يبدو أن الكثير من الكربون القديم المنبعث من ذوبان التربة الصقيعية في القطب الشمالي ينتهي به الأمر محصوراً في رواسب قاع البحر بدلاً من العودة بسرعة إلى الغلاف الجوي.
تحتوي الأرض المتجمدة في القطب الشمالي على خزان هائل من الكربون العضوي. ومع ذوبان الجليد الدائم وتآكل السواحل، يتم نقل بعض هذا الكربون إلى المحيط، حيث يمكن للكائنات الحية الدقيقة تفكيكه وربما تحويله إلى غازات دفيئة.
وحتى الآن، لم يكن لدى العلماء سوى فكرة محدودة عن مقدار الكربون الذي يتسرب في النهاية إلى الغلاف الجوي وكم يظل محتجزًا في المحيط. قام باحثون من معهد ألفريد فيجنر ومركز ماروم لعلوم البيئة البحرية بجامعة بريمن بالتحقيق في هذا السؤال على طول ساحل التربة الصقيعية في كيكيكتاروك (جزيرة هيرشل) في كندا.
ومن خلال دراسة نوى الرواسب من قاع البحر، وجد الفريق أن كمية كبيرة من الكربون من الأرض يتم تخزينها في رواسب قاع البحر. كما كشفوا أيضًا عن تفضيل بيولوجي غير متوقع: يبدو أن الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش هناك تفضل الكربون البحري الطازج على الكربون الأقدم بكثير المنبعث من التربة الصقيعية. ونشرت النتائج في مجلة Nature Geoscience.
خزان الكربون الضخم بدأ في الذوبان
تحتوي النظم البيئية دائمة التجمد في جميع أنحاء القطب الشمالي على ما يقرب من 1300 جيجا طن من الكربون العضوي، معظمها مستمد من بقايا النباتات القديمة. ويتم تخزين 400 جيجا طن أخرى في الرواسب في المحيطات ودلتا الأنهار.
أصبح خزان الكربون المتجمد معرضًا للخطر بشكل متزايد مع ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي بشكل أسرع من أي منطقة أخرى على وجه الأرض. ومع ذوبان الجليد الدائم، يمكن للأنهار والسواحل المنهارة أن تحمل الكربون إلى المحيط المتجمد الشمالي.
يقول الدكتور مانويل روبن، المؤلف الرئيسي للدراسة من معهد ألفريد فيجنر ومركز هيلمهولتز للأبحاث القطبية والبحرية (AWI): “بناء على ذلك، يدخل ما يصل إلى 0.02 جيجا طن إلى البحر كل عام، ووفقًا للتوقعات، يمكن أن يرتفع هذا التدفق إلى الخارج بنسبة 70 إلى 150 بالمائة بحلول عام 2100”. “ومع ذلك، فإن مقدار هذا الغاز الذي يتم إطلاقه مرة أخرى إلى الغلاف الجوي كغاز دفيئة وكم يتم تخزينه في قاع البحر، غير معروف إلى حد كبير حتى الآن”.
إن معرفة ما يحدث لهذا الكربون أمر مهم لأنه يساعد العلماء على تقدير مدى تأثير ذوبان التربة الصقيعية على تغير المناخ في المستقبل.
تكشف نوى الرواسب أين يذهب الكربون
وللتحقق من ذلك، جمع الباحثون نوى الرواسب على مسافات مختلفة من ساحل جزيرة هيرشل. وتحتفظ هذه النوى معًا بحوالي 50 عامًا من الرواسب.
وأظهرت النتائج أن كميات كبيرة من الكربون العضوي يتم بالفعل جرفها بعيدًا عن الساحل، لكن القليل منها نسبيًا يصبح جزءًا من دورة الكربون النشط في المحيط.
يقول مانويل روبن: “على الرغم من أن البحر هنا يحمل كميات هائلة من الكربون العضوي من الساحل، إلا أنه من المدهش أن القليل منه ينتهي في دورة الكربون النشط في المحيط”. “تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل حوالي عشرة بالمائة من الكربون العضوي من الرواسب إلى غازات، والتي ترتفع إلى الماء ويمكن بعد ذلك أن تدخل الغلاف الجوي لدينا.”
ويظل معظم الكربون المتبقي مخزنًا في قاع البحر.
متابعة الكربون بالنظائر
وفحص العلماء أيضًا مدى سرعة تراكم المواد دائمة التجمد في قاع البحر وما يحدث لها بعد الدفن.
وقاموا بقياس الكربون غير العضوي المذاب داخل مساحات صغيرة بين جزيئات الرواسب – المعروفة باسم الماء المسامي. وقد سمح لهم ذلك بتقدير كمية ثاني أكسيد الكربون التي أنتجتها الكائنات الحية الدقيقة بعد تحلل المواد العضوية.
ثم قام الفريق بدراسة التركيب النظائري لذلك الكربون لتحديد مصدر غذاء الميكروبات.
“تمثل نظائر الكربون مؤشراتنا الذرية التي يمكنها تحديد مصدر الغذاء للكائنات الحية الدقيقة”، كما تقول البروفيسور جيسين مولنهاور، عالمة الجيوكيمياء في معهد AWI والمتحدث الرسمي المشارك لمجموعة التميز “قاع المحيط – واجهة الأرض غير المستكشفة”. “يخبرنا نظير 13C، على سبيل المثال، ما إذا كانت قد استهلكت الكربون من الأرض أو من البحر. وعن طريق نظير 14C، تمكنا من تحديد ما إذا كانت الكائنات وحيدة الخلية تفضل الكربون العضوي القديم من التربة الصقيعية أو الكربون العضوي الطازج من بقايا الطحالب”.
تفضل البكتيريا “الذواقة” الأطعمة الطازجة
وكشف هذا التحليل عن نمط ملفت للنظر. يبدو أن الكائنات الحية الدقيقة المدفونة في الرواسب تفضل الكربون الطازج من المصادر البحرية، مثل الطحالب المنتجة حديثًا، بدلاً من الكربون الأقدم المنطلق من ذوبان التربة الصقيعية.
توضح جيسين مولينهاور: “تعد الرواسب موطنًا للبكتيريا “الذواقة” التي تفضل على ما يبدو الكربون الطازج الناشئ عن بقايا الطحالب الأحدث، على سبيل المثال، على الكربون “القديم” من رواسب التربة الصقيعية”.
ويشير هذا التفضيل إلى أن الكربون المنقول إلى البحر من الأرض قد يساهم بشكل أقل في مستويات الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي مما كان يخشى العلماء.
ومع ذلك، يحذر الباحثون من أن الصورة ليست كاملة.
“ومع ذلك، نحن بحاجة إلى مزيد من البحث هنا. وذلك لأن بعض الكربون العضوي من التربة الصقيعية ربما يكون قد تفكك بالفعل قبل أن يصل إلى قاع البحر”.
يؤدي ذوبان التربة الصقيعية أيضًا إلى تغيير النظم البيئية الساحلية
يمكن أن تؤثر حركة الكربون من الأرض إلى البحر على ما هو أكثر من انبعاثات الغازات الدفيئة. ويمكنه أيضًا تغيير كيمياء وبيولوجيا المياه الساحلية مما يساعد في دعم مصادر الغذاء للمجتمعات المحلية.
يمكن للمواد المتآكلة من الساحل أن تقلل من كمية ضوء الشمس التي تخترق المياه بطريقتين. تجعل الرواسب المكسورة حديثًا الماء أكثر غيومًا، بينما يمكن للكربون العضوي المذاب أن يجعل الماء داكنًا.
وهذا مهم لأن الكائنات وحيدة الخلية مثل الطحالب تعتمد على ضوء الشمس لإنتاج الكتلة الحيوية والأكسجين. توفر هذه العملية، المعروفة باسم الإنتاج الأولي، الأساس لشبكات الأغذية البحرية التي تدعم الأسماك والقشريات والفقمات.
يخطط الباحثون لدراسة هذه الارتباطات بشكل أكبر خلال حملة “Arctic Pulse” الدولية المقرر إجراؤها في عام 2027. وباستخدام كاسحة الجليد البحثية Polarstern، وطائرات البحث AWI والقياسات الأرضية، سيبحث العلماء في مدى سرعة التغير البيئي في إعادة تشكيل النظم البيئية في القطب الشمالي.
تحسين التنبؤات المناخية
تعطي النتائج الجديدة للعلماء صورة أوضح عما يحدث بعد هروب الكربون من ذوبان التربة الصقيعية في القطب الشمالي ووصوله إلى المحيط.
يقول مانويل روبن: “تظهر دراستنا، بشكل أكثر دقة من أي وقت مضى، مقدار الكربون المخزن بأمان في قاع البحر – وكم من المواد المتحللة تنشأ بالفعل من التربة الصقيعية القديمة”. “وهذا يوفر أساسًا مهمًا للنماذج المناخية التي يمكنها التنبؤ بعواقب ذوبان التربة الصقيعية على المناخ العالمي.”
المرجع: “إعادة التمعدن المحدود للكربون العضوي المشتق من التربة الصقيعية في القطب الشمالي في الرواسب البحرية القريبة من الشاطئ” بقلم مانويل روبن، وبينجبينج وي، وأنابيل فون جاكوفسكي، وجينس هيفتر، وتوربن جينتز، وفلورنس شوبوتز، وهايدي توبنر، وبو ليو، ومايكل فريتز، وآنا إيرجانج، والتر جيبنر، ومار بورما، وجابرييل أيرت. الجمعة، سيلا تومسن وجيسين مولينهاور، 31 يوليو 2026، علوم الأرض الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41561-026-02060-8
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
