Climate-driven reorganisation of global phytoplankton bloom phenology
تكشف هذه الدراسة، استناداً إلى بيانات الأقمار الصناعية لمدة 27 عاماً، أن التغيرات الناجمة عن المناخ في احترار المحيطات، والجليد البحري، وديناميكيات الطبقة المختلطة، تسبب إعادة تنظيم واسعة النطاق في ظواهر ازدهار العوالق النباتية العالمية، وهو اتجاه تفشل نماذج نظام الأرض الحالية في إعادة إنتاجه بدقة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
المحيط ينبض بالحياة بفضل نباتات مجهرية تُسمى "العوالق النباتية". هذه الكائنات الدقيقة تطفو في المياه السطحية، وتقتنص ضوء الشمس لتنمو، مشكلةً بذلك القاعدة الأساسية للشبكة الغذائية البحرية. فبدونها، لن تجد الأسماك والحيتان والطيور البحرية التي تعتمد على البحر ما تأكله. وإلى جانب تغذية المحيط، تلعب هذه النباتات دوراً هائلاً في مناخ الكوكب بأكمده؛ فبينما تنمو، تسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتحبسه في أعماق المحيط، لتعمل بمثابة كابح طبيعي للاحتباس الحراري العالمي. ومثل الأشجار على اليابسة، لا تنمو هذه النباتات بوتيرة ثابتة طوال العام، بل لها مواسم محددة. ففي أجزاء كثيرة من العالم، تنفجر في نموها خلال أوقات معينة من السنة، مما يخلق ازدهاراً هائلاً ومرئياً يحول لون المياه إلى الأخضر. ويطلق العلماء على توقيت وإيقاع هذه الأحداث الموسمية اسم "الفينولوجيا" (علم الظواهر البيئية). ولعقود من الزمن، راقب الباحثون هذه الدورات لفهم كيفية عمل المحيط، لكن كوكباً يزداد دفئاً يغير الآن قواعد اللعبة.
أمضى فريق من العلماء ما يقرب من ثلاثة عقود في مراقبة هذه التغيرات، مستخدمين شبكة عالمية من الأقمار الصناعية لتتبع اللون الأخضر للمحيط من الفضاء. ومن خلال تحليل بيانات امتدت لسبعة وعشرين عاماً، اكتشفوا أن الإيقاع الموسمي لهذه النباتات المجهرية يُعاد كتابته في جميع أنحاء العالم. وتكشف الدراسة أن توقيت وطول وكثافة هذه الازدهارات تتغير بطرق تعتمد بشكل كبير على موقعك في المحيط. ففي المياه المتجمدة بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي، يصبح موسم النمو أطول؛ إذ يذوب الجليد الذي كان يغطي المياه لمعظم أيام السنة في وقت مبكر ويُشكل لاحقاً، مما يمنح النباتات وقتاً أطوال للنمو. ونتيجة لذلك، تبدأ عمليات الازدهار في هذه المناطق القطبية في وقت أبكر، وتنتهي في وقت متأخر، وتستمر لفترة أطول، حيث تتوسع نافذة النمو بنحو يوم واحد كل عام تقريباً.
ومع ذلك، تختلف القصة قليلاً باتجاه الشمال والجنوب، في المناطق شبه القطبية. ففي هذه المناطق، يحدث العكس تماماً؛ حيث تصبح فترات الازدهار أقصر. وفي هذه المناطق، تبدأ النباتات نموها في وقت متأخر من العام وتتوقف في وقت مبكر، مما يضغط موسمها بالكامل. وفي بعض أجزاء المحيط المتجمد الجنوبي، يصل هذا التقصير إلى فقدان ما يقرب من أربعة أيام من النمو في كل عام. ورغم قصر هذه النافذة، فإن النباتات في هذه المناطق الشمالية والجنوبية شبه القطبية تنمو في الواقع بكثافة أكبر خلال الفترة التي تتوفر فيها، مجمعةً كتلة حيوية إجمالية أكبر مما كانت عليه من قبل. أما في المياه الدافئة، الاستوائية وشبه الاستوائية القريبة من خط الاستواء، فإن التغييرات أكثر تبايناً وأقل انتظاماً، حيث تشهد بعض المناطق مواسم أطول بينما تشهد مناطق أخرى مواسم أقصر، اعتماداً على التيارات المحلية والرياح.
وقد تتبع الباحثون هذه التحولات وصولاً إلى التغيرات الفيزيائية التي تحدث في المحيط نفسه. والمحركات الرئيسية هي ارتفاع درجة حرارة سطح البحر، والفقدان السريع للجليد البحري في المناطق القطبية، والتغيرات في كيفية اختلاط طبقات المحيط. فعندما يسخن المحيط، يصبح الماء السطحي أخف وزناً ويستقر فوق المياه الأعمق والأكثر برودة، مما قد يحجب المغذيات عن الصعود لتغذية النباتات. وفي المناطق القطبية، يسمح اختفاء الجليد البحري بدخول المزيد من ضوء الشمس ويسمح للرياح بخلط المياه بشكل مختلف، مما يخلق موسماً أطول وأكثر إنتاجية. أما في المناطق شبه القطبية، فإن التغيرات في الرياح وعمق الطبقة المختلطة تغير توقيت توفر المغذيات، مما يؤدي فعلياً إلى ضغط موسم النمو في نافذة زمنية أضيق.
ولعل النتيجة الأكثر إثارة للدهشة في الدراسة هي أن نماذجنا الحاسوبية الحالية، التي يستخدمها العلماء للتنبؤ بمستقبل المناخ، لا تنجح في ضبط الأمور بشكل صحيح. فهذه النماذج، المعروفة باسم "نماذج نظام الأرض"، مصممة لمحاكاة كيفية استجابة المحيط والغلاف الجوي لزيادة غازات الاحتباس الحراري. وبينما تتنبأ بشكل صحيح بأن توقيت الازدهارات سيتغير، إلا أنها غالباً ما تخطئ في تحديد اتجاه هذا التغيير. ففي العديد من المناطق شبه القطبية، تتوقع النماذج أن الازدهارات ستبدأ في وقت مبكر، لكن بيانات الأقمار الصناعية تظهر أنها تبدأ في الواقع في وقت متأخر. كما تفشل النماذج في استيعاب السرعة الكاملة للتغيرات التي نشهدها بالفعل؛ فهي تميل إلى التقليل من شأن سرعة تحول المواسم، وتكافح لإعادة إنتاج الطرق المعقدة التي يتغير بها تباين الازدهارات. وهذا يشير إلى أن النماذج تفتقر إلى التفاصيل الجوهرية حول كيفية اختلاط الجزء العلوي من المحيط وكيفية تفاعل القوى الفيزيائية مثل الرياح ودرجة الحرارة للتحكم في نمو النباتات.
إن تداعيات عدم التطابق هذه جسيمة. فإذا لم تتمكن النماذج من إعادة إنتاج التغييرات التي نراها اليوم بدقة، فإن تنبؤاتها للمستقبل قد تكون غير موثوقة. وبما أن العوالق النباتية مسؤولة عن نقل كميات هائلة من الكربون من الغلاف الجوي إلى المحيط، فإن الخطأ في تقدير دوراتها الموسمية يعني أننا قد نسيء تقدير كمية الكربون التي سيستمر المحيط في امتصاصها. وإذا اختل توقيت الازدهارات ولم يعد متناغماً مع الحيوانات التي تتغذى عليها، فقد يؤدي ذلك إلى تعطيل الشبكة الغذائية بأكملها، مما يؤثر على كل شيء بدءاً من الكريل الصغير وصولاً إلى المصايد التجارية التي تطعم المليارات من البشر. وتعد هذه الدراسة بمثابة إشارة واضحة إلى أن الساعة البيولوجية للمحيط بدأت بالفعل في العمل وفق إيقاع جديد، مدفوعاً بمناخ متغير، وأن أدواتنا للتنبؤ بالمستقبل تحتاج إلى التحديث لمواكبة واقع العالم الذي يزداد دفئاً.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.