موجودات ریز موجود در دریا، تقریباً نیمی از اکسیژن زمین را تأمین می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که حیات زیر سطح دریا تا چه اندازه برای کل سیاره اهمیت دارد. این موجودات اغلب در جریان‌های شناور و گرداب‌هایی تجمع می‌کنند که در مقایسه با حوضه‌های وسیع اقیانوسی کوچک به نظر می‌رسند، اما هر یک از این سامانه‌های چرخان، مملو از واکنش‌های شیمیایی پرانرژی و فعالیت‌های شگفت‌انگیز هستند.
گرداب‌های اقیانوسی چگونه شکل می‌گیرند؟
گرداب‌های اقیانوسی می‌توانند پهنایی در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ کیلومتر داشته باشند و از مناطق ساحلی شلوغ جدا شده و به سمت آب‌های آرام‌تر در دل اقیانوس حرکت کنند. کوین بکر از موسسه GEOMAR، پروژه‌ای را رهبری کرده که به بررسی این جریان‌های چرخشی و محتوای آن‌ها در مناطق دور از ساحل پرداخته است.
انتقال مواد مغذی به دور از ساحل
اقیانوس، آرام نیست!
در حالی که بسیاری از مردم تصور می‌کنند سطح اقیانوس آرام و اعماق آن تاریک است، دانشمندان دریافته‌اند که این آب‌ها با چرخش‌های قدرتمندی درهم‌تنیده شده‌اند که معمولاً در نزدیکی سواحل شکل می‌گیرند؛ از جمله سامانه‌ی بالا‌آمدگی آب موریتانی در سواحل غرب آفریقا.
گرداب‌ها، حاملان طبیعی مواد مغذی
این گرداب‌های پایدار می‌توانند مواد مغذی و عناصر حیاتی را به مناطقی منتقل کنند که در حالت عادی از آن‌ها بی‌بهره‌اند. آن‌ها به‌عنوان خطوط حمل‌ونقل طبیعی برای مولکول‌ها و ترکیبات موردنیاز موجودات دریایی عمل می‌کنند.
لیپیدهای پرانرژی در گرداب‌ها
کشف لیپیدهای متعدد
در یکی از تحقیقات اخیر طی مأموریت METEOR M156، پژوهشگران با استفاده از روش‌های با وضوح بالا، حدود ۱۰۰۰ نوع مختلف لیپید را از لایه‌های سطحی اقیانوس اطلس شناسایی کردند. این مولکول‌ها بخشی کلیدی از بدن فیتوپلانکتون‌ها را تشکیل می‌دهند و انرژی لازم برای موجودات زنجیره‌ی غذایی را فراهم می‌کنند.
«این گرداب‌ها اساساً مانند کامیون‌های غذای اقیانوس هستند»، دکتر کوین بکر، نویسنده‌ی اصلی مطالعه.
ذخایر شگفت‌انگیز انرژی
یکی از کشفیات جالب‌توجه، حضور اسیدهای چرب با انرژی بالا بود؛ موادی که برخی موجودات مانند ماهی‌ها و زئوپلانکتون‌ها قادر به ساختن آن‌ها نیستند. بنابراین، این ترکیبات نقش اساسی در ادامه‌ی حیات دریایی دارند.
دانشمندان در برخی از نقاط درون گرداب‌ها، لیپیدهای ذخیره‌ای را شناسایی کردند که نشان از جوامع میکروسکوپی پررونق دارد. این ذخایر انرژی، به‌مثابه گنجینه‌ای برای موجوداتی هستند که به آن‌ها برخورد می‌کنند.
انتقال کربن آلی توسط گرداب‌ها
تیم تحقیقاتی دریافت که تا حدود ۹.۷ ± ۲.۰ گیگاگرم (حدود ۱۰ هزار تن) کربن آلی، هر سال توسط گرداب‌هایی که به سمت غرب حرکت می‌کنند، جابجا می‌شود. این توده‌های چرخان می‌توانند صدها کیلومتر طی کنند و منابع مغذی را به نواحی‌ای برسانند که معمولاً از چنین منابعی بی‌بهره هستند.
شناخت بهتر از میزان کربن منتقل‌شده توسط گرداب‌ها، درک کلی از عملکرد اقیانوس را شفاف‌تر می‌سازد و به بررسی اثرات تغییرات جریان‌ها بر حیات دریایی دور از ساحل کمک می‌کند.
چرا این موضوع برای ماهی‌ها و انسان‌ها اهمیت دارد؟
موجودات دریایی برای بقا به کربن و مواد مغذی نیاز دارند. لیپیدها و اسیدهای چرب، اجزای سازنده‌ی ماهی‌های سالم هستند و در نتیجه به صنایع شیلات و تغذیه انسان‌ها نیز مربوط می‌شوند.
تغییر شرایط اقیانوسی در پی گرمایش جهانی می‌تواند بر نحوه و محل شکل‌گیری گرداب‌ها تأثیر بگذارد و جریان مواد مغذی در سطح دریا را دگرگون کند. این تغییرات ممکن است آینده‌ی شیلات و اقتصادهای ساحلی را تحت تأثیر قرار دهد.
دگرگونی جوامع میکروسکوپی و سلامت اقیانوس
این مطالعه نشان داد که فیتوپلانکتون‌های ریز، نقش اصلی را در شیمی درونی گرداب‌ها ایفا می‌کنند. آن‌ها در آب‌های بالا آمده شکوفا می‌شوند و سپس با جریان چرخشی حرکت می‌کنند.
گونه‌های مختلف موجود در این گرداب‌ها، می‌توانند چرخه‌های مواد مغذی را به‌روش‌های نامحسوس تغییر دهند. پژوهشگران در حال بررسی این هستند که چگونه دگرگونی در جوامع پلانکتونی می‌تواند بر کل زنجیره‌ی غذایی و تعادل کربن جهانی تأثیر بگذارد.
موریتانی، نمونه‌ای بارز از ایجاد گرداب‌ها
سواحل موریتانی نمونه‌ای عالی از تعامل باد، جریان‌ها و توپوگرافی برای شکل‌گیری گرداب‌هاست. فرآیندهای مشابهی در دیگر نقاط جهان نیز دیده می‌شود و نشان می‌دهد که این پدیده‌ی چرخان، گسترده و ارزشمند برای بررسی‌های بیشتر است.
دانشمندان در حال جمع‌آوری داده‌های بیشتر از مناطق بالا‌آمدگی دیگر هستند تا بررسی کنند که آیا گرداب‌ها در آن نواحی نیز عملکرد مشابهی دارند یا خیر. مقایسه‌های گسترده می‌تواند به درک بهتر جریان مواد مغذی و انتقال کربن کمک کند.
آب‌و‌هوا ممکن است شکل گرداب‌ها را تغییر دهد
گرداب‌های مقیاس میانه ممکن است با تغییر دمای اقیانوس قوی‌تر یا ضعیف‌تر شوند. برخی مدل‌های آب‌و‌هوایی نشان می‌دهند که الگوها ممکن است در سال‌های آینده دگرگون شوند، اما پیامدهای بلندمدت هنوز مشخص نیست.
نیاز به تحقیقات بیشتر برای پیش‌بینی پیامدهای افزایش یا کاهش گرداب‌ها در آینده ضروری است. از کوچک‌ترین پلانکتون‌ها تا بزرگ‌ترین ماهی‌ها، همه می‌توانند از این تغییرات تأثیر بگیرند.
نتیجه‌گیری
یافته‌های اخیر نشان می‌دهند که گرداب‌های چرخان، دنیایی پنهان و پر از پیچیدگی دارند که هنوز چیزهای زیادی برای آموختن از آن‌ها باقی مانده است. تکنیک‌های پیشرفته، به دانشمندان اجازه داده‌اند تا ساختارهای شیمیایی پیچیده‌ای را که زمانی ناشناخته بودند، رمزگشایی کنند.
«مطالعه‌ی ما، نقش محوری گرداب‌های مقیاس میانه را برجسته می‌کند»، پروفسور دکتر آنیا انگل، دانشمند ارشد پروژه و رئیس بخش بیوژئوشیمی دریایی در GEOMAR.
این پژوهش در مجله‌ی Communications Earth & Environment منتشر شده است.
