نهنگ‌ها فقط مصرف‌کننده نیستند، بلکه خود به اقیانوس غذا می‌دهند. پژوهش جدیدی نشان می‌دهد که نهنگ‌های بی‌دندان (Baleen Whales) در دریاهای نوردیک و بارنت می‌توانند رشد پلانکتون‌های تابستانی را تا ۱۰ درصد افزایش دهند. فضولات آن‌ها با افزودن مواد مغذی به آب‌های فقیر از نظر عناصر معدنی، نقش کود طبیعی در این چرخه حیاتی ایفا می‌کند.
این اثر در مناطق دور از ساحل و منابع دیگر مواد مغذی مشاهده شده و با فصل تغذیه نهنگ‌ها هم‌زمان است. تمرکز پژوهش بر آب‌های اطراف نروژ و ایسلند بود؛ مناطقی که گونه‌های مختلف نهنگ هر تابستان در آن گرد هم می‌آیند.
چگونه فضولات نهنگ‌ها اقیانوس را تغذیه می‌کنند
رهبری این تحقیق را دکتر کارلا فریتاس از «مؤسسه تحقیقات دریایی نروژ» بر عهده داشت. تیم او بررسی کرد که چگونه فضولات نهنگ‌ها مواد مغذی از دست‌رفته را به لایه‌های سطحی روشن اقیانوس بازمی‌گردانند؛ جایی که سلول‌های گیاه‌مانند میکروسکوپی (فیتوپلانکتون‌ها) رشد می‌کنند.
زندگی اقیانوسی از تولید اولیه آغاز می‌شود؛ فرآیندی که در آن جلبک‌های میکروسکوپی نور خورشید، آب و مواد محلول را به زیست‌توده جدید تبدیل می‌کنند. هنگامی که این مواد مغذی در سطح کم می‌شود، رشد کند می‌گردد حتی اگر نور کافی وجود داشته باشد.
«پستانداران دریایی می‌توانند تولید اولیه را در مناطق تغذیه خود افزایش دهند. جانوران بزرگ قادرند مواد مغذی را در مقیاس‌های وسیع بازیافت کنند.» — جو رومن، زیست‌شناس دانشگاه ورمونت
مکانیسم این پدیده روشن است: نهنگ‌ها در عمق تغذیه می‌کنند، سپس برای تنفس به سطح بازمی‌گردند و در آنجا فضولات خود را رها می‌کنند. این مواد مدت کافی در نزدیکی نور باقی می‌مانند تا به مصرف پلانکتون برسند.
در فضولات نهنگ‌ها چه ترکیباتی وجود دارد؟
تیم تحقیقاتی نمونه‌هایی از مدفوع و ادرار نهنگ‌های بی‌دندان جمع‌آوری و مسیر حرکت مواد مغذی آن را مدل‌سازی کرد. نتایج نشان داد که:
- ادرار نهنگ‌ها عمدتاً حاوی نیتروژن است.
- مدفوع آن‌ها سرشار از فسفر و فلزات کمیاب مانند آهن و مس است.
داده‌های میدانی پیشین نشان داده‌اند که مدفوع نهنگ‌های مینک در نزدیکی «سوالبارد» غلظت نیتروژن و فسفر بسیار بالاتری نسبت به آب دریا دارد. این الگو نشان می‌دهد که حتی ورودی‌های کوچک مواد مغذی می‌توانند رشد چشمگیری در لایه‌های سطحی فقیر ایجاد کنند.
بر اساس برآوردها، هر نهنگ مینک روزانه حدود ۸ کیلوگرم مدفوع خشک و حدود ۱۰۰ لیتر ادرار تولید می‌کند. برای نهنگ‌های بزرگ‌تر مانند فین‌ویل، این مقادیر بسیار بیشتر است و همین تعداد اندک آن‌ها می‌تواند حجم عظیمی از مواد مغذی را وارد آب کند.
علاوه بر عناصر اصلی، عناصر کمیاب نیز اهمیت دارند. پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد ترکیبات آلی در مدفوع نهنگ‌ها باعث حل ماندن آهن در آب می‌شوند و سمیت مس را کاهش می‌دهند. در نتیجه، آهن در شکلی باقی می‌ماند که جلبک‌ها بتوانند از آن استفاده کنند؛ مزیتی مهم برای حفظ چرخه رشد.
نهنگ‌ها و شکوفایی پلانکتون‌ها
مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهد که بیشترین بهره از مواد مغذی نهنگ‌ها نصیب ناحیه‌های اقیانوسی دور از ساحل می‌شود، جایی که جریان‌های رودخانه‌ای یا اختلاط ساحلی نمی‌توانند مواد را برسانند.
زمان‌بندی در این میان حیاتی است. بیشترین تأثیر در فصل تابستان رخ می‌دهد، هنگامی که آب‌های سطحی گرم و سبک بر لایه‌های عمیق‌تر سرد قرار می‌گیرند و اختلاط عمودی را کاهش می‌دهند. در چنین شرایطی، حتی افزودن تدریجی مواد مغذی از سوی نهنگ‌ها می‌تواند اثر چشمگیری داشته باشد.
نتیجه این فرایند، افزایش چشمگیر تولید پلانکتون‌ها در ماه اوت است؛ رشدی که گاه تا ۱۰ درصد نسبت به حالت معمول افزایش نشان می‌دهد.
اثر دومینویی بر زنجیره غذایی اقیانوس
افزایش تولید پلانکتون‌ها به معنای غذای بیشتر برای زئوپلانکتون‌ها است؛ جانوران ریز شناور در آب که بین ۰.۲ تا ۲ میلی‌متر طول دارند. مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند که جمعیت این موجودات نیز تا ۱۰ درصد رشد می‌کند.
زئوپلانکتون‌ها خود غذای ماهی‌ها هستند، بنابراین رشد آن‌ها موجب تقویت کل زنجیره غذایی می‌شود. این تأثیر در مناطقی که ورودی‌های دیگر مواد مغذی کم است، آشکارتر است؛ مانند حاشیه‌های یخ تابستانی.
در چنین زیست‌بوم‌هایی که بودجه مواد مغذی بسیار محدود است، حتی تغییرات کوچک می‌تواند نتایج بزرگی به همراه داشته باشد.
نقش نهنگ‌ها در جابه‌جایی مواد مغذی اقیانوس
نهنگ‌ها فقط سطح آب را بارور نمی‌کنند، بلکه مواد مغذی را بین حوضه‌های اقیانوسی نیز جابه‌جا می‌کنند. هنگامی که از آب‌های سرد و غنی به مناطق گرمسیری برای زادآوری مهاجرت می‌کنند، مقادیر عظیمی از نیتروژن و فسفر را نیز با خود حمل می‌کنند.
تحلیل سال ۲۰۲۵ نشان می‌دهد که نهنگ‌های بی‌دندان هر سال هزاران تُن نیتروژن را به دریاهای کم‌عرض منتقل می‌کنند؛ جریانی که پیش از عصر شکار صنعتی نهنگ‌ها بسیار قوی‌تر بوده است.
اقیانوس‌شناسان این پدیده را گاهی نوار نقاله زیستی می‌نامند؛ سیستمی که نقاط داغ تغذیه را از طریق بدن این حیوانات به نواحی دوردست متصل می‌کند. این چرخه، بودجه مواد مغذی اقیانوس را در فضا و زمان پیوند می‌دهد.
پرسش‌های باز در مدل
مدل نشان می‌دهد که اثر سالانه این فرآیند در بیشتر مناطق نسبتاً ملایم است و در تابستان به اوج می‌رسد، سپس با آغاز بادها و طوفان‌های پاییزی کاهش می‌یابد. با این حال، هنوز برخی پارامترها نیاز به بررسی دقیق‌تر دارند، از جمله:
- نسبت حل‌شدگی نیتروژن و فسفر مدفوع بسته به نوع شکار و اندازه ذرات
- عمق دقیق دفع ادرار و مدفوع که ممکن است بر توزیع مواد تأثیر بگذارد
- تغییر نسبت عناصر شیمیایی (استوکیومتری) که می‌تواند ترکیب جوامع پلانکتونی را دگرگون کند
این عوامل تعیین می‌کنند که کدام گونه‌های جلبک رشد می‌کنند و در نهایت ساختار کل اکوسیستم چگونه تغییر می‌یابد.
چرا نیتروژن و آهن نهنگ‌ها مهم‌اند؟
همه انواع نیتروژن برای جلبک‌ها یکسان نیستند. ادرار نهنگ‌ها شامل فرم‌های محلول نیتروژن است که سلول‌ها می‌توانند به سرعت جذب کنند. فسفر در مدفوع نیز در صورتی که پیش از فرو رفتن در عمق حل شود، به مصرف می‌رسد.
آهن، که یکی از کمیاب‌ترین عناصر در اقیانوس‌های باز است، در حضور ترکیبات آلی فضولات نهنگ‌ها به شکل محلول باقی می‌ماند. این ویژگی به آهن اجازه می‌دهد تا مدت طولانی‌تری در دسترس بماند و رشد جلبک‌ها را تقویت کند.
این جزئیات شیمیایی حاشیه‌ای نیستند، بلکه قواعد اصلی رشد و تداوم حیات دریایی را تعیین می‌کنند.
نهنگ‌ها سوخت حیات در اقیانوس
مدل‌سازی جدید بر پایه بیش از یک دهه شواهد میدانی استوار است. آزمایش‌های اولیه در کشتی‌ها نشان دادند که فضولات نهنگ‌ها مواد مغذی محلول را به‌سرعت آزاد می‌کنند و همین امر سبب شکوفایی پلانکتونی در سطح آب می‌شود.
به گفته دکتر رومن: «پستانداران دریایی می‌توانند تولید اولیه را در نواحی تغذیه خود افزایش دهند.» این یافته از سال ۲۰۱۰ تاکنون پابرجاست.
پژوهش‌های بعدی ترکیب شیمیایی فضولات را با جهش رشد پلانکتون‌ها در مکان‌های خاص مرتبط کردند، و این نتایج دقیقاً با نقاط داغی که مدل جدید در اقیانوس‌های باز نشان می‌دهد، مطابقت دارد.
در مجموع، شواهد از ایده‌ای ساده پشتیبانی می‌کنند: جمعیت سالم نهنگ‌ها برای سلامت و پویایی اقیانوس‌ها حیاتی است، به‌ویژه زمانی که مواد مغذی در سطح دریا کاهش می‌یابد.
نتایج کامل این تحقیق در نشریه علمی Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.
جمع‌بندی
نهنگ‌ها نه تنها بازیگران اصلی زنجیره غذایی دریایی هستند، بلکه موتورهای پنهان چرخه مواد مغذی نیز به شمار می‌آیند. با فضولات خود، آن‌ها آب‌های فقیر را بارور می‌کنند، رشد پلانکتون‌ها را افزایش می‌دهند و حیات را از اعماق تا سطح اقیانوس به حرکت درمی‌آورند. بازسازی جمعیت نهنگ‌ها می‌تواند کل اکوسیستم‌های دریایی را احیا کند.
