صحراء مزهرة في وسط البحر

يتم إنتاج نصف كمية الأكسجين التي نتنفسها بواسطة كائنات وحيدة الخلية تبحر في المحيط وتكون بمثابة الأساس للنظام البيئي البحري. هذه هي العوالق النباتية، التي أصبحت موضوعًا بحثيًا مزدهرًا في العقدين الماضيين. في عصر يتوسع فيه ويتزايد فيه الخطاب حول تغير المناخ والاحتباس الحراري، من المتوقع أن تستمر أهمية منتجي الأكسجين من المحيط في الزيادة. ومع ذلك، وخلافًا للتيار، اختار باحثو معهد وايزمان للعلوم التوجه تحديدًا إلى "الصحراء" البحثية، وتوجيه أنظارهم ليس إلى تلك المناطق المزدهرة بالأزهار التي يمكن رؤيتها أيضًا من الفضاء، ولكن إلى المناطق البحرية الأكثر جفافًا، أيضًا. تُعرف باسم "الصحاري المحيطية"، وذلك لشرح العمليات البيولوجية والفيزيائية التي تسمح أحيانًا بنشوء أزهار مربكة حتى في قلب الصحراء. الدراسة نشرت مؤخرا في المجلة طبيعة الاتصالات.

أولاً، لكي يكون ازدهار العوالق النباتية ممكنًا، يلزم وجود مزيج من ضوء الشمس والمواد المغذية وتيارات المياه الداعمة. على الرغم من أن الصحاري المحيطية فقيرة بالغذاء، فمن وقت لآخر قد يضخ تيار مائي عمودي تراكمًا من العناصر الغذائية من أعماق البحار إلى الطبقة الضوئية - المنطقة التي يمكن لأشعة الشمس أن تخترقها وتسمح بعملية التمثيل الضوئي (تقع بين سطح الأرض) المياه وحوالي 100 متر تحت مستوى سطح البحر). أحداث الحقن هذه معروفة في الأدبيات البحثية، لكن البحث الذي أجراه الدكتور يوآف لين، من مجموعة البروفيسور إيلان كورين من قسم علوم الأرض والكواكب، لم يركز على تلك التيارات العمودية القادمة من أعماق البحار، بل على التيارات الأفقية التي تتواجد في طبقة ضيقة جداً، على عمق 20-30 متراً تحت سطح الماء، والمعروفة باسم "طبقة الخلط" " وتشكل أقل من 1% من عمق المحيط. إن وجود هذه التيارات يجعل من الممكن تمييع "الإمدادات الغذائية"، وخلط محتويات النظام الغني الذي ينشأ في أعماق البحر مع النظام "الصحراوي" الفقير الموجود بالقرب من سطح البحر.

"تحصل على حقنة واحدة من العناصر الغذائية، ولكنها ليست أنبوب تغذية مستمر يقوم باستمرار بإحضار الطعام من أعماق البحر. منذ المرحلة التي وصلت فيها هذه الحزمة المركزة، تجري عملية التخفيف باستمرار. ومع ذلك، بعد "شحنة" واحدة، وحدث واحد من حقن الطعام، ترى هذا الطفح الجلدي على مدى ثلاثة أشهر وآلاف الكيلومترات".

وتبين في البحث أن عملية التخفيف الأفقي هي التي تمكن ازدهار الصحراء، بل وتكثفه، من خلال مساعدة العوالق النباتية على الاستفادة من العناصر الغذائية بشكل فعال، ومن ناحية أخرى، الحد من كفاءة الافتراس. العوالق الحيوانية، تلك الكائنات البحرية التي تتغذى على العوالق النباتية. ويوضح البروفيسور كورين: "إنك تتلقى حقنة واحدة من المواد الغذائية، ولكنها ليست أنبوب تغذية مستمر يقوم بإحضار الطعام باستمرار من أعماق البحر. منذ المرحلة التي وصلت فيها هذه الحزمة المركزة، تجري عملية التخفيف باستمرار. ومع ذلك، بعد "شحنة" واحدة، أو حادثة حقن طعام واحدة، ترى هذا الطفح الجلدي على مدى ثلاثة أشهر وآلاف الكيلومترات".

ولأغراض البحث، الذي يقع بين فيزياء المحيط وبيئة ازدهار العوالق النباتية، طور الدكتور ليهان منهجًا منهجيًا جديدًا يجمع بين بيانات الاستشعار عن بعد - ملاحظات الأقمار الصناعية لتكاثر العوالق النباتية وتدفقها الحقول في المحيط - بنموذج نظري يتيح تحويل الصور الفضائية المجمدة زمانيا ومكانيا لصور متحركة، وربط الثوابت الزمنية البيولوجية للأزهار مع الثوابت الزمنية الفيزيائية للتيارات البحرية. يقول الدكتور ليهان: "إن صور الأقمار الصناعية هي بطبيعتها "لقطات"، ولكن في البحر يكون النظام البيئي في حركة مستمرة. وإذا عدنا إلى نفس النقطة في الفضاء خلال أسبوع، فسيكون هناك بالفعل مياه أخرى هناك". . ولهذا السبب قمنا بتطوير طرق لتتبع المسطحات المائية أثناء تحركها عبر البحر، بناءً على بيانات الأقمار الصناعية، بحيث يأخذ النموذج شيئًا ثابتًا ويجعله ديناميكيًا. ويضيف البروفيسور كورين: "إن الاستعارة الأكثر تبسيطًا وصحيحًا في هذا السياق هي: خذ "إطارًا" واحدًا وقم بتحويله إلى فيلم - سينما". كما شاركت في البحث طالبة البحث شلوميت شاروني. البروفيسور عساف فردي ومن قسم علوم النبات والبيئة الدكتور فرانسيسكو دوفيديو من جامعة باريس السابعة والدكتور إيمانويل بوس من جامعة ماين.

وأظهر البحث أن التيارات الأفقية الرقيقة التي تمكن من الازدهار لا تؤثر فقط على تلك "الصحاري"، ولكن أيضًا على وجود النظام البيئي البحري بأكمله. "هناك مناطق غنية بالطعام نتوقع فيها الإزهار، وهناك مناطق تعتبر صحاري. جزء كبير من "جرأة" هذا البحث يكمن في حقيقة أنه، خلافًا للمتعارف عليه، عندما يريد الباحثون دراسة حالات تفشي المرض فإنهم يقومون بالتحقيق في موقع تفشي المرض، نذهب إلى مكان يكون فيه كل شيء محدودًا وقاحلًا، "وهناك بالتحديد تلقينا رؤى يمكن استخدامها في البحث في مجالات أكثر ازدهارًا"، يوضح البروفيسور كورين.

هل ستمكن الأفكار التي تنبثق من البحث أيضًا الحياة البرية المحيطية من الازدهار بشكل استباقي في المستقبل، وربما يكون لها بعض التأثير على عمليات الاحتباس الحراري؟ يعتقد البروفيسور كورين أنه على الرغم من أن هذا ليس ما يدور حوله البحث، إلا أن العمليات الموصوفة فيه يمكن أن تلعب أيضًا دورًا في هندسة المناخ - وهو فرع كامل يحاول، من بين أمور أخرى، فهم كيفية جعل العوالق النباتية تزدهر أكثر. من أجل تقليل كمية الكربون في الغلاف الجوي.

"إن الاستعارة الأكثر تبسيطًا والأصح في هذا السياق هي: أخذ "إطار" واحد وتحويله إلى فيلم - سينما"

Streams of Bloom: يتكون كل إطار في الفيديو من ثماني صور متتالية مصدرها ثلاثة أقمار صناعية مختلفة تابعة لناسا، توضح تركيزات الكلوروفيل على سطح البحر. تُظهر الأسهم ناقل سرعة سطح البحر ويُظهر مقياس الألوان التقدم اللوغاريتمي لتركيزات الكلوروفيل.