كيف تتنفس المحيطات؟

كيف يتنفس المحيط؟

سنتناولفيهذاالمقالالطرقالمختلفةالتييتنفسبهاالمحيط。أولًا، ثمة كائنات دقيقة، منهاالزراقموالعوالقالنباتية، التي تمتص ثاني أكسيد الكربون公司₂من الغلاف الجوي وتنتج الأكسجين في عملية تُسمىالتمثيلالضوئي(انظرشكل1）.ولماكانالضوءعنصرًاأساسيًافيعمليةالتمثيلالضوئي،فلايمكنحدوثهذهالعمليةإلافيطبقاتالمياهالأقربإلىالسطح،فيأعلى10إلمى100ترتقريبًامنالمحيط。تبدوهذهالمنطقةرفيعةللغاية،ومعذلك،فعمليةالتمثيلالضوئيفيالمحيطبالغةالأهميةللأرض،حيثتشيرالتقديراتإلىإنتاجهامايصلإلمى70%نالأكسجينالموجودعلىكوكبنا[1]] وإزالتها 30% من ثاني أكسيد الكربون公司₂الذي يصنعه الإنسان من الغلاف الجوي [2]。ومنالمهمأنيواصلالمحيطأداءمهمته،للحفاظعلىكوكبنافيحالةمستقرةتضمناستمرارالحياةالتينعرفهابشكلهاالحالي。

وثمةطريقةأخرىيدخلبهاالأكسجينفيالمحيطهيالتيتحدثعندانكسارالأمواجواندفاعفقاعاتالهواءإلىالماءبالأسفل。تحدثهذهالآليةغالبًافيالمياهالسطحيةوعلىالسواحل،وتُعدفقاعاتالهواءالموجودةفيالماءهيالسببالرئيسيوراءظهورالأمواجباللونالأبيضعندانكسارهاعلىالشاطئ。

غيرأنثمةمكانفيالمحيطيُستنشقفيهالأكسجينبعمقلدرجةإنزالهإلىالمياهالعميقةحيثيمكنهالبقاءلآلافالسنين。وتحدثهذهالظاهرةفيأقصىشمالالمحيطالأطلسي،فيبحرغرينلاندوبحرلابرادور[3.]،وتحدثأيضًافيبحريويديلوروسقبالةساحلالقارةالقطبيةالجنوبية(انظرشكل2）.فهنا،يذوبالأكسجينفيالمياهالباردة،وكلمازادتبرودةالماء،ذابالمزيدمنالأكسجين(ويحدثالعكسعندماتغليالماءعندطهيالمعكرونةمثلًا)。

يمكنكأنترىهناكأنالغازات——بمافيهاالأكسجين——تبدأفيالخروجمنالماءفيشكلفقاعات،وكلمازاددفءالماء،زادعددالفقاعاتالتيتخرجمنه。لذايكونامتصاصمعظمالأكسجينفيفصلالشتاء،ولأنالماءالباردأيضًاأكثركثافةمنالماءالحار،يغوصالماءالباردالمُحملبالأكسجينفيأعماقالمحيط،حيثيكونالأكسجيننادرًاإلىحدٍما。وتُسمى هذه العمليةبالحمل الحراري العميق。

ويُطلقعلىالطريقةالتييدورفيهاالماءعبرالمحيطات«الحزام الناقل العالمي»وتظهر فيشكل3。وتبدأحركةالمياههذهعبرالمحيطفيمناطقالمياهالعميقة(شكل2)،مثلبحرلابرادور،حيثتعملالمياهالحارةالقادمةمنتيارالخليج(انظرشكل3) على تسخين الغلاف الجوي في تلك المناطق الباردة。وعندما يبرد الماء، يصبح أكثر كثافة。ثم يغوص هذا الماء البارد الكثيف إلى قاع المحيط。ويُنقلالمزيدوالمزيدمنالمياهالسطحيةالحارةإلىبحرلابرادوربفعلالتياراتالمائيةالناجمةعنقوةالرياح،حيثيواصلالماءالباردالغوصإلىأعماقالبحار،ممايفسحالمجالللمياهالحارةالقادمة。

وعندماتصلالمياهالعميقةإلىأعماقالمحيط،فإنهاتتدفقجنوبًاوتمرعبرالمحيطالأطلسي،ثمعبرالمحيطالهندي،ثمعبرالمحيطالهادي。وفينهايةالمطاف،تعودالمياهالباردةإلىالسطحغالبًامنخلالالمزجوعمليةتُسمىالتيارالصاعد。وعندماتصلالمياهالباردةإلىالسطح،ترتفعدرجةحرارةالمياهوتنقلهاالرياحمرةأخرىإلىبحرلابرادور。ومنثم،فالحزامالناقلالعالميعبارةعننظامدورانكبيريربطجميعالمحيطات。

كيف يفقد المحيط أنفاسه؟

يعتمدالحملالحراريالعميقفيالمحيطعلىدرجةحرارةالماء،وعلىملوحةالماءأيضًا。وكلمازادتبرودةالماءوملوحته،زادتكميةالأكسجينالتييمكنهامتصاصها。والآنبعدأنارتفعتدرجةحرارةالأرض،قديذوبالجليدوالأنهارالجليديةوالغطاءالجليديالقطبي。ويتجلىسوءهذهالظاهرةتحديدًافيالمناطقالقطبية،لأنالمياهالعذبةالناتجةمنذوبانالجليدتتدفقإلىالبحروتشكّلطبقةمنالمياهأقلملوحةبكثيرمنمياهالبحر。وقديؤديهذاإلىامتصاصالمحيطلكميةأقلمنالأكسجين،ممايعنيأنكميةالأكسجينالمتاحةللحياةفيالمحيطاتستكونيعني。

وإحدىالأسبابالأخرىوراءفقدانالمحيطلأنفاسههيأنارتفاعدرجةحرارةالطبقةالسطحيةللمياه،لايجعلهاتمتزججيدًامعطبقاتالمياهالأعمق。وعندماتتوقفالطبقاتعنالامتزاج،لنيتمكنالأكسجينالناتجمنعمليةالتمثيلالضوئيومنالتبادلمعالهواءمنالوصولإلىالمياهالأعمقبعدالآن。وتتنفسالكثيرمنالكائناتالحيةفيأعمقمناطقالمحيطالأكسجين،ومنهاالسمكونجمالبحروالروبيانوقناديلالبحروالميكروبات。ويؤديهذا——خاصةفيالمناطقالتيتعجبأشكالالحياة——إلىتكوينمناطق الحد الأدنى من الأكسجين،وهيالمناطقالتيتحتويمياههاعلىالقليلمنالأكسجينأولميتبقبهاأكسجين(شكل4）.وتوجدمناطقالحدالأدنىمنالأكسجينالمذكورةغالبًافيالمحيطاتالاستوائية،حيثتعيشمعظمالأسماك。

وإذافقدتتلكالمياهالمزيدوالمزيدمنالأكسجين،وإذاوصلتكميةأقلمنالأكسجينإلىالمياهالعميقة،فلنيتبقىمتسعكبيرللأسماكوالحيواناتالأخرىللعيشفيه。ويعنيهذاأيضًاأنكميةالأسماكالمتبقيةللبشرللتغذيعليهاستقلأكثروأكثر。ويمثلانخفاضكميةالأسماكمشكلةكبيرة،لأنالأسماكتشكّلم16%نالبروتينالحيوانيالذييستهلكهالبشرحولالعالم[4]。وعلاوةًعلىذلك،توفرالأسماكأحماضدهنيةصحيةقلأنتجدهافيأيأطعمةأخرى。وعندماتتعرضإمداداتأكسجينالأسماكحولالعالمللتهديد،فإنهذايهددبدورهاحدمصادرناالغذائيةالأساسية[5]。

ماذا سيحدث إذا فقد المحيط أنفاسه؟

ليس لدينا فكرة عما سيحدث。أكدالعلماءأنالمحيطيفقدأنفاسهبالفعل،أيأنتركيزاتالأكسجينآخذةفيالانخفاض،فيمناطقمعينةمنالمحيطعلىالأقل。ويعنيهذاأنمناطقالحدالأدنىمنالأكسجينتتوسع[6]。ومنالصعبالتنبؤبماسيحدثأيضًا،ويرجعهذافيالمقامالأولإلىأننالانمتلكسوىبياناتمستمدةمنالخمسينإلىالستينعامًاالأخيرة。وهذاليسوقتًاطويلًا،إذاقارنتهبالمدةالتييستغرقهاالماءللتنقلعلىطولالطريقعبرالحزامالناقلالعالمي(آلافالسنين)أوإذاقارنتهبعمركوكبنا،الذييبلغحوالمي4.6ليارسنة。

وتتمثلإحدىالطرقالتييحاولبهاالعلماءفهمالموقففيمقارنةحاضرالأرضبماضيها:فقدمرتالأرضوالمحيطاتبأوقاتمشابهةأوأسوأمنها،منحيثالاحترارالعالميومستويات ثاني أكسيد الكربون公司₂。وقد حدثت تغيرات هائلة -مثلًا- فيالعصرالطباشيري،وهيفترةفيتاريخالأرضبدأتمنذ145مليونسنةوانتهتمنذ65مليونسنة。وفيهذهالفترة،كانهناكأكثرمنثلاثةأضعافثانيأكسيدالكربون有限公司₂في الغلاف الجوي للأرض مما هو عليه الآن。وكان مصدر ثاني أكسيد الكربون公司₂الانفجارات البركانية [7]。ووصلتدرجةحرارةالمياهالسطحيةللمحيط40درجةمئوية،وهومايزيدعنضعفدرجاتحرارةالمحيطاتاليوم。وقدفقدالمحيطكمياتكبيرةمنالأكسجينفيالعصرالطباشيري،إلىأنوصلبهالأمرإلىافتقارهإلىالأكسجينلفترتينطويلتينتُسميانأحداثنقصالأكسجينفيالمحيط。وشهدتهذهالأحداثانقراضالكثيرمنالكائناتالحية。ولكن،بعدذلك،تطورتحياةجديدةوتعافتالأرضوالمحيطاتمرةأخرى。

وبالنظرإلىكلهذا،يدركمعظمالناسالسببوراءسعيالعلماءإلىإيجادطرقللتغلبعلىمشكلةالاحترارالعالميومنعالمحيطمنفقدانأنفاسه。نحننريدأننتدخلللحدمنتغيرالمناخلكينحميأنفسنامنالانقراض。لذا،علينانحنالبشرأننتحلىبالإيجابيةونضعحدًاللاحترارالعالمي。وهذاليسبالأمراليسير،لأنعليناأنننجحفيخفضكميةثانيأكسيدالكربون有限公司₂التي ننتجها إلى حد كبير؛حيثينتجكلواحدمناحاليًاأطنانًامنثانيأكسيدالكربون有限公司₂كلعام。فكلشيءفيحياتنايحتاجإلىالكهرباء،مثلثلاجاتناوأجهزةالكمبيوتر،علاوةعلىارتداءالملابسالمُصنعةواستخدامالسياراتوتناولاللحوم،والعديدمنالأشياءالأخرىفيحياتنااليوميةتنتججميعهاثانيأكسيدالكربون有限公司₂。

كيف نساعد المحيط على مواصلة التقاط أنفاسه؟

أهمطريقةيمكننااتباعهاللحفاظعلىالأكسجينفيالمحيطاتهيإبطاءالاحترارالعالمي。ولحسنالحظأنهناكمجموعاتمتعددةحولالعالمتعملعلىهذهالمسألة。ويُطلقعلىإحدىالمبادراتالراميةإلىتتبعتغيرالمناخودراسةتأثيرالاحترارالعالميعلىالأرضومحيطاتهااسمالهيئةالحكوميةالدوليةالمعنيةبتغيرالمناخ。تجمعهذهالمجموعةالبياناتوتتنبأبماقديحدثبالضبطإذااستمرتدرجةحرارةالمناخفيالارتفاعوتقدمتوصياتللسياسيين[8]。وإذتفعلالهيئةهذهالأشياء،فإنهاتأملفيتقليلإنتاجثانيأكسيدالكربون有限公司₂بصورة مباشرة على كوكبنا。وقدوقًعالعديدمنالدولاتفاقًايسمىبروتوكولكيوتو[9]。ويتضمنهذاالبروتوكولإرشاداتحولمقدارانبعاثاتثانيأكسيدالكربون有限公司₂الذييجبعلىكلدولةأنتلتزمبتقليلهللحدمنالاحترارالعالمي。ومنخلالهذهالتحركاتيأملالعلماءوالسياسيونإلىالحدمنظاهرةالاحترارالعالمي،بحيثيؤديهذاإلىعدةأمورمنهاتوقفالجليدالقطبيعنالذوبانواستمرارالمحيطفيالتقاطأنفاسه،والذيسيؤديبدورهإلىتوقفمناطقالحدالأدنىمنالأكسجينعنالتوسعواستمراروجودحياةالمحيطات。

وإذاكنتتريدالتحققمنمقدارثانيأكسيدالكربون有限公司₂الذيتنتجهفيحياتكاليوميةلترىإذاكانبإمكانكأنتؤديالدورالمنوطبكللحدمنظاهرةالاحترارالعالميومساعدةالمحيطاتعلىمواصلةالتقاطأنفاسها،يمكنكاستخدامهذهالروابط:https://www.earthday.org/take-action/footprint-calculator，https://www.carbonfootprint.com/calculator.aspx。

مسردللمصطلحات

الزراقم(蓝藻)：↑هيبكتيريايمكنهاإجراءعمليةالتمثيلالضوئيوإنتاجالأكسجين。ولها أشكال مختلفة؛فبعضهاعبارةعنخلايامستديرةصغيرة،والبعضالآخرعبارةعنمستعمراتتشبهالسلاسل(يوضحشكل1واحدًا من تلك المستعمرات التي تشبه السلاسل)。

العوالق النباتية(浮游植物)：↑هيكائناتدقيقةحرةالحركة،تعيشفيالمحيطوالمسطحاتالمائيةالأخرى،ويمكنهاإجراءعمليةالتمثيلالضوئي。وتحتويالعوالقالنباتيةعلىصبغةتسمىالكلوروفيل،هيالتيتمنحهالونهاالأخضر。ولهاالعديدمنالأشكالالمختلفةوقدتتكونمنخليةواحدةأوالعديدمنالخلايا。وتختلفالعوالقالنباتيةعنالزراقملأنخلاياالعوالقالنباتيةلهانواةوجدارخلوي،وتحتويخلاياهاأيضًاعلىهياكلخاصةأخرى。

عملية التمثيل الضوئي(光合作用)：↑هيعمليةامتصاصالكائناتالحية،مثلالنباتاتوالطحالب،والكائناتالدقيقةمثلالزراقموالعوالقالنباتيةثانيأكسيدمنالغلافالجويوتحويلهإلىأكسجينوسكر。وعادةًماتوجدالكائناتالتيتجريعمليةالتمثيلالضوئيفيأعلى10إلمى100ترمنالمحيط،لأنهذهالكائناتتحتاجإلىضوءالشمسبوصفهمصدرًاللطاقةلعمليةالتمثيلالضوئي。

الحمل الحراري العميق(深对流)：↑عندماتبردالمياهالسطحيةفيالبحارالقطبية،فإنهاتمتصالأكسجينوتغطسفيقاعالمحيط。وتوفرهذهالعمليةمياهًاغنيةبالأكسجينلنقلهاحولالحزامالناقلالعالمي。

الحزام الناقل العالمي(全球输送带)：↑عندماتدورالمياهعبرالمحيطالأطلسيأولًا،ثمعبرالمحيطالهندي،ثمعبرالمحيطالهادئ،فإننانعتبرأنالماءيتنقلعلىطولالحزامالناقلالعالمي。ويوفرهذاالحزامالناقلالأكسجينلمختلفالكائناتالحيةفيالمحيط。

منطقةالحدالأدنىمنالأكسجين(低氧区)：↑منطقة في المحيط تنخفض بها كمية الأكسجين للغاية。

الاحترار العالمي(全球变暖)：↑عندما تزيد كمية الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون公司₂في الغلاف الجوي للأرض، ترتفع درجة حرارة الأرض。ويُعرف هذا التأثير بالاحترار العالمي。ويمكن أن ينبعث ثاني أكسيد الكربون公司₂منالبراكين،ولكنهينبعثفيوقتناالحاليمنحرقالوقودالأحفوري،الذييشملالزيتالمدفونفيأعماقالمحيط。ويُستخدمالوقودالأحفوريلتوليدالكهرباءوتزويدسياراتنابالوقودوإنتاج/تشغيلالكثيرمنالأشياءفيحياتنااليومية،مثلالملابسوالثلاجاتوأجهزةالكمبيوتر،وماإلىذلك。

العصر الطباشيري(白垩纪)：↑هوفترةفيتاريخالأرضبدأتمنذ145مليونسنةوانتهتمنذ65مليونسنة。وخلالهذهالفترة،كانتدرجةحرارةالأرضمرتفعةجدًاومستوياتثانيأكسيدالكربون有限公司₂مرتفعةوأصبحالمحيطيعانيمننقصالأكسجينعدةمرات。

إقرار تضارب المصالح

يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。

---

المراجع

[1]↑沃克，1980。“氧气循环”，在自然环境中的氧循环与生物地球化学循环，埃德·o·哈青格尔(柏林:斯普林格出版社)，87-104。

[2]↑Bopp, L.， Bowler, C.， Guidi, L.， Karsenti, E.， and de Vargas, C. 2015。《海洋:碳泵》，摘自2015年巴黎联合国气候变化大会，COP 21李国强，李国强，中国科学院学报(自然科学版)，12-7。

[3]↑Körtzinger, A.， Schimanski, J.， Send, U.和Wallace, D. 2004。大海深吸了一口气。科学306:1337。doi: 10.1126 / science.1102557

[4]↑蒂德韦尔，J. H.和艾伦，G. L. 2001。作为食物的鱼:水产养殖的贡献:鱼类养殖和捕捞渔业的生态和经济影响和贡献。EMBO代表。2:958 - 63。doi: 10.1093 / embo-reports / kve236

[5]↑粮农组织。1997.世界水产养殖状况综述。粮农组织的鱼。中国保监会。886, 1-163。

[6]↑Schmidtko, S.， Stramma, L.和Visbeck, M. 2017。过去50年全球海洋含氧量下降。自然542:335-9。doi: 10.1038 / nature21399

[7]↑特金，S. C.和克雷瑟，R. A. 2008。白垩纪海洋缺氧事件2由一次大规模的岩浆事件引发。自然454:323-6。doi: 10.1038 / nature07076

[8]↑联合国政府间气候变化专门委员会。2013.《2013年气候变化:物理科学基础》，见第一工作组对政府间气候变化专门委员会第五次评估报告的贡献，覃德德，李国强，李国强。普拉特纳，M.提格诺，S. K.艾伦，J.博雄等(剑桥大学;纽约:IPCC)， 1535。

[9]↑联合国粮食及农业组织粮农组织内陆水资源和水产养殖处和渔业资源司，1997年。世界水产养殖现状综述。粮农组织鱼类中心。(1997) 1 - 163。