المحيطات مظلمة في جميع أنحاء الكوكب – ماذا يحدث؟

عند الغسق، تحدث أكبر هجرة للكتلة الحيوية على الأرض عبر المحيطات في صمت قريب، دون أن يلاحظها أحد إلى حد كبير. تريليونات من المخلوقات الصغيرة في كثير من الأحيان – العوالق الحيوانية، والكريل، وسمك الفانوس – ترتفع بشكل متزامن من الأعماق، تجذبها أزهار العوالق النباتية في الطبقات العليا من الماء. إنهم يتغذون طوال الليل، آمنين من الحيوانات المفترسة التي تصطاد عن طريق البصر، ثم يتراجعون مع شروق الشمس.

إن مد وجزر الشمس والقمر يملي سلوك العديد من الكائنات البحرية. لكن في العقود الأخيرة، أصبحت مساحات كبيرة من سطح المحيط مظلمة بشكل غامض. وكان تيم سميث، عالم البحار في مختبر بليموث البحري في المملكة المتحدة، وزملاؤه أول الباحثين الذين اكتشفوا هذا النمط في المحيط المفتوح العام الماضي. ومنذ ذلك الحين، واصل دراسة كيفية تحول المحيطات استجابةً لظاهرة الاحتباس الحراري إلى جانب التغيرات في استخدام الأراضي – والدور الحاسم الذي يلعبه الضوء داخل هذه الموائل.

يقول سميث عالم جديد حول أصول تعتيم المحيطات، وما هي الآثار المترتبة على النظم البيئية البحرية وما يمكن القيام به للسماح لمزيد من الضوء باختراق الطبقات السطحية للمحيطات.

توماس ليوتون: كيف اكتشفت أن مساحات كبيرة من المحيط أصبحت داكنة؟

تيم سميث: لقد تعاملنا مع هذه المشكلة أولاً من اتجاه غير متوقع. على مدى العقد الماضي، كنت أعمل مع توم ديفيز، عالم الحفاظ على البيئة البحرية في جامعة بليموث، لفهم آثار التلوث الضوئي الاصطناعي في الليل. وكجزء من هذا العمل، قمنا بتحليل 20 عامًا من بيانات الأقمار الصناعية العالمية لتتبع التغيرات في الخصائص البصرية للمحيطات. ولدهشتنا، وجدنا أنماطًا متسقة من الظلام، مما يعني أن المياه السطحية أصبحت أكثر عتامة للضوء الوارد. وبدلاً من البقع العشوائية المنتشرة عبر المحيط العالمي، تشكل هذه التغييرات مناطق كبيرة ومتصلة. وبشكل عام، اكتشفنا أن ما يقرب من خمس محيطات العالم قد أظلمت بطريقة أو بأخرى.

لماذا يظلم المحيط؟

وفي المناطق الساحلية، يرتبط سواد المحيط ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات في الأنهار التي تصب في البحر. وعلى طول الخطوط الساحلية، تؤثر التحولات في استخدام الأراضي على ما يذوب أو يعلق في الماء، مما يؤدي بدوره إلى تغيير الجودة البصرية للمياه الداخلة إلى المحيط. على سبيل المثال، عندما يتغير المشهد الطبيعي من غابات إلى زراعي، فإنه يؤثر على كيفية غسل المواد في الأنهار. أثناء الفيضانات، تحمل الأنهار كميات أكبر بكثير من الجسيمات العالقة ومستويات أعلى بكثير من المواد العضوية الذائبة الملونة، وهي المواد التي تعطي الأنهار لون “الشاي المنقوع”.

الدافع الرئيسي الآخر لسواد المحيط الساحلي هو تحميل المغذيات. ويتم غسل الأسمدة المستخدمة في الزراعة الصناعية في الأنهار، مما يحفز نمو العوالق النباتية. عندما تزدهر العوالق النباتية، فإنها تقلل من عمق اختراق الضوء لعمود الماء. لقد عرفنا منذ بعض الوقت أن المياه الساحلية أصبحت أكثر قتامة، ولكن ما اكتشفناه الآن هو أن هذه التغييرات تمتد إلى ما هو أبعد من السواحل: فهناك أيضا قتامة أوسع نطاقا للمحيطات المفتوحة.

ما الذي يسبب التغيرات في المحيط المفتوح؟

وقد تكون مرتبطة بالتحولات في ازدهار العوالق النباتية الناجمة عن تغير المناخ. وعلى الصعيد العالمي، نشهد ارتفاعًا في درجات حرارة المحيطات، وموجات حارة بحرية أكثر تكرارًا، وتغيرات في الملوحة في بعض المناطق. وتؤثر هذه التغيرات مجتمعة على أنماط دوران المحيطات واسعة النطاق.

تعتمد ازدهار العوالق النباتية نفسها على مزيج من الضوء والمواد المغذية ودرجة الحرارة والبنية الرأسية لعمود الماء. في فصل الشتاء، عادة ما يكون المحيط المفتوح مختلطًا جيدًا بالعواصف التي تجتاح السطح. ولكن مع حلول الربيع، تبدأ طبقات سطحية أكثر استقرارًا في التشكل. وتحد هذه الطبقات السطحية الطبقية من الاختلاط الرأسي، وتركيز الضوء والمواد المغذية في الجزء العلوي من المحيط، حيث يمكن للعوالق النباتية أن تنمو بشكل أكثر فعالية.

لذا فإنني أشك في أننا نلاحظ تفاعلاً معقداً بين أنماط الدوران العالمية المتغيرة والتحولات المحلية في الطقس، مثل الظروف الأكثر إشراقاً والمياه السطحية المستقرة على نحو متزايد، وكلها تعمل على تعزيز نمو العوالق النباتية وتساهم في زيادة قتامة المحيطات المفتوحة.

كيف يؤثر سواد المحيط على النظم البيئية البحرية؟

من المفيد التفكير في المستويات المختلفة في محيط الشبكة الغذائية. في أدنى مستوى يوجد المنتجون الأساسيون، العوالق النباتية، والتي يمكن أن تكون أحد أسباب اللون الداكن. ثم المستوى التالي للأعلى هو العوالق الحيوانية، مثل كالانوس مجدافيات الأرجل، التي تتغذى عليها الأسماك. كالانوس تعتبر مجدافيات الأرجل مهمة حقًا لأنها تمثل نقطة المنتصف في ذلك الجزء الأول من الشبكة الغذائية. يقومون بما يعرف بالهجرة العمودية، حيث يتحركون مئات الأمتار لأعلى ولأسفل عمود الماء كل يوم.

خلال النهار، تنزل إلى أعماق تتراوح بين 200 إلى 300 متر، حيث تكون مستويات الضوء أقل بكثير، مما يجعل من الصعب على الحيوانات المفترسة البصرية أن تسبقها، ثم تعود في الليل إلى السطح لتتغذى.

هذه هي أكبر هجرة للكتلة الحيوية على هذا الكوكب. عندما تفكر في الهجرة الموسمية للأنواع على هذا الكوكب، تفكر على الفور في رواية ديفيد أتينبورو الرائعة عن الحيوانات البرية في سيرينجيتي. هناك حوالي بضعة ملايين من الحيوانات البرية المهاجرة في سيرينجيتي. لكن ما نشهده في المحيطات هو هجرة أكبر بكثير – ولكنها غير مرئية إلى حد كبير – للعوالق الحيوانية على نطاق يتضاءل أمام هجرة الحيوانات البرية. هناك عدة جيجا طن من العوالق الحيوانية، حوالي 10 كوينتيليون فرد، يقومون بذلك كل يوم.

إذًا، ماذا سيحدث لهذه المخلوقات إذا لم ينتقل الضوء إلى عمق الماء؟

المغزى العام، عندما يكون لديك مناطق مظلمة، هو أننا نضغط عموديًا على الموائل الصالحة للاستخدام في طبقات سطح المحيط بعشرات إن لم يكن مئات الأمتار – يشبه إلى حد ما ضغط سكان لندن إلى حجم هايد بارك. إذا كنت تقوم بضغط قدرة الكائنات الحية على النمو، والتحرك، والصيد، والتواصل، والتكاثر، والتمثيل الضوئي في منطقة أصغر، فإن التنافس على الموارد سيصبح حادًا. على المدى القصير، قد يصبح من الأسهل على بعض الأنواع أن تفترس، لأنها يمكن أن تستهلك طاقة أقل من حيث مطاردة المحجر. ولكل هذا تأثيرات غير مباشرة على أشياء مثل الشبكات الغذائية ومصايد الأسماك العالمية ــ على الرغم من أننا لا نعرف حتى الآن ما هي العواقب الأوسع نطاقا.

الأسماك التي تعتمد على الرؤية للصيد، بدءًا من الأنواع الصغيرة إلى الحيوانات المفترسة الأكبر حجمًا مثل سمك التونة، يمكن أن تجد أيضًا مناطق صيدها مضغوطة بالقرب من السطح. ومن ناحية أخرى، قد تجد العوالق النباتية ــ الكائنات المجهرية الشبيهة بالنباتات التي تدعم السلسلة الغذائية البحرية وتنتج نحو نصف الأكسجين الذي نتنفسه ــ أن الأعماق التي يمكنها أن تقوم فيها بعملية التمثيل الضوئي تتغير مع زيادة قتامة المحيط.

هل لا يزال سواد المحيط يمثل مشكلة في الليل؟

نعم. ضوء النهار ليس القصة بأكملها. لقد نظرنا أيضًا إلى ما يحدث تحت ضوء القمر. بالنسبة للعين البشرية، يبدو البحر في الليل أسودًا بالكامل تقريبًا، ولكن بالنسبة للعديد من الحيوانات البحرية، فإن التوهج الخافت للقمر مهم بشكل مدهش. فهو يساعد في توجيه الهجرات الليلية والإشارات عندما يكون من الآمن الارتفاع نحو السطح للتغذية ومتى ينزلق مرة أخرى إلى الظلام بالأسفل.

تشير نماذجنا القمرية إلى أنه عندما يصبح المحيط أكثر قتامة، فإن هذا الضوء الضعيف يكافح من أجل اختراق الماء. يمكن أن تكون النتيجة تحولًا دقيقًا ولكن ذا معنى في المشهد الليلي تحت الماء: فقد تصبح الطبقة الرقيقة من المحيط المضاءة بضوء القمر أقل عمقًا. بالنسبة للمخلوقات التي تعتمد على تلك الإشارات الضوئية الدقيقة، يمكن أن يضغط ذلك عالمها الليلي بالقرب من السطح، مما قد يعيد تشكيل من يلتقي بمن في الظلام.

ما هي العواقب العالمية لكل هذه التغييرات؟

إن سواد المحيط مهم أيضًا لأشياء مثل دورة الكربون. إذا لم تذهب العوالق الحيوانية إلى أعماق كبيرة كما كانت من قبل لتجنب الافتراس، لأن مستوى الضوء مقيد بهذا المستوى الأعلى، فهذا يعني أنها ليست فعالة في إخراج الكربون من الغلاف الجوي. عندما تموت العوالق الحيوانية، فإنها تغوص في قاع المحيط وتحتفظ بالكربون المخزن في أجسامها بعيدًا، ولكن إذا لم تصل إلى هذه الأعماق الكبيرة، فإنها ستكون أقل قدرة على نقل هذا الكربون إلى أعماق المحيط. وبدلا من ذلك، من المرجح أن يبقى المزيد منه في الطبقات العليا، حيث يمكن استنشاقه مرة أخرى إلى الغلاف الجوي، بدلا من حبسه لعقود أو قرون.

لكن السيطرة على تصدير الكربون من الطبقات العليا المضاءة من المحيط إلى قاع البحر أمر صعب. تمنحنا الأقمار الصناعية هذا النطاق العالمي الرائع، ولكن فقط على السطح. ليس لدينا سوى عدد قليل من الملاحظات الميدانية طويلة المدى بما فيه الكفاية والتي تقيس هطول الكربون من أعلى عمود الماء إلى قاع البحر.

هل هناك أي شيء يمكن القيام به لعكس سواد المحيط؟

في بعض الأماكن، نعم. تعتبر المياه الساحلية حساسة بشكل خاص لما يحدث على الأرض، وخاصة الزراعة. الأسمدة والتربة والمواد العضوية التي يتم غسلها من الحقول يمكن أن ينتهي بها الأمر في الأنهار، وفي نهاية المطاف، في البحر، حيث تزيد من كمية المواد الممتصة للضوء في الماء. وهذا يعني أن تحسين كيفية إدارتنا للأراضي يمكن أن يساعد في استعادة بعض الوضوح الساحلي. أحد الجهود المبذولة لمعالجة هذه المشكلة هو برنامج AgZero+، الذي يقوده مركز المملكة المتحدة للبيئة والهيدرولوجيا، والذي يجمع العلماء والمزارعين لتطوير أنظمة زراعية منخفضة التلوث ومحايدة مناخيا تعمل على تقليل الجريان السطحي مع حماية التربة والتنوع البيولوجي ونوعية المياه. ويختبر المشروع أساليب مثل الاستخدام الأكثر ذكاءً للأسمدة، والحلول القائمة على الطبيعة مثل الحراجة الزراعية، وإدارة أفضل لمستجمعات الأنهار، بحيث تتحرك المياه – والعناصر الغذائية التي تحملها – بشكل أبطأ من الأرض إلى البحر. يمكن أن تساعد هذه الأنواع من التغييرات في الحد من سواد المياه الساحلية.

ومع ذلك، في المحيط المفتوح، يصعب التعامل مع السائقين. وحتى لو انخفضت الانبعاثات العالمية إلى الصفر غدا، فإن المحيطات سوف تستغرق عقودا، إن لم يكن قرونا، للاستجابة.

هل هناك أمل للمحيطات حتى الآن؟

قطعاً. أحد أكثر الاكتشافات المشجعة في السنوات الأخيرة هو مدى مرونة المحيطات عندما تتاح لها الفرصة. يمكن للنظم البيئية البحرية أن تتعافى بسرعة مدهشة عندما تتم حماية الأنواع والموائل الرئيسية. خذ على سبيل المثال غابات عشب البحر على طول ساحل كاليفورنيا. بعد موجات الحر البحرية الشديدة بين عامي 2014 و2016، وجد العلماء أن عشب البحر الذي ينمو داخل المناطق البحرية المحمية المُدارة بشكل جيد (مناطق المحيط التي أنشئت لحماية الموائل والأنواع) انتعش بشكل أسرع من الغابات خارجها. فعندما تُركت الحيوانات المفترسة وموازين الرعي والعلاقات البيئية الأخرى سليمة، كانت الغابات تحت الماء أكثر قدرة على التعافي.

وهذا أحد الأسباب وراء وجود توجه عالمي الآن لتوسيع المناطق البحرية المحمية. وعندما يتم تنفيذها بشكل صحيح، فإنها تعمل كمساحات للتنفس البيئي، مما يسمح للحياة البحرية بإعادة البناء والنظم البيئية باستعادة توازنها الطبيعي. وفي عالم يزداد حرارة، قد تساعد أيضًا النظم البيئية على تحمل الصدمات المناخية مثل موجات الحر.

لذا، نعم، هناك سبب للتفاؤل. لا يزال المحيط يتمتع بقدرة رائعة على شفاء نفسه. امنح النظم البيئية البحرية مساحة صغيرة للتعافي، وغالبًا ما تستجيب بسرعة مذهلة. وهذا يهمنا جميعا. تغطي المحيطات حوالي 70% من سطح الأرض، وتنظم مناخنا وتمتص كميات هائلة من الكربون والحرارة. ولا تقتصر حمايتهم على إنقاذ الحياة البرية فحسب، بل تتعلق بحماية نظام دعم الحياة على الكوكب.