يعمل البحث الجديد في دورة الفسفور البحري على تعميق فهمنا لتأثير الأنشطة البشرية على النظم البيئية في البحار الساحلية. بحث البحث، الذي شاركت في قيادته جامعة إيست أنجليا، بالشراكة مع مركز الأبحاث الصيني البريطاني المشترك بجامعة المحيط الصينية، في تأثير الهباء الجوي وجريان الأنهار على الطحالب الدقيقة في المياه الساحلية للصين.
تم نشر ورقة تصف هذا العمل في مجلة Nature Communications ، وحددت “مضخة نيتروجين بشرية المنشأ”، والتي تغير دورة الفوسفور وبالتالي من المحتمل التنوع البيولوجي الساحلي وخدمات النظام البيئي المرتبطة به.
في النظام البيئي المتوازن، توفر الطحالب الدقيقة، المعروفة أيضًا باسم العوالق النباتية، الغذاء لمجموعة واسعة من الكائنات البحرية بما في ذلك الأسماك والروبيان وقناديل البحر.
الباحث الرئيسي هاويو جين، في كلية العلوم البيئية بجامعة إيست أنجليا من جامعة المحيط الصينية: “إن عملنا يوفر الأساس لمعرفة عواقب التخثث الناتج عن النشاط البشري، حيث تتسبب المغذيات في تكاثر الطحالب الضخمة وعدم توازن بنية مغذيات النيتروجين والفوسفور.
بسبب النشاط الاقتصادي خاصة في أما المناطق الساحلية، وهي الأكثر إنتاجية في العالم، فيتزايد فيها إنتاج النفايات التي تشمل مواد سائلة وهباءات جوية، تنتهي الأولى في الأنهار والثانية في الغلاف الجوي.
وأضاف “ما تظهره دراستنا هو أن النيتروجين المذاب هو المادة المغذية السائدة في هذه النفايات المضافة إلى الأنهار والغلاف الجوي، ومع ذلك، فإن الحياة تتطلب عناصر مغذية أخرى أيضا، وأحد العناصر الغذائية التي لا تقل أهمية هو الفوسفور، ما وجدناه هو أن إضافة النترات كمادة مغذية تؤدي النفايات في الأنهار والغلاف الجوي إلى تقليل الفوسفات بشكل كبير في المحيطات الساحلية، مما يجعل الطحالب في نهاية المطاف محدودة بهذه المغذيات.
وأوضح “ومع ذلك، فإن بعضها قادر على الوصول إلى مجموعة من الفوسفور التي لعبت في الماضي دورًا أقل في المحيطات الساحلية المعروفة باسم الفسفور العضوي المذاب (DOP).”
أجرى الباحثون سلسلة من التجارب المصغرة في البحار الساحلية الصينية.
تتطلب العوالق النباتية عادة الفوسفور غير العضوي المذاب (DIP) للنمو، ولكن نظرًا لأن ذلك محدود بزيادة مستويات النيتروجين، فقد تمكنت الطحالب الدقيقة من تعزيز نشاط الفوسفاتيز القلوي لاستخدام الفسفور العضوي المذاب (DOP).
وقال الباحث المشارك البروفيسور توماس موك، من كلية العلوم البيئية بجامعة إيست أنجليا: “إذا واصلنا العمل كالمعتاد فيما يتعلق بتلويث المحيطات الساحلية بمنتجات النفايات الغنية بالنترات في الغالب، فإن المجتمعات البيولوجية الساحلية ستتغير لأن هؤلاء المنتجين الأساسيين فقط هم الذين سيزدهرون، وهي قادرة على استخدام الفوسفور العضوي بدلا من ذلك، وهي في الأساس مفارقة: على الرغم من أننا نلوث المحيطات الساحلية بالمغذيات، إلا أن ذلك لا يتم مع المجموعة المتوازنة من العناصر الغذائية التي تتوافق مع متطلبات الكائنات الحية في المحيط.
وأوضح موك، “فيما يتعلق بالكائنات الحية الدقيقة في المحيطات، فمن المحتمل أن تغير تنوعها وأيضها لتكون قادرة على التعامل مع هذا النظام الغذائي السيئ. ومع ذلك، نظرًا لأنها تدعم الشبكات الغذائية الساحلية كمنتجين أساسيين، ستكون هناك تأثيرات غير مباشرة على خدمات النظام البيئي التي توفرها المحيطات الساحلية، مثل مصايد الأسماك”.
ركزت معظم الدراسات السابقة حول هذه القضية على المحيطات المفتوحة، والتي تحتوي عمومًا على مستويات منخفضة من المغذيات النباتية وحيث يكون تأثير جريان النهر محدودًا بسبب النطاق الجغرافي.
في المقابل، قدم هذا العمل دليلاً على أن الترسبات الجوية وجريان الأنهار يمكن أن تحفز نمو العوالق النباتية في البحار الساحلية الصينية، ومن المحتمل أن تكون البحار الساحلية الأخرى ذات نشاط صناعي على الأراضي المجاورة.
نمو العوالق النباتية تحت تأثير الأنشطة البشرية
يقدم البحث الآلية الدافعة لنمو العوالق النباتية تحت تأثير الأنشطة البشرية، والتي يطلق عليها “مضخة النيتروجين البشرية”، حيث تمتص العوالق النباتية كمية كبيرة من النيتروجين، مما يؤدي إلى تفاقم نقص الفوسفور، وتعزيز التوافر الحيوي لـ DOP لنمو العوالق النباتية.
علاوة على ذلك، تكشف الدراسة أن التحلل المائي واستخدام DOP يتم تنظيمهما بشكل مشترك من خلال تركيز الفوسفور غير العضوي المذاب والكتلة الحيوية للعوالق النباتية، مما يشير إلى أن العملية التي تقودها “مضخة النيتروجين البشرية” موجودة على نطاق واسع في البحار الساحلية على مستوى العالم بمستويات مختلفة من المغذيات.
ومن بين الشركاء الصينيين الآخرين في البحث مختبر لاوشان، وجامعة يانتاى، ومعهد يانتاى لأبحاث المناطق الساحلية، وأكاديمية جامعة العلوم الصينية في بكين.
