים האלה ולשיפור התחזיות לגבי האופן שבו הכימיה, הפריון ושחרור גזי החממה של האוקיינוס עלולים להתפתח.

ציטוט: 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

מילות מפתח: אזורים דלי-חמצן, מחזור החנקן הימי, צופי Argo ביוגאוכימיים, מחזור הפחמן באוקיינוס, מזרח האוקיינוס השקט הטרופי הצפוני