اتضح لماذا لا يصل أكسيد النيتروز من البحر الأسود إلى السطح

تنتج الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية في البحر الأسود كميات هائلة من أكسيد النيتروز، لكن لا يصل أي منها تقريبًا إلى السطح. العلماء من معهد علم الأحياء الدقيقة البحرية التابع لجمعية ماكس بلانك اكتشف السبب.

سر أكسيد النيتروز في البحر الأسود

إن أكسيد النيتروز N₂O ليس غازًا ضاحكًا فحسب، بل هو أيضًا أحد غازات الدفيئة القوية ومستنفد الأوزون. يعد محيط العالم أحد مصادره الطبيعية الرئيسية.

وفي المحيط، تتشكل كميات كبيرة من أكسيد النيتروجين بشكل رئيسي في المناطق التي تعاني من فقر الأكسجين. وفي هذه المياه التي تسمى بالمياه الخالية من الأكسجين، تزدهر الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية التي يمكنها إنتاج هذا الغاز. البحر الأسود هو أكبر حوض نقص الأكسجين في العالمحيث يمتد عمود الماء اللاأكسجيني إلى أعماق تتراوح من 150 إلى أكثر من 2000 متر. ومع ذلك، يبدو أن كمية قليلة جدًا من أكسيد النيتروز تخرج.

يقول المؤلف الأول جان فون آركس: “هناك سببان محتملان لذلك”. “إما أن يتم إنتاج القليل من أكسيد النيتروز هناك، أو تتم إزالة أكسيد النيتروجين المنتج قبل أن يصل إلى السطح. وأردنا دراسة هذا من خلال النظر في العمليات البيولوجية المشاركة في إنتاج واستهلاك أكسيد النيتروز، وتحديد الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة عن تدوير هذا الغاز الدفيئة المهم.”

سافر العلماء إلى غرب البحر الأسود على متن سفينة الأبحاث بوسيدون لأخذ عينات من المياه وتقييم الظروف البيئية وإجراء سلسلة كبيرة من التجارب، يمكن الاطلاع على تفاصيلها في المجلة علم الليمون وعلم المحيطات.

ووجدوا أن دورة أكسيد النيتروز النشطة تحدث في المنطقة تحت الأكسجين في البحر الأسود، وهي منطقة ذات مياه منخفضة الأكسجين تفصل المياه السفلية الخالية من الأكسجين عن السطح الغني بالأكسجين.

“تنتج الكائنات الحية الدقيقة المختلفة الكثير من أكسيد النيتروز من خلال عمليات مختلفة. ومع ذلك، فإن اختزال N₂O إلى N₂ بواسطة ميكروبات أخرى يفوق هذا الإنتاج. لذلك، من المحتمل أن تكون الانبعاثات الصغيرة لأكسيد النيتروز من البحر الأسود نتيجة لإنتاج صغير ولكن ثابت في المياه المؤكسدة، حيث يتمكن من تجنب الاستهلاك”، يوضح فون آركس.

تعمل الكائنات الحية الدقيقة التي تقلل من أكسيد النيتروجين بمثابة مرشح حي فعال، مما يمنع غازات الدفيئة القوية من الوصول إلى الغلاف الجوي. وتمكن العلماء من تحديد الأنواع الرئيسية المشاركة في هذه العملية.

“على المستوى العالمي، نحن للأسف لا نعرف سوى القليل جدًا عن معدلات انخفاض أكسيد النيتروجين في المحيطات. وبالتالي، فإن صورتنا للدورة البيئية لهذا الغاز الدفيئة المهم لا تزال غير مكتملة، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث. وهذا مهم بشكل خاص في ضوء تغير المناخ،” عالم الكيمياء الحيوية مقتنع.

ما هو التالي

ويتسارع فقدان الأكسجين في المحيطات بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري، ومن المتوقع أن تزداد نسبة المياه المستنفدة للأكسجين في المستقبل. وفي ظل هذه الظروف، يمكن توقع زيادة في انبعاثات أكسيد النيتروز.

وخلص فون آركس إلى أن “أكسيد النيتروز هو ثالث أكثر الغازات الدفيئة وفرة ومستنفد قوي للأوزون يستمر في الغلاف الجوي لمدة 120 عامًا تقريبًا. يعد المحيط مصدرًا طبيعيًا مهمًا لأكسيد النيتروز، لذلك من المهم فهم ديناميكيات مصادره واستخدامه داخل المحيط. ونأمل أن يساعد عملنا في تقييم استجابة إنتاج أكسيد النيتروز في البيئات البحرية لتغير المناخ الحالي”.