تمتص المحيطات 30٪ من انبعاثاتنا ، مدفوعة بمضخة كربون ضخمة. الحيوانات البحرية الصغيرة هي المفتاح لمعرفة تأثيرها على المناخ

يحتوي المحيط على 60 مرة من الكربون أكثر من الغلاف الجوي ويمتص ما يقرب من 30٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الأنشطة البشرية. هذا يعني أن المحيط هو المفتاح لفهم دورة الكربون العالمية وبالتالي مناخنا في المستقبل.

تستخدم الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) نماذج نظام الأرض لتوقع تغير المناخ. تسترشد هذه التوقعات بالقرارات السياسية والاجتماعية والتكنولوجية الحاسمة. ومع ذلك ، إذا لم نتمكن من وضع نموذج دقيق لدورة الكربون البحري ، فلن نفهم حقًا كيف سيستجيب مناخ الأرض لسيناريوهات الانبعاثات المختلفة.

في بحث نُشر اليوم ، أظهرنا أن العوالق الحيوانية ، وهي حيوانات صغيرة بالقرب من قاعدة السلسلة الغذائية للمحيطات ، من المحتمل أن تكون أكبر مصدر لعدم اليقين في كيفية نمذجة دورة الكربون البحرية. يمكن أن يؤدي الحصول على تأثيرها على الدورة بشكل صحيح إلى إضافة ملياري طن إضافي إلى افتراضات النماذج الحالية حول امتصاص المحيط السنوي للكربون. هذا أكثر من الكربون الذي ينبعث منه قطاع النقل العالمي بأكمله.

اقرأ المزيد: المحيطات أفضل من الأشجار في تخزين الكربون. في المستقبل الأكثر دفئًا ، يمكن أن تساعد مصارف الكربون في المحيطات على استقرار كوكبنا

دورة الكربون البحري عبارة عن ترموستات بقيمة 3 تريليون دولار

يتم إطلاق ما يقرب من 10 مليارات طن من الكربون في الغلاف الجوي كل عام. لكن المحيط يمتص بسرعة حوالي 3 مليارات طن من هذه الانبعاثات ، مما يجعل مناخنا أكثر برودة وترحيبًا. إذا قمنا بتسعير الكربون بالمعدل الذي تعتقد الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ أنه ضروري للحد من الاحترار إلى 1.5 ℃ ، فإن هذا يضيف ما يزيد عن 3 تريليون دولار أسترالي من تخفيضات الانبعاثات التي يتم تحقيقها بشكل طبيعي عن طريق المحيط كل عام.

ومع ذلك ، نعلم أن حجم حوض الكربون المحيط قد تغير في الماضي ، وحتى التغييرات الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى تغييرات كبيرة في درجة حرارة الغلاف الجوي. وبالتالي ، فإننا نفهم أن المحيط يعمل كمنظم حرارة لمناخنا. لكن ما الذي يتحكم في الاتصال الهاتفي؟

تشير أدلة جيولوجية واسعة النطاق إلى أن الحياة البحرية المجهرية يمكن أن تكون تحت السيطرة. تقوم العوالق النباتية بعملية التمثيل الضوئي وتستهلك قدرًا كبيرًا من ثاني أكسيد الكربون مثل جميع النباتات البرية

عندما تموت العوالق النباتية ، فإنها تغرق وتحبس الكثير من الكربون في أعماق المحيط. يمكن أن يبقى هناك لعدة قرون إلى آلاف السنين ، مغلقًا بأمان بعيدًا عن ملامسة الغلاف الجوي.

أي تغييرات في قوة مضخة الكربون البيولوجية هذه ستظهر في الغلاف الجوي وستغير مناخنا. حتى أن البعض اقترح تعزيز هذه المضخة البيولوجية عن طريق التسميد الاصطناعي للمحيط بالحديد لتحفيز العوالق النباتية. من الممكن أن يؤدي هذا إلى عزل ما يصل إلى 20٪ إضافية من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية لدينا.

اقرأ المزيد: تسبب الدخان الناتج عن حرائق الصيف الأسود في تكاثر طحالب أكبر من أستراليا في المحيط الجنوبي

صحيح للأسباب الخاطئة

على الرغم من أهميتها بالنسبة للمناخ العالمي وإنتاج الغذاء ، إلا أن هناك فجوات كبيرة في فهمنا لكيفية تغير دورة الكربون البحرية. تختلف معظم نماذج نظام الأرض في كيفية استجابة المكونات الرئيسية للدورة لتغير المناخ. النماذج ببساطة لا يمكنها الاتفاق على ما سيحدث لـ:

• صافي الإنتاج الأولي – الكربون الذي تستهلكه العوالق النباتية مما أدى إلى نمو النباتات البحرية في قاعدة الشبكة الغذائية

• الإنتاج الثانوي – نمو العوالق الحيوانية ، وهو مؤشر لمصايد الأسماك ، حيث تأكل الأسماك العوالق الحيوانية

• إنتاج التصدير – يتم نقل المضخة البيولوجية للكربون إلى أعماق البحار.

لتشخيص الخطأ الذي قد يحدث ، قمنا بمقارنة دورة الكربون البحري في 11 نموذجًا لنظام الأرض التابع للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. وجدنا أن أكبر مصدر لعدم اليقين هو مدى سرعة استهلاك العوالق الحيوانية فريستها من العوالق النباتية ، والمعروفة باسم ضغط الرعي.

تختلف النماذج بشكل كبير في افتراضاتها حول ضغط الرعي هذا. حتى لو تعرضت العوالق الحيوانية لنفس الكمية بالضبط من العوالق النباتية ، فإن أعلى معدل رعي مفترض سيكون أسرع بنحو 100 مرة من أبطأ معدل.

هذا لأن بعض النماذج تفترض بشكل فعال أن المحيط مليء بالكامل بالجمبري الذي يرعي ببطء. يفترض البعض الآخر أنها تعج حصريًا بالمجهرات ، ولكنها ترعى بسرعة. في الواقع ، هذا ليس صحيحًا.

اقرأ المزيد: عمليات تحرك العوالق الصغيرة في المحيط تلتقط ضعف كمية الكربون كما يعتقد العلماء

يجب أن تعوض النماذج عن هذه الاختلافات الكبيرة في رعي العوالق الحيوانية من خلال وضع افتراضات إضافية حول مدى سرعة نمو العوالق النباتية ومدى سرعة موت العوالق الحيوانية. يمكن موازنة هذه الاختلافات معًا بطريقة تسمح لمعظم النماذج بمحاكاة كمية الكربون الحالية التي تستهلكها العوالق النباتية وتنقل إلى أعماق البحار.

ومع ذلك ، هذا فقط لأننا نستطيع أن نلاحظ ما يجب أن تكون عليه هذه القيم. يمكننا بعد ذلك ضبط النماذج حتى نتأكد من حصولها على الإجابة الصحيحة.

ومع ذلك ، على الرغم من أن أفضل نماذجنا يمكنها إعادة إنشاء المحيط الحالي بشكل مثير للإعجاب ، إلا أنها تفعل ذلك لأسباب مختلفة وبافتراضات مختلفة بشكل كبير حول دور العوالق الحيوانية. هذا يعني أن هذه النماذج مبنية بآلات مختلفة اختلافًا جذريًا. عند استخدامها لاختبار سيناريوهات الانبعاثات المستقبلية ، فإنها ستوقع نتائج مختلفة اختلافًا جوهريًا.

لا يمكننا معرفة أي الإسقاطات صحيحة ما لم نعرف الدور الحقيقي للعوالق الحيوانية.

اقرأ المزيد: المناخ: نمذجة الطحالب الدقيقة لفهم طريقة عمل المحيط بشكل أفضل

العوالق الصغيرة ذات التأثير الكبير

أجرينا تجربة حساسية لإظهار كيف يمكن للتغييرات الصغيرة في رعي العوالق الحيوانية أن تغير بشكل كبير دورة الكربون البحري. لقد أخذنا في الاعتبار مجموعتين من التجارب ، إحداهما تحكم والأخرى قمنا فيها بزيادة معدلات رعي العوالق الحيوانية ومعدلات نمو العوالق النباتية ، بحيث تم ضبط كلاهما على نفس إجمالي استهلاك الكربون بالضبط بواسطة العوالق النباتية.

كانت هذه الزيادة في سرعة رعي العوالق الحيوانية مجرد جزء بسيط من الفرق بين معدلات الرعي المفترضة التي شوهدت عبر نماذج الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. على الرغم من ذلك ، وجدنا أن هذه الزيادة الطفيفة أدت إلى اختلاف كبير في نسبة الكربون التي تستهلكها العوالق النباتية والتي تم تصديرها في النهاية إلى الأعماق ونقلها إلى أعلى السلسلة الغذائية.

زاد تخزين الكربون في المحيطات بمقدار 2 مليار طن سنويًا. زاد استهلاك الكربون للعوالق الحيوانية بمقدار 5 مليارات طن.

من منظور المناخ ، هذا هو ضعف الحد الأقصى من الإمكانات النظرية للتخصيب بالحديد. من منظور مصايد الأسماك ، يؤدي ذلك إلى زيادة حجم العوالق الحيوانية العالمية بنسبة 50٪ التي يتغذى عليها العديد من الأسماك. هذا مهم للإمدادات الغذائية العالمية حيث يغذي المحيط 10٪ من سكان العالم.

يوضح هذا العمل أنه يجب علينا تحسين كل من فهمنا ونمذجة العوالق الحيوانية. مع الموارد المحدودة والمحيط الهائل ، لن يكون لدينا أبدًا ما يكفي من الملاحظات لبناء نماذج مثالية. ومع ذلك ، فإن التقنيات الجديدة لقياس العوالق الحيوانية تسهل إجراء قياسات ذاتية وعالية الدقة للعديد من المتغيرات المهمة.

يجب أن نبذل جهودًا متضافرة للاستفادة من هذه التقنيات الجديدة لفهم دور العوالق الحيوانية في دورة الكربون البحرية بشكل أفضل. بعد ذلك ، سنكون قادرين على تقليل عدم اليقين بشأن حالات المناخ المستقبلية ، وتعزيز قدرتنا على تقييم إزالة ثاني أكسيد الكربون من المصادر البحرية ، وتحسين توقعات مصايد الأسماك العالمية.