“برف دریایی” با استفاده از “چترهای نجات” کوچک تأثیر زیادی بر ذخیره‌سازی کربن در اقیانوس‌ها دارد.
کشف اخیر درباره “برف دریایی” در حال تغییر نظریه‌های ما در مورد نحوه ذخیره کربن در اقیانوس‌های زمین و کمک به کاهش تغییرات آب و هوایی است.
دانشمندان دریافته‌اند که موجودات ریز دریایی مخاطی به شکل “چتر نجات” تولید می‌کنند که سرعت نزول آن‌ها به کف اقیانوس را کاهش می‌دهد.
این یافته می‌تواند درک ما از حذف دی‌اکسید کربن از جو را تغییر دهد.
مانو پراکاش، استاد مهندسی زیستی و اقیانوس‌شناسی در دانشگاه استنفورد، این مطالعه را رهبری کرد. کار تیم او نشان می‌دهد که ما یک قطعه مهم از این معما را نادیده گرفته‌ایم.
پراکاش و همکارانش سال‌هاست که به بررسی اسرار اقیانوس مشغول‌اند. تحقیقات آن‌ها بر ذرات و موجودات ریزی متمرکز است که نقش بزرگی در سلامت سیاره ما ایفا می‌کنند.
با مشاهده این جزئیات کوچک، آن‌ها امیدوارند که بتوانند بینش‌هایی به دست آورند که ممکن است در مقابله با تغییرات آب و هوایی کمک کند.
درک موجودات میکروسکوپی دریایی
موجودات کوچک دریایی، مانند فیتوپلانکتون‌ها و زئوپلانکتون‌ها، نقش اساسی در سلامت اقیانوس‌ها و آب و هوای زمین دارند.
این موجودات کوچک در آب شناورند و از طریق فتوسنتز اکسیژن تولید کرده و پایه‌های شبکه غذایی دریایی را تشکیل می‌دهند.
بدون آن‌ها، حیوانات بزرگتر دریایی مواد غذایی لازم برای بقا را نخواهند داشت. تنها فیتوپلانکتون‌ها حدود نیمی از اکسیژن جهان را تأمین می‌کنند و آن‌ها را برای حیات روی زمین ضروری می‌سازد.
علاوه بر تولید اکسیژن، این میکروارگانیسم‌ها در تنظیم سطح دی‌اکسید کربن در جو نیز نقش حیاتی دارند.
همان‌طور که آن‌ها طی فتوسنتز کربن مصرف می‌کنند، به کاهش گازهای گلخانه‌ای و کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی کمک می‌کنند.
راز برف دریایی
برف دریایی ترکیبی از این موجودات میکروسکوپی مرده، از جمله فیتوپلانکتون، باکتری‌ها، گلوله‌های مدفوعی و سایر ذرات آلی است. این ماده حدود یک سوم از دی‌اکسید کربن تولید شده توسط انسان را از جو جذب می‌کند.
این مواد به کف اقیانوس می‌روند، جایی که کربن برای هزاران سال محبوس می‌شود. دانشمندان این فرآیند را پمپ زیستی می‌نامند.
تا کنون، نحوه دقیق سقوط این ذرات به عمق اقیانوس‌ها – به‌طور متوسط حدود ۴ کیلومتر – به‌طور کامل درک نشده بود. تیم پراکاش تلاش کرد تا این مسئله را روشن کند.
“چتر نجات‌های” مخاطی تولید شده توسط موجودات میکروسکوپی دریایی
آنچه که آن‌ها کشف کردند غیرمنتظره بود. گاهی اوقات برف دریایی ساختارهایی شبیه به چترهای نجات مخاطی تشکیل می‌دهد.
این چترهای مخاطی فرآیند غرق شدن را کند کرده و زمان بیشتری را برای ذرات در ۱۰۰ متر بالایی اقیانوس فراهم می‌کنند.
این تعلیق طولانی‌تر به میکروب‌ها اجازه می‌دهد تا کربن آلی موجود در برف دریایی را بیشتر تجزیه کنند.
در عوض غرق شدن و ذخیره‌سازی کربن، کربن دوباره به اقیانوس بازگردانده می‌شود و مقدار کربن حذف شده از جو کاهش می‌یابد.
برف دریایی و کربن اقیانوس
از آنجا که برف دریایی یک اکوسیستم زنده است، مطالعه آن در دریا ضروری است. میکروسکوپ چرخشی به تیم اجازه داد تا این فرآیندها را به تفصیل و دقیق مشاهده کنند، درست در جایی که اتفاق می‌افتند.
راهول چاجوا، یکی از محققان فوق دکترا در آزمایشگاه پراکاش و نویسنده اصلی این مطالعه، از یافته‌ها شگفت‌زده شد.
او توضیح داد: “تئوری به شما می‌گوید که جریان اطراف یک ذره کوچک چگونه است، اما آنچه ما روی قایق دیدیم به‌طور چشمگیری متفاوت بود. ما در ابتدای درک این دینامیک‌های پیچیده هستیم.”
این چترهای مخاطی به این معناست که تخمین‌های قبلی از توانایی اقیانوس در ذخیره‌سازی کربن ممکن است بیش از حد باشد.
اگر کربن بیشتری نزدیک سطح بازیافت شود، کربن کمتری در عمق اقیانوس ذخیره می‌شود. این می‌تواند تأثیرات قابل توجهی بر مدل‌های اقلیمی و سیاست‌های کاهش دی‌اکسید کربن جو داشته باشد.
مطالعه محیط‌های طبیعی
پراکاش توضیح داد: “ما نمی‌توانیم حتی به سؤال اساسی درباره آنچه که حیات انجام می‌دهد بپردازیم بدون اینکه محیطی که با آن تکامل یافته را شبیه‌سازی کنیم.”
“در زیست‌شناسی، جدا کردن آن از محیطش باعث شده تا هرگونه توانایی ما برای پرسیدن سؤالات درست از بین برود.”
برای مدت طولانی، دانشمندان موجودات را در محیط‌های مصنوعی، مانند اسلایدهای زیر میکروسکوپ، مطالعه کرده‌اند. تیم پراکاش با بردن ابزارهای خود به دریاهای آزاد، این رویکرد را تغییر می‌دهد.
اصلاح مدل‌های کربن اقیانوس
این محققان اکنون در حال کار برای بهبود مدل‌های خود و ادغام یافته‌هایشان در مدل‌های بزرگتر اقلیمی هستند.
آن‌ها قصد دارند یک مجموعه داده باز از شش سفر تحقیقاتی جهانی خود – بزرگترین در نوع خود در زمینه ته‌نشینی برف دریایی – منتشر کنند.
آن‌ها همچنین در حال بررسی عواملی هستند که بر تولید این چترهای مخاطی تأثیر می‌گذارند. این عوامل ممکن است شامل تنش‌های محیطی یا گونه‌های خاص باکتری‌ها باشد.
برف دریایی، چترهای نجات و کربن اقیانوس
فراتر از پیامدهای علمی، این مطالعه شگفتی فرآیندهای طبیعی را برجسته می‌کند.
“ما برخی پدیده‌ها را بدیهی می‌گیریم، اما ساده‌ترین ایده‌ها می‌توانند تأثیرات عمیقی داشته باشند. مشاهده این جزئیات – مانند دم‌های مخاطی برف دریایی – درهای جدیدی برای درک اصول بنیادی دنیای ما باز می‌کند.”
با توجه به جزئیات کوچک، ما می‌توانیم رازهایی را کشف کنیم که تأثیر بزرگی بر دنیای ما دارند. این تحقیق یادآور اهمیت کنجکاوی و جستجوی دانش است.
مطالعه کامل در مجله Science منتشر شد.
