من الساحل إلى أعماق البحار، يؤثر تغير مستويات الأكسجين على الحياة بعدة طرق، كما يوضح عالم الأحياء البحرية ماركو فوسي من جامعة نيوكاسل.
يحافظ الغلاف الجوي للأرض على مستوى ثابت من الأكسجين، سواء كان ذلك في يوم شتوي أو ممطر أو صيف حار. عبر المحيط، تختلف تركيزات الأكسجين بشكل كبير بين الأماكن المختلفة ومع مرور الوقت.
في بعض الأحيان تتغير مستويات الأكسجين خلال يوم واحد، بينما تظل تركيزات الأكسجين ثابتة في بعض الأجزاء العميقة من المحيط. في بعض الأماكن لا يوجد أكسجين على الإطلاق، لكن الحياة لا تزال تزدهر.
تستجيب الأنواع البحرية لإزالة الأكسجين في المحيطات (انخفاض مستويات الأكسجين في مياه البحر) بشكل مختلف اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه. مع البحار تحت التهديد بسبب تغير المناخ والتلوث، وكلاهما يساهم في إزالة الأكسجين، فإن بعض الأنواع البحرية معرضة لخطر أكبر من غيرها.
باعتباري عالم بيئة بحرية، أقوم بإجراء أبحاث حول كيفية تأثير التغيرات في توافر الأكسجين على مقاومة الحيوانات البحرية لتغير المناخ. دراساتي تظهر ذلك تعد الأنواع البحرية الساحلية المعرضة للتقلب اليومي للأكسجين أكثر مقاومة للطفرات في إزالة الأكسجين من الكائنات التي تعيش في الأعماق والتي تتكيف مع مستويات ثابتة من الأكسجين.
بالساحل
بالنسبة للمخلوقات الساحلية، مثل الحبار أو نجوم البحر أو السرطانات التي تعيش في الأعشاب البحرية أو غابات عشب البحر أو أشجار المانغروف، فإن الحياة اليومية عبارة عن أفعوانية مليئة بالأكسجين.
خلال النهار، يتم تحفيز عملية التمثيل الضوئي بواسطة الطحالب والنباتات بواسطة ضوء الشمس وتنتج كمية هائلة من الأكسجين. وهذا يؤدي إلى فرط تشبع الأكسجين، وهي الحالة التي يتم فيها إنتاج الكثير من الأكسجين فقاعات الأكسجين يتم إطلاقها في الماء.
تساعد النظم البيئية الساحلية مثل الأعشاب البحرية وعشب البحر والشعاب المرجانية وأشجار المانغروف على توفير حاجز لإزالة الأكسجين، لأن هذا التشبع الفائق يعزز عملية التمثيل الغذائي للحياة البحرية التي تعيش هناك - مع توفر المزيد من الأكسجين، يمكن للحيوانات إنتاج المزيد من الطاقة والتعامل بسهولة أكبر مع إزالة الأكسجين الطفيفة.
في الليل، وبدون ضوء الشمس، لا تقوم الطحالب والنباتات الساحلية بعملية التمثيل الضوئي. وبدلا من ذلك، فإنها تأخذ الأكسجين من خلال عملية التنفس - تماما كما تتنفس الحيوانات، تتنفس أوراق النباتات وتدخل الأكسجين إلى خلاياها. لذلك تتعرض الحيوانات هناك لبيئة منخفضة الأكسجين بشكل يومي.
لقد تطورت هذه الحيوانات البحرية لتتكيف مع المستويات المتقلبة للأكسجين المرتفع والمنخفض في مياه البحر من خلال استغلال فرط تشبع الأكسجين خلال النهار لحماية نفسها من ارتفاع درجات الحرارة والتلوث.
وبعد ذلك، أثناء الليل عندما يكون الأكسجين نادرًا، يتحولون إلى عمليات التمثيل الغذائي اللاهوائي الأخرى مثل التخمير - تمامًا كما تنتج عضلاتنا حمض اللاكتيك أثناء التمارين اللاهوائية المكثفة. على سبيل المثال، تقوم السرطانات المفترسة بالصيد بنشاط في أشجار المانغروف أثناء الليل بأكسجين محدود للغاية.
لكن الحيوانات الساحلية التي تكيفت مع استنفاد الأكسجين على المدى القصير لا يمكنها التكيف بشكل جيد مع فترات طويلة دون الكثير من الأكسجين. لذا تنشأ المشاكل عندما تتعطل التقلبات اليومية للأكسجين بسبب الانحباس الحراري العالمي والتلوث الذي يسببه الإنسان، مما يؤدي إلى استمرار انخفاض مستويات الأكسجين لأيام أو أسابيع.
في حالة قنافذ البحروهذا يجعلها أبطأ وأقل قدرة على الهروب من الحيوانات المفترسة. بالنسبة للحيوانات الأخرى، قد يؤدي ذلك إلى تباطؤ معدلات التغذية أو انخفاض النمو.
في أعماق المحيط
وعلى أعماق تتراوح بين 200 و1,500 متر، فيما يعرف باسم "منطقة الحد الأدنى من الأكسجين"، يكون الأكسجين في أدنى مستوى من التشبع. وهنا، تتكيف بعض حيوانات أعماق البحار، وخاصة الأسماك، بشكل جيد مع هذه الظروف المنخفضة للغاية للأكسجين.
في حين أن هذه الأسماك لن تتأثر بشكل مباشر بنزع الأكسجين لأنها تزدهر بالفعل في هذا الموطن، إنه على الأرجح أن إزالة الأكسجين ستؤدي إلى توسيع هذه المنطقة منخفضة الأكسجين، مما قد يؤثر على الأسماك القريبة التي لا يمكنها تحمل المزيد من إزالة الأكسجين.
في الهاوية، على عمق أكثر من 3,000 متر، اعتادت الحيوانات على العيش في ظروف لا تتقلب فيها مستويات الأكسجين أبدًا. لا يصل ضوء الشمس أبدًا إلى أعمق أجزاء قاع البحر، وبالتالي لا يمكن أن يحدث التمثيل الضوئي.
هنا، تؤدي التيارات المحيطية إلى خفض إمدادات ثابتة من الأكسجين، لكن تغير المناخ يؤثر على ديناميكيات هذه التيارات.
حتى أدنى انخفاض في مستويات الأكسجين يمكن أن يكون كارثيا على الحياة البحرية هنا. في سيناريوهات معينة، التعدين في أعماق البحار يمكن أن تطلق كميات كبيرة من المواد العضوية من الرواسب. وهذا يمكن أن يتفاعل مع أي أكسجين متاح ويستنزفه أكثر، مما يؤدي إلى موت الكائنات الحية.
في قاع البحر المالح
في بعض المواقع، بما في ذلك البحر الأحمرتمتلئ برك المياه شديدة الملوحة أو البحيرات المغمورة في قاع البحر بالحياة، على الرغم من عدم وجود الأكسجين. لقد تطورت البكتيريا والسرطانات وبلح البحر والأسماك الشبيهة بثعبان البحر في هذه البحار الخالية من الأكسجين ولن تتأثر على الإطلاق بالمزيد من إزالة الأكسجين.
وعبر المحيط، يمكن أن يؤدي نزع الأكسجين إلى تفاقم التهديدات الأخرى مثل تحمض المحيطات (انخفاض الرقم الهيدروجيني للمحيطات) أو الزيادات والانخفاضات المفاجئة في الملوحة. ويمكن لهذه التغييرات مجتمعة أن تكون قاتلة للأنواع البحرية التي تعيش في ظروف محددة للغاية.
لذا فإن استمرار ظروف انخفاض الأكسجين سوف يشكل مستويات مختلفة من التهديد للحيوانات في بيئات مختلفة. ويجب حماية واستعادة الموائل الساحلية التي تنتج الأكسجين، مثل قاع الأعشاب البحرية.
يعد التيار المحيطي الذي ينقل الأكسجين إلى أعماق البحار أمرًا حيويًا أيضًا، وأفضل طريقة للحفاظ على ذلك هي إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري في أسرع وقت ممكن.
ليس لديك الوقت الكافي للقراءة عن تغير المناخ بقدر ما تريد؟
احصل على تقرير أسبوعي في بريدك الوارد بدلاً من ذلك. كل يوم أربعاء، يكتب محرر البيئة في The Conversation "تخيل"، وهي رسالة بريد إلكتروني قصيرة تتعمق قليلاً في قضية مناخية واحدة فقط. انضم إلى أكثر من 30,000 قارئ اشتركوا حتى الآن.
ماركو فوسي هو محاضر أول في علم الأحياء البحرية في جامعة نيوكاسل.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
أيضا على ديفرنيت: الارتفاع في المناطق الميتة يسبب القلق
