اكتشف العلماء تأثير دوامات المحيط على إنتاجية البحر

أعمدة المياه المحيطية لا تقف ساكنة. بالإضافة إلى التيارات واسعة النطاق، تظهر دوامات متوسطة الحجم وتتحرك وتختفي في البحار – دوامات يبلغ قطرها عشرات إلى مئات الكيلومترات. وهي تلعب دورًا مهمًا في حركة الماء والحرارة والملح والمواد المغذية وتؤثر على المناخ الإقليمي والعالمي. كما تساهم الدوامات في زيادة عدد الكائنات الحية في مناطق معينة من المحيط. من خلال دراسة هذه العمليات، قام علماء من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا وجامعة ولاية سانت بطرسبرغ وجامعة ترومسو (النرويج) بتحليل قياسات الأقمار الصناعية والقياسات الموقعية في البحر النرويجي لفهم كيفية تأثير الدوامات على توزيع الكلوروفيل (صبغة العوالق النباتية التي تعمل كمؤشر رئيسي لكتلتها الحيوية) في الطبقة السطحية من المحيط. ونُشرت نتائج العمل في مجلة Frontiers in Marine Science. “الكلوروفيل هو أحد العلامات الرئيسية للإنتاجية الحيوية. فهو يشير إلى تراكم الطحالب الدقيقة، الحلقة الأولى في سلاسل الغذاء البحرية. لذلك، بالإضافة إلى أهميته الأساسية، فإن العمل العلمي مثير للاهتمام من وجهة نظر عملية. فهو يساعد على تحديد مناطق زيادة الإنتاج الأولي، وهو أمر مهم لمصايد الأسماك”، أوضح أحد مؤلفي المنشور، وهو باحث كبير في مختبر MIPT لعلم المحيطات في القطب الشمالي، نيكيتا ساندالوك. ووفقا له، توجد عمليات الدوامة في كل مكان تقريبا. ومع ذلك، فإن تأثيرها على الإنتاجية الحيوية يعتمد على المنطقة المحددة والنظام المناخي المحلي. يحظى البحر النرويجي باهتمام الباحثين لأنه يتميز بالنشاط الدوامي العالي والعمليات الديناميكية المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، تم تجميع الكثير من المعلومات التحليلية في العالم حول هذه المنطقة. خلال الدراسة، استخدم العلماء بيانات من قياس الارتفاع عبر الأقمار الصناعية (قياس ارتفاع سطح المحيط) وعوامات Bio-Argo – وهي محطات عائمة مستقلة تغوص إلى عمق كيلومترين وتقيس باستمرار معلمات البيئة المائية. في المجموع، كجزء من الدراسة، قام العلماء بمعالجة أكثر من 10 آلاف ملف تعريف Bio-Argo. غطى التحليل فترة المراقبة من 2010 إلى 2024. وكان التركيز على كلا النوعين المعروفين من الدوامات. هذه هي الأعاصير، التي في نصف الكرة الشمالي تدور كتل المياه عكس اتجاه عقارب الساعة وترفعها إلى الأعلى، والأعاصير المضادة، التي، على العكس من ذلك، تقوم بتدوير المياه في الاتجاه المعاكس وتخفض الطبقات العليا إلى العمق. وكانت النتيجة الرئيسية للدراسة هي الاستنتاج بأن أي نوع من الدوامات في البحر النرويجي – سواء الأعاصير أو الأعاصير المضادة – يساهم في زيادة تركيز الكلوروفيل. علاوة على ذلك، فإن الأخير ليس أقل شأنا من الأول في الإنتاجية، وفي يونيو ويوليو في بعض الأحيان يتفوقون عليهم. كان هذا بمثابة مفاجأة، لأنه وفقًا للنظرية الكلاسيكية، يجب على الدوامات المضادة للأعاصير، على العكس من ذلك، أن تخفض العناصر الغذائية وتثبط نمو مجتمعات العوالق النباتية. “أظهر التحليل أن كلا النوعين من الدوامات يرتبطان بتشوهات إيجابية في الكلوروفيل تحت السطح تصل إلى 0.5-0.7 ملليجرام لكل متر مكعب. علاوة على ذلك، تقتصر أقوى الإشارات على الطبقة العليا التي يبلغ ارتفاعها 50 مترًا. في الدوامات الإعصارية، لوحظت ذروة الحالات الشاذة على عمق حوالي 25 مترًا، وفي الدوامات المضادة للأعاصير، يوجد هيكل أكثر تعقيدًا يشبه ثنائي القطب مع حد أقصى في القلب وعلى السطح. وأوضح نيكيتا ساندالوك أن “المحيط الخارجي، في طبقة على أعماق تتراوح بين 20 إلى 50 مترًا تقريبًا”. في سياق العمل العلمي، اقترح العلماء فرضية تشرح زيادة محتوى الكلوروفيل في مضادات الأعاصير. في رأيهم، تعمل آليتان في وقت واحد في مثل هذه الهياكل: الآلية الكلاسيكية لضخ الدوامة وما يسمى بضخ إيكمان. يحدث الأخير تحت تأثير الرياح: نظرًا لخصائص توزيعها المكاني، ترتفع المياه العميقة إلى الطبقات العليا من المحيط في دوامات مضادة للأعاصير. ومن النتائج المهمة الأخرى للدراسة اكتشاف محتوى عالي للغاية من الكلوروفيل في لوفوتين إيدي، وهو إعصار مضاد ضخم يتواجد باستمرار في الجزء الأوسط من حوض لوفوتين. تقع بين البر الرئيسي للنرويج وأرخبيل سفالبارد. ووفقا للعلماء، من الناحية العملية، فإن هذه النتائج مفيدة في المقام الأول لصناعة صيد الأسماك. على وجه الخصوص، يشير التركيز العالي للكلوروفيل بشكل غير مباشر إلى زيادة الكتلة الحيوية للعوالق النباتية، والتي بدورها تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على مجموعات مجدافيات الأرجل (Calanus) – القاعدة الغذائية لأنواع الأسماك التجارية، مثل سمك القد والرنجة. التوزيع المكاني للانحراف المعياري للمتوسط ​​الشهري لتركيز الكلوروفيل على سطح البحر النرويجي للفترة 1997-2024. تم أولاً حساب المتوسط ​​الشهري لتركيزات الكلوروفيل، ثم تم حساب الانحراف المعياري عند كل نقطة في الشبكة باستخدام جميع القيم الشهرية المتاحة للفترة بأكملها. يمثل الرمز الحلزوني الأحمر دوامة لوفوتين (LV) وتمثل الأسهم تمثيلًا تخطيطيًا للتيار الأمامي الأطلسي النرويجي (NwAFC) وتيار المنحدر الأطلسي النرويجي (NwASC) / © Frontiers in Marine Science. وكما لاحظ العلماء، فإن الطريقة المطورة يمكن استخدامها ليس فقط في البحر النرويجي. في المنطقة الاقتصادية الروسية، قد يكون هناك طلب على دراسة تأثير الدوامات على الإنتاجية الحيوية للطبقة السطحية في بارنتس وأوكوتسك وبيرنج والبحر الأسود. ومع ذلك، في هذه المناطق لا توجد عوامات Bio-Argo عمليًا، مما يجعل من المهم إجراء أبحاث استكشافية منتظمة في البحار الروسية.