אובדן קרח ימי גורם לשינוי משטר בביוגיאוכימיה של החנקן בים הארקטי

מדוע זה חשוב עבור ארקטיקתנו המשתנה

ים הארקטי מתחמם במהירות, וההתכווצות של קרח הים נתפסת לעתים כסימן גלוי לשינויי אקלים. אך מתחת לפני המים מתרחש שינוי פחות בולט: המזונות הבסיסיים המזינים את החיים הימיים הארקטיים עוברים ארגון מחדש. המחקר הזה מראה כי האזור חצה סף שבו חנקן, אחד מהמזונות החיוניים לצמחים, נמצא עתה בחוסר ברוב האזור. השינוי השקט הזה עלול לעצב מחדש אילו אורגניזמים יפרחו במימי הארקטי וכמה פחמן הים יוכל לקלוט מהאטמוספרה.

תמונה חדשה של מימי פני הארקטי

באמצעות נתונים מסקרים חוזרים של אוניות לאורך מצר פרם בין גרינלנד לספיצברגן, ערכו המחברים רישום של 20 שנה של טמפרטורה, מליחות ומזונות במימי פני הקוטביים הקרים שזורמים החוצה מים הארקטי. סביב 2009 הם הבחינו בשבירה ברורה בדפוס: רמות הניטראט הממוצעות במים פני אלה ירדו מתמצית של כשלוש יחידות לפחות משתי יחידות, כאשר ערכים בקרבת אפס הופיעו בתדירות גבוהה יותר. במקביל השתנה האיזון בין מזונות שונים. יחס החנקן לפוספור ירד, בעוד יחס הסיליקה לחנקן עלה, מה שמעיד שחנקן — ולא אור — הפך למגבלה העיקרית על צמיחת הצמחים במים אלה.

עבודה נסתרים בקרקעית

הצוות עקב אחר השינוי חזרה לתהליכים על המדפים הרחבים והרדודים מול סיביר, במיוחד בימים צ'וקצ'י ומזרח סיביר. כאשר צמחים מיקרוסקופיים גדלים במים פני ומתים, שאריותיהם שוקעות ומפורקות על ידי מיקרובים בבוץ הקרקעית. בסדימנטים דלים בחמצן ועשירים בחומר אורגני, מיקרובים אלה משתמשים בניטראט במקום בחמצן וממירים אותו לגז חנקן — תהליך הנקרא דנטריפיקציה בקרקעית שסולל באופן קבוע חנקן שימושי מהאוקיינוס. באמצעות חיבור הערכות שפורסמו של תפוקת הצמחייה בכל מדף עם מדידות דנטריפיקציה ממחקרים קודמים, שיחזרו המחברים כיצד אובדן החנקן בקרקעית השתנה מאז סוף שנות ה-90. חישוביהם מצביעים על כך שהסרת החנקן על מדפי סיביר כמעט הוכפלה בעשרים השנים האחרונות, עם עליות הגדולות ביותר על מדף צ'וקצ'י שבו התפוקה זינקה כאשר הקרח נסוג.

זרמים שנושאים טביעת אצבע כימית משתנה

הסיפור אינו נגמר על המדפים. זרמי פני סוחפים את המים המותאמים הללו ברחבי הארקטי ולבסוף החוצה דרך מצר פרם. כדי לעקוב אחרי המסע הזה השתמשו החוקרים במודל מחשב כדי לעקוב אחורה אחר חלקיקי מים וירטואליים מהמצר במשך עשר שנים. לפני 2009, רבים מהחלקיקים שהיו כאן בילו את רוב זמנם מעל מדף ים קרה, שם אובדן החנקן מתון יותר. לאחר 2009, המעבר לאורך קצה המדף האיץ וחלק גדול יותר מן המים המזין את מצר פרם עבר מעל מדפי צ'וקצ'י ומזרח סיביר בעלי דנטריפיקציה חזקה. כתוצאה מכך טביעת-האצבע הכימית של מימי פני הקוטב השתנתה: יותר מן המים המגיעים למרכז הארקטי ולמצר פרם כבר נגרעו מהם ניטראטים במהלך הדרך.

מימים המוגבלים באור למים המוגבלים במזון

מוקדם בעידן הלוויינים, עליות בצמיחת הצמחים הארקטיים התיישרו באופן הדוק עם שטח המים הפתוחים שנוצר מהפשרת הקרח, מה שהציע שאור הוא הגורם המגביל העיקרי. הניתוח החדש מראה שהקשר הזה קרס אחרי כ-2009. במדף הכניסה של ים צ'וקצ'י, התפוקה ממשיכה לטפס ככל שהקרח נסוג ומימי האוקיינוס השקט מוסיפים מזונות טריים. אך במורד הזרם, במימי המזרח סיביר, לפטב וקרה ועד למרכז הארקטי, גדילת הצמחים נעצרה או אף ירדה למרות יותר מים פתוחים. תבנית זו מתאימה לירידה הנצפית בניטראט ומצביעה על משטר חדש שבו אספקת חנקן קבוע, ולא אור השמש, קובעת כעת את התקרה לפרודוקטיביות ברוב ים הארקטי.

מה זה אומר לחיי הארקטי

כאשר מסתכלים יחד, התצפיות והדגמים מרמזים כי ים הארקטי חצה סף דמוי-טיפינג במחזורים התזונתיים שלו. דנטריפיקציה בקרקעית בכמה מדפים מרכזיים מסירה עתה כמות חנקן השווה לסך הניטראט הנכנס מפסיפיק, ומשאירה את פנים הארקטי כרוני-עוני בחנקן. בתנאי חנקן נמוכים אלה, פיטופלנקטון קטנים יותר היכולים להשתמש טוב יותר במזונות נדירים נוטים להחליף דיאטומים גדולים ועשירים בסיליקה, ורשת המזון עשויה להזיז לכיוון יותר מיחזור ופחות ייצוא לעומק. שינויים כאלה דווחו כבר באזורים כמו ים צ'וקצ'י ומצר פרם. בעוד שמקורות חנקן אחרים כגון תוספות אטמוספריות או חיידקים מקבעי חנקן עשויים להתרחב בחשיבותם, הם ככל הנראה לא יפצו על ההפסדים הנוכחיים. למשקיף הנבון ההודעה ברורה: ככל שקרח הים הארקטי נעלם, היסוד הבלתי נראה של המערכת האקולוגית הימית שלו עובר הארקה שקטה, עם השלכות ממושכות על החיים בצפון הרחוק.

ציטוט: Santos-García, M., Ganeshram, R.S., Oziel, L. et al. Sea ice loss drives a regime shift in Arctic Ocean nitrogen biogeochemistry. Commun Earth Environ 7, 442 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03569-x

מילות מפתח: ים הארקטי, אובדן קרח ימי, מחזור החנקן, דנטריפיקציה בקרקעית, תפוקה ראשונית