يدعم ارتفاع المياه العميقة الغنية بالفوسفور تعايشًا مثبتًا للنيتروجين يعيش على طحالب السارجاسوم، مما يمنح الطحالب ميزة تنافسية.

وبحلول أوائل يونيو من هذا العام، ما يقرب من 38 مليون طن من سرجاسوم انجرفت نحو سواحل جزر البحر الكاريبي، وخليج المكسيك، وشمال أمريكا الجنوبية، مسجلة رقما قياسيا جديدا. خلال أشهر الصيف، غالبًا ما تتراكم هذه الطحالب البنية على طول الشواطئ، حيث تتحلل وتطلق رائحة قوية.

ولا يؤدي هذا التراكم إلى تثبيط السياحة فحسب، بل يهدد أيضًا النظم البيئية الساحلية. ومع ذلك، في المياه المفتوحة، يعتبر السرجاسوم العائم مصدرًا غذائيًا مهمًا وموئلًا للعديد من الكائنات البحرية صِنف.

تأتي الطحالب في الأصل من بحر سارجاسو الواقع شرق فلوريدا. منذ عام 2011، قام العلماء مرارا وتكرارا بتوثيق تشكيل المحيط الأطلسي الكبير سرجاسوم الحزام، وهو امتداد ضخم من الأعشاب البحرية التي تنجرف من خط الاستواء نحو منطقة البحر الكاريبي تحت الرياح الشرقية السائدة.

حتى وقت قريب، لم تكن مصادر الفوسفور (P) والنيتروجين (N) التي تغذي النمو السريع للطحالب مفهومة جيدًا. يشتبه العديد من الباحثين في أن جريان المغذيات من الزراعة أو إزالة الغابات المطيرة كان مسؤولا، ولكن هذه العوامل وحدها لا يمكن أن تفسر الارتفاع الحاد في الكتلة الحيوية لسارجاسوم التي شوهدت في السنوات الأخيرة.

وقد حددت دراسة جديدة أجراها معهد ماكس بلانك للكيمياء الآلية الرئيسية وراء هذه الإزهار الواسع النطاق، إلى جانب الظروف المناخية التي تفضلها. وقد سمح هذا الاكتشاف للعلماء بتصميم نظام تنبؤي للتنبؤ بالمستقبل سرجاسوم أحداث تقطعت بهم السبل.

النيتروجين الإضافي الذي توفره البكتيريا الزرقاء التي تنمو على الطحالب

في العدد الأخير من علوم الأرض الطبيعيةيصف باحثون من ماينز كيف أن الرياح القوية التي تحركها الرياح بالقرب من خط الاستواء تجلب المياه العميقة الغنية بالفوسفور إلى السطح، وتنقلها شمالًا نحو منطقة البحر الكاريبي. الزيادة الناتجة في توافر الفوسفور تعزز نمو البكتيريا الزرقاء التي تعيش على سطح سرجاسوم.

هذه الكائنات الحية الدقيقة قادرة على التقاط غاز النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي (N₂) وتحويله إلى شكل يمكن للطحالب استخدامه، وهي عملية تُعرف باسم تثبيت النيتروجين. تشكل البكتيريا الزرقاء علاقة تكافلية مع الطحالب، مما يوفر مصدرًا إضافيًا للنيتروجين يعزز نموها. وبحسب الدراسة فإن هذه الشراكة تعطي سرجاسوم ميزة تنافسية على الطحالب الأخرى في المحيط الأطلسي الاستوائي وتساعد في تفسير الارتفاع الأخير في كتلتها الحيوية.

كشفت نظائر النيتروجين الموجودة في قلوب المرجان عن معدلات تثبيت النيتروجين على مدار الـ 120 عامًا الماضية

وقد حدد الباحثون العلاقة بين ازدهار الطحالب، وزيادة تثبيت النيتروجين، وارتفاع مياه القاع الباردة والغنية بالمغذيات من خلال تحليل النوى المرجانية من مواقع مختلفة في منطقة البحر الكاريبي. تعتبر الشعاب المرجانية بمثابة أرشيفات حيوية لإعادة بناء التغيرات الماضية في المحيطات لأنها أثناء نموها تدمج التوقيعات الكيميائية من الماء في هياكلها العظمية الجيرية. ومن خلال تحليل طبقات النمو السنوي للشعاب المرجانية، والتي تشبه حلقات الأشجار، يمكن للباحثين الكشف عن التغيرات في التركيب الكيميائي للمحيطات على مدى القرون الماضية.

في هذه الدراسة، قام باحثو ماكس بلانك بتحليل التركيب النظائري للنيتروجين للشعاب المرجانية لإعادة بناء كمية النيتروجين المثبتة في المحيط بواسطة الكائنات الحية الدقيقة على مدار الـ 120 عامًا الماضية. أثناء تثبيت النيتروجين، تخفض البكتيريا نسبة نظائر النيتروجين المستقرة ¹⁵ن ل ¹⁴ن في المحيط. وبالتالي، فترات منخفضة ¹⁵ن ل ¹⁴تشير N التي تم تحليلها في الطبقات المرجانية إلى أوقات ارتفاع معدلات تثبيت النيتروجين. تم استخدام عينات مياه البحر التي جمعتها سفينة الأبحاث يوجين سيبولد لمعايرة التركيب النظائري للنيتروجين للشعاب المرجانية الحديثة، مما يدل على أنها تسجل تثبيت النيتروجين.

منذ عام 2011، ظل نمو الطحالب وتثبيت النيتروجين مقترنًا

يوضح جوناثان يونج، طالب دكتوراه في معهد ماكس بلانك للكيمياء والمؤلف الأول للدراسة: “في المجموعة الأولى من القياسات، لاحظنا زيادتين كبيرتين في تثبيت النيتروجين في عامي 2015 و2018، أي عامين من التسجيل سرجاسوم تزهر. لذلك قمنا بمقارنة عملية إعادة بناء المرجان مع عملية إعادة البناء السنوية سرجاسوم بيانات الكتلة الحيوية، والسجلين متطابقان تمامًا! ولكن في ذلك الوقت، لم يكن من الواضح على الإطلاق ما إذا كانت هناك علاقة سببية”.

وحدد الباحثون وجود صلة بعد فحص مجموعتي القياسات. لقد اتضح أنه لم يتم اقتران القيم القصوى منذ عام 2011 فحسب، بل أيضًا سلسلة البيانات الكاملة لنمو الطحالب وتثبيت النيتروجين، بما في ذلك القيم الدنيا. وهذا التوقيت مهم لأنه في عام 2010، أدت الرياح القوية إلى إزاحة الطحالب البنية لأول مرة من بحر سارجاسو إلى المحيط الأطلسي الاستوائي.

وخلص فريق البحث إلى أن الفوسفور الزائد هو العامل الرئيسي في ذلك سرجاسوم تزدهر عن طريق القضاء على الاحتمالات الأخرى. وتشير إحدى النظريات السابقة إلى أن الغبار الصحراوي الغني بالحديد، والذي يهب بشكل متكرر من أفريقيا إلى المحيط الأطلسي، يعزز نمو الطحالب. ومع ذلك، فإن مدخلات الغبار لا ترتبط بالكتلة الحيوية. وبالمثل، فإن مدخلات المغذيات من نهري الأمازون أو أورينوكو لم ترتبط بملاحظات سرجاسوم تزهر.

ويمكن استخدام الآلية الجديدة لتحسين التنبؤات بالمستقبل سرجاسوم تزهر

لذلك، يصف الباحثون في منشورهم آلية يؤدي فيها الفوسفور الناتج عن ارتفاع المياه العميقة والنيتروجين الناتج عن تثبيت النيتروجين إلى تحفيز تكاثر الطحالب التي لوحظت خلال العقود الماضية. ويضيف عالم الكيمياء الجيولوجية يونغ: «إن آليتنا تشرح تباين سرجاسوم النمو أفضل من أي نهج سابق. ومع ذلك، لا يزال هناك عدم يقين بشأن ما إذا كانت العوامل الأخرى تلعب دورًا أيضًا وإلى أي مدى.

يحدث إمداد الفوسفور بسبب انخفاض درجات حرارة سطح البحر في شمال المحيط الأطلسي الاستوائي ودرجات الحرارة الأكثر دفئًا في جنوب المحيط الأطلسي. تسبب هذه الاختلافات في درجات الحرارة تغيرات في ضغط الهواء، مما يؤدي إلى شذوذات في الرياح التي تحل محل المياه السطحية وتسمح للمياه الغنية بالفوسفور من أعماق البحار بالتدفق.

وفقًا لباحثي ماينز، فإن مراقبة الرياح ودرجات حرارة البحر والتغيرات الناتجة عن ارتفاع مياه القاع في المحيط الأطلسي الاستوائي يمكن أن تحسن التنبؤات سرجاسوم نمو. يشرح ألفريدو مارتينيز غارسيا، قائد المجموعة في معهد ماكس بلانك للكيمياء وكبير مؤلفي الدراسة: “في نهاية المطاف، مستقبل سرجاسوم في المحيط الأطلسي الاستوائي سيعتمد على كيفية تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري على العمليات التي تدفع إمدادات الفوسفور الزائد إلى المحيط الأطلسي الاستوائي.

ويخطط فريقه لتقديم رؤية أكثر تفصيلاً لهذه العمليات من خلال قياس سجلات المرجان الجديدة من مواقع مختلفة عبر منطقة البحر الكاريبي. ويتوقع الباحثون أن هذه النتائج الجديدة يمكن أن توجه الجهود المبذولة للتخفيف من آثار الأزهار على النظم البيئية للشعاب المرجانية في منطقة البحر الكاريبي والمجتمعات الساحلية.

المرجع: “التثبيت الاستوائي الصاعد أو الفوسفور الأطلسي N2 وزهرة السارجاسوم” بقلم جوناثان يونج ونيكولاس ن. دو فورمان وآلان بيلا بوليفو وآلان بيليف وييجون ريو وييجون ريو ويور إل. ميرفي وباسي إل. ميرفي وباسي رومشو ودييجو ك. كريسماس وجابرييل أو. كاردوسو وتانيا والد وفرانسوا فريبيات وكارلوس خيمييز، إيبرد جيستر، باول مونتاجنا، ميغيل ألونسو باتا، تشيرناديتا، كريكيل ترين كريسبو، خوسيه كاريكوري، ماريا روزي كاريوري، ماريا روزا كاريوري، ماريا روزا كاريوري، ماريا. ناثي إف جودين، ريا جوبي، هيدي إيرثيم، هان سلاتر، لينا هاينز، إيزابيلا هراب ذا أنجون، آرون إل. باير، تريفور بي. نويل، كيندنج سكولتز، تشانمين هو، بي. بارنز، سي. بارنز، أندريا بوزر، تشونس، تشانين، تشانيا، تشانين، تشانيا، تشانيا، تشانيا، تشانين، تشانين، تشانين، تشانين، تشانين، خانيا. بارنز، خانيا. بارنز، خانيا.

بارنز، تشونس، خانيا، تشونس، تشانيا، تشانيا، تشانيا إز، تشونس، تشانيس، تشونس، تشيناوبر، تشيناوبر إز بوثلر، جوس ليفيل، أولريش بوتشيل، هيوبرت فونهوف، جيرالد إتش هاي، رالف شيبل، دانييل إم سيجمان وألفريدو مارتينيز غارسيا، 5 نوفمبر 2025، علوم الأرض الطبيعية.دوى: 10.1038/s41561-025-01812-2

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.