القليلة والأسرع

لماذا تكون الكتلة الحيوية البحرية أصغر بكثير من الكتلة الحيوية الأرضية، وكيف تتمكن الكائنات البحرية المنتجة من "تحمل العبء" تمامًا مثل نظيراتها على الأرض

إذا وزننا جميع الأسماك الموجودة في المحيط، فكم ستكون كتلتها الإجمالية؟ أضف أيضًا الكركند والروبيان والطحالب والحيتان وغيرهم من سكان البحار والبحيرات إلى الحساب، وستظل النتيجة التي تم الحصول عليها أقل بكثير من الكتلة الحيوية للمخلوقات البرية - على الرغم من أن الأرض تشكل حوالي 30٪ فقط من سطح الأرض. يقدم التعداد السكاني البحري الجديد، الذي أجراه علماء معهد وايزمان للعلوم، تفسيرات لهذه الفجوة بين البحر واليابسة. وقد يساعد التعداد، الذي نُشرت نتائجه مؤخرًا في المجلة العلمية Cell، العلماء على فهم أفضل لكيفية تثبيت الكربون في المحيطات وكيف يمكن أن يؤثر تغير المناخ على الكتلة الحيوية البحرية.

المسح البحري، الذي أجراه طالب البحث يانون بار أون من مختبر البروفيسور رون ميلو في قسم علوم النبات والبيئة، هو نتيجة لمشروع واسع النطاق قام فيه الباحثون بقياس الكتلة الحيوية لجميع أشكال الحياة على الأرض . ومن الاكتشافات المدهشة التي خرج بها هذا التعداد الشامل أن الكائنات المنتجة - أي تلك التي تنتج الطاقة التي تحتاجها من خلال عملية التمثيل الضوئي - تشكل الغالبية العظمى من الكتلة الحيوية على الأرض، لكن حصتها في الكتلة الحيوية البحرية أقل بكثير. . في الدراسة الجديدة، غاص بار أون والبروفيسور ميلو في أعماق البيانات واكتشفا أن التقسيم الأساسي للكائنات الحية إلى "منتجين" و"مستهلكين" يكون أكثر مرونة في البحر منه على الأرض. وهكذا، على سبيل المثال، بين البكتيريا والطلائعيات (مخلوقات تشكل مملكة في حد ذاتها إلى جانب النباتات والحيوانات والفطريات) هناك أنواع التمثيل الضوئي، أي المنتجة، والعديد من الأنواع التي ليست كذلك. وعندما قام الباحثون بتصنيف الكائنات البحرية المنتجة إلى ثلاث مجموعات - البكتيريا والنباتات والطلائعيات - اكتشفوا أن المركز الأول في الكتلة الحيوية تقاسمته الطلائعيات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي مع النباتات، في حين جاءت البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في المركز الثالث فقط. خلاصة القول، تشكل جميع الأنواع المنتجة معًا حوالي 20% فقط من الكتلة الحيوية البحرية، بينما تشكل المملكة النباتية المنتجة 95% من الكتلة الحيوية الأرضية.

ومن بين الحيوانات التي تشكل حوالي 30% من الكتلة الحيوية البحرية، تقف القشريات في المقام الأول، وهي مجموعة بالإضافة إلى الجمبري وسرطان البحر والكركند، تضم أيضًا أنواع الكريل الشبيهة بالروبيان ومجدافيات الأرجل الصغيرة، والتي تعد من الكائنات المهمة. حلقة في السلسلة الغذائية البحرية، فهي تتغذى على كائنات ضوئية صغيرة وتأكلها جميع الكائنات الأخرى. وتشكل الأسماك، من السردين إلى أسماك القرش، والثدييات البحرية مثل الحيتان جزءًا مهمًا آخر من الكتلة الحيوية البحرية.

تظهر هذه النتائج أنه على النقيض من "الهرم الغذائي" الموجود على الأرض، والذي توجد في قاعدته نباتات ومستهلكون مثل البشر في قمته، والذين تكون كتلتهم الإجمالية أصغر بكثير من كتلة المنتجين، فإن الهرم الغذائي في المحيطات أكبر يذكر بالشكل الحلزوني: قاعدته الضيقة تتكون من المنتجات، وجزءه الأوسط أوسع ويتكون من كائنات مثل الكريلات وبطنيات الأقدام التي تتغذى على المنتجات في قاعدة الدوار. ويمكن القول أيضًا أن هؤلاء المنتجين، على غرار الدوار، يعوضون عيوبهم في ساحة الكتلة الحيوية من خلال الحركة الدورانية السريعة: فهم ينموون ويتكاثرون ويموتون بمعدل سريع، مقارنة بالنباتات الموجودة على الأرض، بحيث يدعمونهم. إن توفير المخلوقات في أعلى السلسلة الغذائية أكبر بكثير من وزنها النسبي في أي لحظة معينة. وهذا هو السبب أيضًا في أن منتجي المحيطات، على الرغم من أنهم يشكلون جزءًا صغيرًا من الكتلة الحيوية، هم "آكلون" كبيرون لثاني أكسيد الكربون. في الواقع، فإنها تثبت كمية مساوية من ثاني أكسيد الكربون لتلك التي تثبتها النباتات البرية، وتطلق نفس الكمية من الأكسجين في الغلاف الجوي.

على الأرض، تسمح الكتلة الأكبر للنباتات بالنمو بشكل أطول، وهي حقيقة تمنحها ميزة على المنافسين الأقصر. ومن ناحية أخرى، في المحيط، تتمتع الكائنات الصغيرة والخفيفة التي تطفو بالقرب من السطح بوصول أفضل لأشعة الشمس."

يعتقد الباحثون أن الاختلافات بين البحر واليابسة قد تنبع من التحدي الذي تواجهه جميع الكائنات المنتجة: المنافسة على ضوء الشمس. على الأرض، تسمح الكتلة للنباتات بالنمو بشكل أطول، وهي حقيقة تمنحها ميزة على المنافسين الأقصر. أما في المحيط، فإن الكائنات الصغيرة والخفيفة التي تطفو بالقرب من السطح تتمتع بوصول أفضل لأشعة الشمس.

وتشكل الكائنات المنتجة - أي تلك التي تنتج الطاقة التي تحتاجها من خلال عملية التمثيل الضوئي - الغالبية العظمى من الكتلة الحيوية على الأرض، ولكن حصتها في الكتلة الحيوية البحرية أقل بكثير.

كيف سيساعد التعداد على فهم أفضل لما يخبئه المستقبل للمحيطات؟ ويقول البروفيسور ميلو: "إن التنبؤ بالمستقبل يتطلب فهماً جيداً للحاضر، خاصة في ضوء أننا بدأنا الآن فقط في فهم التأثير الكامل للإنسان على المحيطات". "نأمل أن يتيح البحث إمكانية اتخاذ قرارات أكثر استنارة تؤثر على "الخدمات" التي تقدمها الكائنات البحرية لكوكبنا - بدءًا من الطعام وانتهاءً بالتأثير على الهواء الذي نتنفسه".

للمادة العلمية