تعتبر النظم البيئية الساحلية جيدة جدًا في إزالة الكربون من الغلاف الجوي. لكن، كدراسة جديدة في معارض بحر البلطيق ، علينا أيضًا أن ننظر إلى ما يعيدونه.

الموائل النباتية على طول الساحل تلتقط كميات هائلة من الكربون. في الحقيقة، يوجد نصف الكربون المخزن في رواسب المحيطات في ثلاثة “كربون أزرق” على السواحل النظم البيئية: غابات المنغروف ومروج الأعشاب البحرية والمستنقعات المالحة. تمتص الأعشاب البحرية ، أو الطحالب الكبيرة ، الكربون أيضًا ، على الرغم من أنه من غير الواضح كم من هذا الكربون يتم تخزينه في نهاية المطاف في رواسب المحيطات.

لكن هناك قبض. يمكن للمناطق البحرية أيضًا أن تنبعث منها غاز الميثان ، وهو غاز دفيئة أقوى بكثير من ثاني أكسيد الكربون. ويأتي معظم هذا الميثان البحري أيضًا منه المناطق الساحلية. المشكلة هي لا يزال هناك عدم يقين ما هي كمية الميثان المنبعثة ومن أين. هذا جعل من الصعب على الباحثين وصانعي السياسات معرفة ما يجري وما يخرج – الكربون مقابل الميثان – في النظم البيئية المختلفة.

بدأ العلماء في فهم كيف يبدو هذا التوازن في أماكن مختلفة. في دراسة حديثة في Nature Communications ، وجد باحثون من جامعة ستوكهولم وجامعة فنلندا أن طحالب المثانة (فوقس حويصلي) تنبعث منها غاز الميثان يعادل 28٪ من ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه. في موائل النباتات المختلطة ، وجدوا أن انبعاثات الميثان تصل إلى 35٪ من استهلاك ثاني أكسيد الكربون.

قال المؤلف الرئيسي فلوريان روث ، الباحث في مركز بحر البلطيق بجامعة ستوكهولم ، إن الدراسة “تؤكد أن القياسات المتزامنة لكلا الغازين ضرورية لإصدار بيان شامل حول ما إذا كانت هذه الأنظمة عبارة عن أحواض أو مصادر لغازات الاحتباس الحراري القائمة على الكربون”.

ووفقًا لما ذكره روث ، فإن أحد الأسباب التي تجعلنا نمتلك صورة غير مكتملة لدورات ثاني أكسيد الكربون والميثان في المناطق الساحلية هو أن معظم العينات السابقة تم إجراؤها يدويًا ، وهو ما يستغرق وقتًا طويلاً ، أو من سفن الأبحاث الكبيرة التي لا يمكنها الوصول إلى المناطق الساحلية الضحلة.

للحصول على حجم عينة كبير دون الحاجة إلى إجراء قياسات يدوية منتظمة ، بنى فريق البحث نظامًا آليًا فريدًا أخذ قياسات مستمرة لثاني أكسيد الكربون والميثان في ثلاثة أنواع من الموائل الشائعة في بحر البلطيق: نبات المثانة ، والنباتات المختلطة ومناطق الرواسب المكشوفة. تم وضع النظام على منزل عائم صغير في خليج ضحل قبالة جزيرة Esko في السويد.

كما أخذ الفريق عينات من الرواسب والغطاء النباتي يدويًا أو بالخوض من الشاطئ أو العمل من زورق صغير. قال روث إن المياه كانت دافئة في الصيف ، لكن في الشتاء كان عليهم ارتداء بدلات جافة والتعامل مع المياه المغطاة بالجليد.

“أصابعك تبرد ، ووجهك بارد … والجزء الأصعب هو أن الشمس لا تتعرض إلا للشمس من الساعة 9 إلى 2:30.”

بينما توقع الفريق العثور على غاز الميثان القادم من النباتات المختلطة ومناطق الرواسب المكشوفة ، فقد فوجئوا بالمستويات العالية من الميثان القادمة من حوامل المثانة.

يتم إطلاق الميثان عندما تقوم كائنات دقيقة خاصة تسمى الميثانوجينات بتفكيك المواد العضوية في البيئات منخفضة الأكسجين. عادة ، توجد هذه الظروف حيث تتراكم المواد النباتية الميتة في الرواسب اللينة ، مثل النباتات المختلطة وموائل الرواسب المكشوفة. لكن bladderwort ، وهي طحالب بنية شائعة سميت باسم “المثانة” المليئة بالهواء والتي تسمح لها بالطفو ، وتثبت نفسها في المناطق الصخرية ، وليس الرواسب الرخوة ، لذلك كان الفريق في حيرة من مستويات الميثان الأعلى من المتوقع.

عندما نظر العلماء عن كثب ، وجدوا الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان في جيوب صغيرة من الرواسب بين الصخور ، وعلى الطحالب الخيطية العائمة وقطع من بقايا النباتات الميتة بين العفن الحويصلي.

هذه واحدة من أولى الدراسات التي تبحث في الميثان مقابل الكربون في موائل الطحالب. حتى الدراسات حول التفاعلات بين غازات الدفيئة المختلفة في النظم البيئية للكربون الأزرق نادرة: مراجعة نشرت في الدورات البيوجيوكيميائية العالمية في عام 2021 ، وجد أن التباين العالي لانبعاثات غاز الميثان وأكسيد النيتروز في النظم البيئية للكربون الأزرق يعني أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم كيف يمكن لهذه الأنظمة أن توازن بين إمكانيات حوضها.

في حين أن هذه الموائل الساحلية لا تزال تمتص الكربون وهي مهمة للتنوع البيولوجي ، قال روث إن تأثير الحوض الصافي لبعض الموائل الساحلية “قد يكون أصغر مما يُعتقد حاليًا”. هذا مهم بشكل خاص عند تسييل رواسب الكربون ، من خلال بيع أرصدة الكربون ، لأن “الأرقام الخاطئة يمكن أن تؤدي إلى مطالبات غير دقيقة”.

قال كارلوس دوارتي ، أستاذ العلوم البحرية المتميز في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا في المملكة العربية السعودية ، والذي لم يشارك في أبحاث لف المثانة ، إن البحث هو مساهمة مهمة في فهم ما يحدث في بحر البلطيق. كما أشار إلى أن هذا البحر الداخلي فريد من نوعه – فهو يتميز بملوحة منخفضة ومستويات عالية من التلوث وظروف أكسجين منخفضة – لذا فإن ما يحدث هناك قد لا يكون ممثلاً لما يحدث في المناطق البحرية الأخرى.

حسب آخر تقييم من قبل لجنة حماية البيئة البحرية في بحر البلطيق ، والمعروفة باسم لجنة هلسنكي (HELCOM) ، يتأثر 97٪ من بحر البلطيق بالتغذيات ، وهي زيادة في المغذيات في المياه ، مع 12٪ في أشد الفئات خطورة. ناتج عن الجريان السطحي للنيتروجين والفوسفور الذي يصل الأسمدة الزراعية والصرف الصحي ومصادر أخرى، يعزز التخثث نمو العوالق النباتية والطحالب سريعة النمو ، مما يؤدي إلى ظروف انخفاض الأكسجين حيث تزدهر الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان. توجد خطط إدارة للحد من تناول المغذيات ، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت حتى تنخفض المستويات ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن بحر البلطيق هو بحر داخلي ، لذا فإن أي شيء يدخل في النظام يبقى موجودًا.

وافق روث على احتمال اختلاف ديناميكيات ثاني أكسيد الكربون والميثان خارج بحر البلطيق. وقال إنه لذلك هناك حاجة إلى مزيد من البحث في مجالات وأنظمة بيئية أخرى.

قال مؤلف الدراسة ، ألف نوركو ، الأستاذ في محطة علم الحيوان بجامعة هلسنكي ، إن الضغوط البشرية والاضطرابات يمكن أن تؤثر على التنوع البيولوجي وبالتالي على دورة الكربون. سيؤدي تقليل التخثث بشكل عام إلى تقليل انبعاثات الميثان وتحسين التنوع البيولوجي أيضًا.

وقال “لذلك ، فإن جهود الحفظ مهمة بشكل خاص”.

أضاف نوركو أنه لكي نفهم حقًا ما يحدث في المحيطات وعلى طول الساحل ، نحتاج إلى النظر بشكل أكثر شمولية في التفاعلات المعقدة بين التنوع البيولوجي ودورة الكربون والغلاف الجوي.

على سبيل المثال ، قال إنه بينما نعلم أن الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان تزدهر على المواد العضوية المتحللة ، فقد تكون هناك أيضًا “آليات أخرى غير معروفة تشارك في الإنتاج الأولي الفعلي” للميثان ، وأن المزيد من القياسات المتزامنة لتبادل غازات الاحتباس الحراري في الموائل المختلفة يمكن أن تلقي الضوء على ديناميات الامتصاص والإفراج.

“لقد ركز قدر كبير من فهمنا بشكل خاص على موائل” الكربون الأزرق “الكلاسيكية [of salt marshes, seagrass and mangroves] قال نوركو ، بدلاً من محاولة فهم تعقيدات دورة الكربون عبر المناظر البحرية الساحلية ، “ومع ذلك ، فهو مهم بسبب اتصال الموائل.”

صورة بانر: طحالب المثانة في قاع بحر البلطيق. الصورة مقدمة من مركز بحر البلطيق بجامعة ستوكهولم.

يقتبس:

روث ، إف ، برومان ، إي ، صن ، إكس ، بوناجليا ، إس ، ناسيمنتو ، إف ، بريثيرش ، ج ، … نوركو ، إيه (2023). تعوض انبعاثات الميثان امتصاص الغلاف الجوي لثاني أكسيد الكربون في الطحالب الكبيرة الساحلية ، والنباتات المختلطة والنظم الإيكولوجية للرواسب. التواصل مع الطبيعةو 14(1) ، 42. دوي:10.1038 / s41467-022-35673-9

ويبر ، ت. ، وايزمان ، إن إيه ، وكوك ، أ. (2019). تهيمن المياه الساحلية الضحلة على انبعاثات غاز الميثان العالمية. التواصل مع الطبيعةو 10(1) ، 4584. دوي:10.1038 / s41467-019-12541-7

Roth، F.، Sun، X.، Geibel، MC، Prytherch، J.، Brüchert، V.، Bonaglia، S.،… & Humborg، C. (2022). يتحدى التباين الزماني المكاني العالي لتركيزات الميثان تقديرات الانبعاثات عبر النظم البيئية الساحلية المغطاة بالنباتات. بيولوجيا التغيير العالميو 28(14) ، 4308-4322. دوي:10.1111 / GCB.16177

Rosentreter، JA، Al-Haj، AN، Fulweiler، RW، & Williamson، P. (2021). تؤدي انبعاثات غاز الميثان وأكسيد النيتروز إلى تعقيد تقييمات الكربون الأزرق الساحلي. الدورات البيوجيوكيميائية العالميةو 35(2) ، e2020GB006858. دوي:10.1029 / 2020

Duarte ، CM ، Gattuso ، JP ، Hancke ، K. ، Gundersen ، H. ، Filbee-Dexter ، K. ، Pedersen ، MF ،… Krause-Jensen ، D. (2022). التقديرات العالمية لمدى وإنتاج غابات الطحالب الكبيرة. علم البيئة والجغرافيا الحيوية في العالمو 31(7) ، 1422-1439. دوي:10.1111 / جيب 13515

Rosentreter ، JA ، Maher ، DT ، Erler ، DV ، Murray ، RH ، & Eyre ، BD (2018). عوّضت انبعاثات الميثان جزئياً دفن “الكربون الأزرق” في غابات المانغروف. تقدم العلمو 4(6) ، eaao4985. دوي:10.1126 / sciadv.aao4985

Krause-Jensen، D.، Lavery، P.، Serrano، O.، Marbà، N.، Masque، P.، & Duarte، CM (2018). تثبيت كربون الطحالب الكبيرة: الفيل في غرفة الكربون الأزرق. رسائل علم الأحياءو 14(6) ، 20180236. دوى:10.1098 / rsbl.2018.0236

Krause-Jensen، D.، & Duarte، CM (2016). الدور الجوهري للطحالب الكبيرة في قدرة الكربون البحري. العلوم الجغرافية الطبيعيةو 9(10) ، 737-742. دوي:10.1038 / ngeo2790