آب‌های اقیانوس جنوبی مسیرهای متمایز بازیافت مواد مغذی را در طول چندین دهه سفر به شمال نشان می‌دهند.

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

اقیانوس جنوبی ممکن است دور از اقیانوس آرام شمالی یا خلیج مین به نظر برسد، اما آب‌های آن از طریق یک سیستم گردشی وسیع به تمام حوزه‌های اقیانوسی بزرگ جهان مرتبط هستند.

آب‌های عمیق اقیانوس جنوبی که توسط بادها و جریان‌های قوی هدایت می‌شوند، به سمت سطح بالا می‌روند، جایی که اختلاط زمستانی به تشکیل توده‌های آب متمایز کمک می‌کند. سپس مقداری از این آب به زیر سطح کشیده می‌شود یا فرورانش می‌کند و یک سفر چند دهه‌ای را به سمت شمال به سمت استوا و فراتر از آن آغاز می‌کند. در طول مسیر، این آب ها مواد مغذی ضروری را حمل و بازیافت می کنند و به شکل گیری جوامع فیتوپلانکتون در سراسر اقیانوس جهانی کمک می کنند.

مطالعه جدیدی که توسط دانشمندان آزمایشگاه علوم اقیانوسی Bigelow انجام شد، چگونگی بازیافت دو توده آب اصلی اقیانوس جنوبی را در طی این سفر چند دهه ای بررسی می کند. منتشر شده در مجله تحقیقات ژئوفیزیکی: اقیانوس‌ها، این مطالعه تغییرات در خواص فیزیکی، بیوژئوشیمیایی و نوری آب در حالت نیمه قطبی (SAMW) و آب میانی قطب جنوب (AAIW) را دنبال می‌کند.

این یافته‌ها نگاهی دقیق‌تر به یک سیستم گردش جهانی عظیم ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه این دو توده آب مسیرهای بازیافت مواد مغذی متمایز را دنبال می‌کنند و به طور بالقوه بر ترکیب و بهره‌وری جوامع فیتوپلانکتون‌های گسترده تأثیر می‌گذارند.

بارنی بالچ، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشمند ارشد بازنشسته در آزمایشگاه علوم بیگلو برای OF، گفت: "وقتی این آب را در سراسر جهان ادغام می کنید، بازسازی مواد مغذی در آب حالت نیمه قطبی و آب میانی قطب جنوب حدود سه چهارم تولید اولیه روی زمین در شمال 30 موازی جنوبی را پشتیبانی می کند." "این مقاله نگاهی عمیق به یک "آسیاب بادی" جهانی بسیار بزرگ ارائه می دهد.

برای بررسی چگونگی تغییر این توده‌های آب در طول سفر، محققان با کشتی R/V Roger Revelle از هاوایی به سمت آب‌هایی تا 60مین موازی جنوبی حرکت کردند.

یکی از بزرگترین چالش ها در مطالعه این توده های آب، تعیین سرعت تغییر آب در طول زمان است. تیم تحقیقاتی این چالش را با استفاده از کلروفلوئوروکربن ها (CFCs)، ترکیبات بی اثری که از طریق فعالیت های انسانی، به ویژه استفاده گسترده از سیستم های تبرید و تهویه مطبوع که در اواسط قرن بیستم شروع شد، وارد اتمسفر شدند، حل کردند.

همانطور که تولید و استفاده از مبردهای مختلف در طول زمان تغییر کرد، غلظت اتمسفر و نسبت نسبی ترکیبات مختلف CFC نیز تغییر کرد. هنگامی که آب در سطح اقیانوس شکل می گیرد و متعاقبا به زیر آن کشیده می شود، علامت CFC جو را در آن زمان حمل می کند و به دانشمندان اجازه می دهد سن آب را تخمین بزنند.

بالچ گفت: «آنچه این مقاله را منحصربه‌فرد می‌کند این است که ما اندازه‌گیری‌های بیولوژیکی یا شیمیایی را با ساعت زمان، سن آب حاصل از CFC، ترکیب می‌کنیم، که به شما امکان می‌دهد درباره نرخ‌ها صحبت کنید.

اگرچه هر دو SAMW و AAIW از اقیانوس جنوبی سرچشمه می گیرند، اما ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارند. در حین سفر، مواد آلی از طریق فرآیندی به نام معدنی‌سازی مجدد تجزیه می‌شوند و مواد مغذی را به اشکال معدنی ساده‌تر به آب باز می‌گردانند، از جمله نیترات، فسفات و سیلیکات که به عنوان کودهای گیاهی اساسی دریا عمل می‌کنند.

نرخ معدنی‌سازی مجدد تعیین می‌کند که چه مقدار از هر ماده مغذی در طول سفر طولانی خود در یک توده آب جمع می‌شود و در نهایت، چه ترکیبی از مواد مغذی را زمانی که در نهایت به سطح در جای دیگری در اقیانوس جهانی بازمی‌گرداند، تحویل می‌دهد.

محققان تفاوت های مشخصی را در بازسازی مواد مغذی بین دو توده آب پیدا کردند. SAMW نرخ‌های سریع‌تری از معدنی‌سازی نیترات و فسفات را نسبت به AAIW نشان داد. هر دو ماده مغذی برای تولید اولیه دریایی ضروری هستند و نیتروژن به شکل نیترات اغلب یک ماده غذایی محدود کننده برای رشد فیتوپلانکتون ها است.

در مقابل، معدنی سازی مجدد سیلیکات با سرعت بیشتری در AAIW رخ داد. سیلیکات برای دیاتوم ها، گروه اصلی فیتوپلانکتون ها که از آن برای ساختن دیواره های سلولی شیشه ای خود استفاده می کنند، ضروری است.

این تفاوت ها می تواند پیامدهای مهمی برای جوامع فیتوپلانکتون در سراسر جهان داشته باشد. بازسازی سریع‌تر نیتروژن و فسفر در SAMW می‌تواند از رشد فیتوپلانکتون‌هایی که نیازی به سیلیس ندارند، از جمله کوکولیتوفورها و دینوفلاژلات‌ها حمایت کند. در همین حال، بازسازی بیشتر سیلیکات در AAIW می تواند به نفع دیاتومه ها باشد.

این مطالعه همچنین تغییرات قابل توجهی در دما و شوری مرتبط با سن توده‌های آب نشان داد. این الگوها ممکن است منعکس کننده تغییرات در شرایط اقیانوس جنوبی زمانی که آب ها در ابتدا شکل گرفتند، به طور بالقوه سابقه ای از چگونگی تغییر خواص اقیانوس ها در طول چندین دهه را حفظ می کنند.

دیوید دراپو، محقق ارشد آزمایشگاه بیگلو و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: "بزرگترین نکته برای من از این پروژه این بود که بسیاری از رشته های مختلف در اقیانوس شناسی را گرد هم آورد تا به یک سوال اساسی پاسخ دهد: چگونه فیزیک و شیمی اقیانوس جنوبی ممکن است بر زیست شناسی اقیانوس جهانی تأثیر بگذارد."

در این مطالعه چندین دانشمند دیگر از آزمایشگاه بیگلو، از جمله سانی پینکهام، همکار پژوهشی و بروس بولر، دستیار ارشد سابق، با همکاری محققان مؤسسه اقیانوس شناسی وودز هول، دانشگاه ایالتی آریزونا، مؤسسه علوم اقیانوس برمودا، دانشگاه A&M تگزاس و دانشگاه میامی حضور داشتند.

W. M. Balch و همکاران، در مورد شرایط متفاوت آب حالت زیر قطبی و آب میانی قطب جنوب در مقیاس‌های زمانی دهه، مجله تحقیقات ژئوفیزیک: اقیانوس‌ها (2026). DOI: 10.1029/2025jc023265

اطلاعات مجله: مجله تحقیقات ژئوفیزیک

ارائه شده توسط آزمایشگاه Bigelow برای علوم اقیانوس

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →