اثر تخریبی نواحی مرده بر بستر دریا، طی چند دهه

تحقیقات جدید در دریای سیاه نشان می‌دهد که حملات کوتاه و شرایط خفگی آب ناشی از کمبود اکسیژن می‌تواند بخش‌هایی از کف دریا را در چند دهه تخریب کند. این رخداد با افزایش دما و رواناب‌های کشاورزی می‌تواند باعث کاهش اکسیژن در نواحی مرده در اقیانوس‌های جهان شود.

به گزارش ایانا از ساینس نیوز، محققان در پایش بخش‌هایی از دریای سیاه کشف کردند که حتی در طول روزهای بلند، اکسیژن کم باعث می‌شود تا وضعیت جانوران و میکروارگانیسم‌های بستر دریا در نواحی مرده تغییر کند. این تغییرات اکوسیستم در نتیجه تولید مواد آلی از تجزیه آرام گیاهان و جانوران آبزی و رسوب آنها در بستر دریا رخ می‌دهد. نتایج این تحقیقات در دهم فوریه در مجله Science Advances به چاپ رسیده است.

زیست‌شناس دریایی در موسسه ماکس پلانک در برمن آلمان که در این تحقیقات شرکت داشته است، می‌گوید: در یک دوره نسبتا طولانی، افزایش دفن کربن می‌تواند به جبران بخش کوچکی از کربن منتشر شده توسط فعالیت ‎ های انسانی مانند مصرف سوخت‌های فسیلی کمک کند. ولی این بدین معنی است که اکوسیستم به طور کامل دستخوش تغییر می‌شود. کارشناس دیگر، لیزا لوین، اقیانوس‌شناس زیستی از موسسه اقیانوس‌شناسی اسکریس می‌گوید: ما نیاز به توجه بیشتری به بستر اقیانوس‌ها داریم، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که داشنمندان باید شرایط اکسیژن را در هنگام ردیابی حرکت کربن در محیط زیست نیز در نظر بگیرند.

در این مطالعه مشخص شد که برخی مناطق با کمبود اکسیژن مانند خفگی اکوسیستم ناشی از کمبود اکسیژن در نواحی عمیق دریای سیاه مواجه هستند. مناطق دیگری، از دست دادن اکسیژن به‌دلیل فعالیت‌های انسانی مانند شسشته شدن کودهای شیمیایی از اراضی کشاورزی و تخلیه به دریا و ایجاد حالت شکوفایی جلبکی بوده است. از سوی دیگر افزایش دمای سطح دریا می‌تواند باعث بیشتر شدن مشکلات ناشی از کاهش مقدار اکسیژن در اقیانوس‌ها نیز شود.

دانشمندان معتقدند که افزایش دفن کربن در آب‌های کم اکسیژن قابل توجه است. اگرچه، مکانیسم این افزایش دفن کربن مشخص نبود. تیم تحقیقاتی موسسه ماکس پلانک حدود 40 کیلومتر از نوار ساحلی دریای سیاه را در بزرگترین مناطق کم اکسیژن کف دریا مورد پایش قرار داد. در بررسی‌های بعمل آمده مشخص شد برخی از مناطق چند روز متوالی دچار کمبود اکسیژن می‌شدند و برخی از مناطق بطور دائم عاری از اکسیژن بودند.

تفاوت‌های اکولوژیکی بین سایت‌ها آشکار بودند. در آب‌های غنی از اکسیژن، جانوران آبزی مانند ماهی و ستاره‌های دریایی زیاد بوده و ماده آلی کمتری در بستر دریا انباشته می‌شد. در مناطق با اکسیژن کم پراکنده، نتایج مطالعات نشان داد که آبزیان وابسته به اکسیژن در هیچ کجای این اکوسیستم‌ها دیده نشده، و نرخ دفن مواد آلی 50 درصد بالاتر بود.

جانوران ساکن در بستر دریا اهمیت زیادی دارند، به عقیده دانشمندان این جانوران می‌توانند به بازیافت مواد آلی در اقیانوس‌ها از طریق خوردن ذرات بزرگتر از باقی مانده‌های ماده آلی در حال غرق شدن از سطح اقیانوس‌ها و با مخلوط کردن اکسیژن در داخل رسوبات، کمک کنند.

محقان همچنین دریافتند که جامعه تک سلولی‌ها و میکروارگانیسم‌های ساده در آبهای کم اکسیژن، به جامعه تک سلولی‌ها بدون نیاز به اکسیژن تبدیل شده‌اند. این جامعه از تک سلولی‌ها و میکروارگانیسم‌های ساده بیشتر به تجزیه ترکیبات گوگردار مشغول هستند که مواد آلی سخت‌تری برای تجزیه به حساب می‌آیند.

بسته به وسعت منطقه آسیب دیده، جانوران می‌توانند در طی چند دهه به شرایط پیش از حالت کم اکسیژن باز گردند. ولی برخی از سایت‌های مطالعه شده نشان داد که در شرایط کمبود اکسیژن حتی با بازگشت اکسیژن در چند روز، تغییری در رفتار اکوسیستم مشاهده نشد. در واقع اثر فقدان جانوران در یک زمان زیاد بر اثر ایجاد شرایط کمبود اکسیژن، بیشتر از زمانی است که اکسیژن کمیاب است.

یک سوال کلیدی در ارتباط با گذشته، حال و آینده نواحلی ساحلی دریاها و اقیانوس‌ها با اثرات گسترش کمبود اکسیژن بر عملکرد اکوسیستم دریایی وجود دارد. همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است، تغییرات در اکسیژن در سطوح پایین آب، حتی زمانی که در یک دوره چند روزه کمبود اکسیژن نیز باشد، می‌تواند افزایش قابل توجهی از حفظ مواد آلی را در چند دهه نیز به دنبال داشته باشد. این به دلیل کاهش فراوانی و جمعیت جانوران و فعالیت آنها در شرایط کاهش اکسیژن رخ می‌دهد که منجر به اختلال در رسوبات شده و به نفع جوامع بی‌هوازی مانند مخمرهای سولفات پیش می‌رود و در صورت عدم وجود اختلاط ذرات، ماده آلی حتی می‌تواند برای چند دهه تجمع پیدا کند.

نمودار مفهومی از فرآیند اکوسیستم در حال تغییر با کاهش اکسیژن در بخشی از ساحل دریای سیاه

مناطق آبی به قرمز، مناطق حداقل و حداکثر اکسیژن در سطوح پایین آب را نشان می‌دهد یا غلظت سولفید را که رسوب مواد آلی (دایره سبز) در بستر دریا را نشان می‌دهد که منجر به تغییرات در تجزیه مواد آلی می‌شود. جوامع کفری متنوع ساکن بستر رسوبات بستر دریا، از جانوران (ماکروفون‌ها و میان‌زی‌های - بین دسته ماکروفون‌ها و میکرفون‌ها) به تک‌سلولی‌ها و میکروارگانیسم‌های ساده‌تر تغییر می‌یابد.

تحت شرایط پایداری اکسیژن، فراوانی مربوط به جانوران و اختلال بالا در ته‌نشینی رسوبات توسط موجودات زنده، منجر به افزایش نرخ تنفس هوازی در تمام اندازه‌ها می‌شود (مناطق نارنجی و زرد). در آغاز روند کم شدن اکسیژن، کاهش تنفس جانوران به نفع جوامع بی‌هوازی تک سلولی و میکروارگانیسم‌های ساده‌تر پیش می‌رود و فرآیندهای تجزیه سولفات‌ها بیشتر می‌شود (مناطق ارغوانی رنگ)، افزایش سولفید هیدروژن آزاد در منافذ آب در لایه های زیر سطحی و افزایش حفظ حفظ کربن در رسوبات بی هوازی می‌شود./

ترجمه: شهره صدری‌خانلو

منبع: ساینس نیوز

L-951123-02