خليج فلوريدا

تتراوح درجة حرارة المياه بين 15 و40 درجة مئوية (59 إلى 104 درجة فهرنهايت) في الخلجان الداخلية. وتعبر الجبهات الباردة الخليج من 30 إلى 40 مرة سنوياً بين شهري نوفمبر وأبريل، ونادراً ما تخفض درجة الحرارة في أجزاء من الخليج إلى أقل من 13 درجة مئوية (55 درجة فهرنهايت) . ^{[ 13 ]}    

تكون حركة المد والجزر في خليج فلوريدا نصف يومية ، ويبلغ مداها 60 سنتيمتراً (24 بوصة) على الجانب الأطلسي من الجداول المتصلة في جزر فلوريدا كيز وفي كيب سابل. ويقل مدى المد والجزر عن 15 سنتيمتراً (5.9 بوصة) خلف الخط الأول من الضفاف الطينية، وينعدم في الركن الشمالي الشرقي من الخليج. ^{[ 13 ]}  

بسبب ضعف دوران المياه داخل الخليج، تزداد الملوحة بسرعة كلما ابتعدنا عن حواف الخليج، باستثناء الجزء الشمالي الشرقي منه حيث يتلقى المياه العذبة من الأنهار. ^{[ 12 ]} تتراوح الملوحة بين 30% و40% بالقرب من المياه المفتوحة للجرف القاري، بينما تتراوح مستويات الملوحة بين 4% و70% في الركن الشمالي الشرقي من الخليج. ^{[ 13 ]}

أظهرت دراسة علم الأحياء القديمة في عينات من طين خليج فلوريدا أن ملوحة المياه في خليج فلوريدا كانت تاريخياً تعتمد بشكل أساسي على هطول الأمطار وليس على التدفق من إيفرجليدز. ^{[ 14 ]}

تتحكم الملوحة جزئيًا في وجود الكائنات الحية في الخليج. وتعتمد أنواع المنخربات والرخويات والطحالب والأعشاب البحرية الموجودة في مياه منطقة معينة في خليج فلوريدا على مستوى الملوحة. وقد وفر تحليل عينات اللب المستخرجة من ضفاف الطين سجلًا لمستويات الملوحة السابقة في أجزاء قليلة من الخليج، يعود تاريخ بعضها إلى قرنين تقريبًا. في موقع يُدعى بوب ألين في الجزء الأوسط من الخليج، كانت طبقة الأعشاب البحرية متفرقة في قاع اللب، وأشارت الأنواع الموجودة إلى ملوحة تتراوح بين 18 و25 جزءًا في الألف (ppt)، ^{[ أ ]} من حوالي عام 1810 حتى حوالي عام 1840. وحوالي عام 1840، تغيرت أنواع المنخربات والرخويات الموجودة، واختفت النباتات تقريبًا تمامًا من القاع، مما يشير إلى ارتفاع الملوحة إلى ما يزيد عن 25 جزءًا في الألف. استمرت هذه الظروف حتى عام 1910 تقريبًا، حين عادت الظروف السائدة قبل عام 1840، مع وجود غطاء نباتي كثيف نسبيًا في قاع الخليج. ولا يزال قاع الخليج مغطى بالنباتات، إلا أن التغيرات في أنواع المنخربات والرخويات الموجودة تشير إلى تقلبات سريعة في مستويات الملوحة منذ عام 1940. وفي حوالي عام 1970، أشارت التغيرات في الأنواع وانخفاض كمية الغطاء النباتي لبضع سنوات إلى زيادة حادة في الملوحة. ^{[ 15 ]}

يعود تاريخ عينة لبية ثانية من راسل بانك، الواقعة أيضاً في الجزء الأوسط من الخليج، إلى حوالي عام 1876. وحتى حوالي عام 1884، كانت نسبة الملوحة في الموقع أعلى من 25 جزءًا في الألف. ومن عام 1884 إلى حوالي عام 1900، كانت نسبة الملوحة أقل من 25 جزءًا في الألف، وأقل من 18 جزءًا في الألف في بعض الأحيان. ومن حوالي عام 1900 إلى حوالي عام 1910، ارتفعت نسبة الملوحة فوق 25 جزءًا في الألف. ومن عام 1910 إلى عام 1940، تراوحت نسبة الملوحة بين 18 و25 جزءًا في الألف. وارتفعت نسبة الملوحة إلى ما فوق 25 جزءًا في الألف حوالي عام 1940، وبقيت عند هذا المستوى حتى حوالي عام 1960، عندما انخفضت إلى ما بين 15 و25 جزءًا في الألف حتى عام 1980. وكما هو الحال في موقع بوب ألين، حدث تغير مفاجئ قصير حوالي عام 1970 أدى إلى اضطراب شديد في وجود أنواع مختلفة من الكائنات الحية في راسل بانك. وحوالي عام 1980، ارتفعت نسبة الملوحة مرة أخرى فوق 25 جزءًا في الألف. ^{[ 16 ]}

تسببت فترة الجفاف التي شهدها عام 2015، والتي تميزت بانخفاض معدل هطول الأمطار وارتفاع درجات الحرارة وهدوء الرياح، في زيادة ملوحة المياه في الأحواض شبه المغلقة في شمال وسط خليج فلوريدا، مما أدى إلى تبخر سريع. وبسبب نقص المياه العذبة، أصبحت المياه راكدة ومالحة نتيجة زيادة النيتروجين الناتج عن الأسمدة. ^{[ 17 ]} وتساهم هذه الملوحة المفرطة في نفوق أعداد هائلة من الأعشاب البحرية وازدهار الطحالب، كما أنها تقضي على النباتات المائية المغمورة. ^{[ 18 ]}

خلال العصر الجليدي في ويسكونسن، كان مستوى سطح البحر أقل بكثير مما هو عليه اليوم، وكانت المنطقة التي تُعرف الآن بخليج فلوريدا أرضًا جافة. ومع انتهاء العصر الجليدي في العصر البليستوسيني، ارتفع مستوى سطح البحر بسرعة، ولم يتباطأ إلا قبل حوالي 7000 عام عندما وصل إلى حوالي 8 أمتار (26 قدمًا) تحت مستوى أواخر القرن العشرين. واستمر مستوى سطح البحر في الارتفاع بعد ذلك بمعدل متوسط ​​يبلغ حوالي 11 سنتيمترًا (4.3 بوصة) لكل قرن. ^{[ 23 ]} وخلال الـ 6000 إلى 7000 عام الماضية، سمح المناخ الرطب بظهور أراضٍ رطبة يهيمن عليها نبات المنشار، تشبه مستنقعات إيفرجليدز، على الأرض التي تقع الآن تحت خليج فلوريدا. وبين 3000 و5000 عام مضت، أدى الارتفاع المستمر في مستوى سطح البحر إلى غمر الجزء الجنوبي المنحدر بلطف من مستنقعات إيفرجليدز، مُشكلاً خليج فلوريدا. ^{[ 24 ] [ 25 ]}  

تنتشر الجزر الشجرية في جميع أنحاء إيفرجليدز، وهي عبارة عن تجمعات من الأشجار تنمو على ارتفاعات طفيفة. تتراكم في هذه الجزر مخلفات نباتية تتحول إلى خث ، مما يُسهّل بدوره تكوين الكاليش ، وهو قشرة جيرية كثيفة على الصخور الجيرية الأساسية. ومع غمر الخليج بالمياه، تشكلت طبقة من طين كربونات الكالسيوم الرمادي إلى الأسود ، الغني بكبريتيد الهيدروجين ، في القاع. وتكون طبقة الطين أكثر سمكًا على الجزر المغطاة بأشجار المانغروف ، وفي الضفاف التي تربط بين الجزر. وتبقى بقايا الخث والكاليش من الجزر الشجرية في إيفرجليدز تحت الجزر والضفاف. ^{[ 26 ]}

مع ارتفاع مستوى سطح البحر الذي غمر المنطقة التي تُعرف اليوم بخليج فلوريدا قبل ما بين 3000 و5000 عام، شكلت رواسب الخث من الجزر الشجرية، والسدود الساحلية ، والتضاريس غير المنتظمة في سطح الصخور الأساسية، نوىً لتكوين ضفاف طينية. ^{[ 25 ]} وتخضع التلال الطينية (الجزر والضفاف) في خليج فلوريدا، التي تقسم الخليج إلى العديد من الأحواض أو البحيرات، لعمليات متنوعة تُؤدي إلى تآكلها ونقلها وتكوينها. وتعتمد هذه العمليات على إنتاج الكربونات ، الذي يحدث بمعدلات متفاوتة في أنحاء الخليج. يُنتج الكربونات بمعدلات عالية كافية في الجزء الأكثر انفتاحًا (الغربي) من الخليج لتتراكم الرواسب على التلال الطينية، وتنمو معًا لتشكل هياكل ضخمة، بينما لا تستطيع التلال في الجزء الأوسط من الخليج النمو إلا من خلال حركة الرواسب من قيعان الأحواض إليها. أما التلال في الجزء الداخلي من الخليج فهي أصغر حجمًا، وتنمو ببطء بسبب انخفاض معدلات إنتاج الكربونات. ^{[ 27 ]} يتم التحكم في نمو وتطور ضفاف الطين بواسطة العمليات البيولوجية، بما في ذلك إعاقة حركة المياه وربط الرواسب بواسطة الأعشاب البحرية. ^{[ 25 ]}

تمتد ضفاف الطين في الجزء الأوسط من الخليج عادةً من الشمال الغربي إلى الجنوب الشرقي، بما يتوافق مع اتجاه اقتراب الجبهات الباردة عبر الخليج. يبلغ طول ضفة الطين المسماة "ضفة كروس العليا" 4 كيلومترات (2.5 ميل) وعرضها من 400 إلى 700 متر (1300 إلى 2300 قدم) . تتعرض ضفة كروس العليا للتآكل من جهة الشرق (الجهة المواجهة للريح ) بمعدل 20 سنتيمترًا (7.9 بوصة) رأسيًا ومن 2 إلى 3 أمتار (من 6 أقدام و7 بوصات إلى 9 أقدام و10 بوصات ) أفقيًا على مدى خمس سنوات، بينما تنمو من جهة الغرب (الجهة المقابلة للريح) بمعدل 10 سنتيمترات (3.9 بوصة) رأسيًا ومن 10 إلى 20 مترًا (من 33 إلى 66 قدمًا) أفقيًا خلال نفس الفترة. ^{[ 28 ]}         

تتكون التلال الطينية من طبقات رقيقة من أنواع مختلفة من الصخور. الطبقة السفلى في منطقة أبر كروس بانك، بسمك يتراوح بين 15 و25 سنتيمترًا (5.9 إلى 9.8 بوصة) ، هي حجر رملي قاعدي متراص ، يوجد أيضًا بكثرة في قاع الأحواض في الخليج. يشبه هذا الحجر الرملي المتراص الحجر الذي يتشكل عادةً على الحجر الجيري في قاع البحيرات. قد يشير وجود بقايا طحالب الهاليميدا في هذا الحجر الرملي المتراص إلى أنه تشكل عندما كان الخليج أكثر انفتاحًا. ويبدو أن التلال الطينية تنتقل فوق الحجر الرملي القاعدي المتراص في الأحواض. كما أعيد تشكيل هذا الحجر الرملي القاعدي المتراص في الأحواض بفعل الأعاصير. ^{[ 29 ]} 

أدى تحويل مسار تدفق المياه العذبة إلى الخليج، بالإضافة إلى فترات الجفاف، إلى نفوق جماعي للأعشاب البحرية. ^{[ 35 ]} حدث أول نفوق جماعي كبير بين عامي 1987 و1991، حيث دُمّرت آلاف الهكتارات من مروج عشب السلاحف ( Thalassia testudinum ) بسبب المستويات العالية من الكبريتيد المذاب السام. ^{[ 36 ]} نفقت 10,000 فدان في وسط وغرب الخليج، وعانت مساحة إضافية تقارب 60,000 فدان من انخفاض الإنتاجية والكتلة الحيوية نتيجة لذلك. ^{[ 18 ]} ثم، في أعقاب جفاف عام 2015، أدت درجات الحرارة المرتفعة والملوحة المتزايدة إلى تقليل كمية الأكسجين المتبقية مذابة في الماء، مما تسبب في فترات من نقص الأكسجين ليلاً، وبالتالي أضر بصحة عشب السلاحف في الخليج. خلال صيف وخريف عام 2015، نفقت مساحة تقارب 40,000 فدان من الأعشاب البحرية. ^{[ 37 ]}

ازدهرت طحالب السيانوبكتيريا الضارة (المعروفة أيضًا باسم الطحالب الخضراء المزرقة) في الخليج نتيجةً لمجموعة متنوعة من الضغوط البيئية: فمخلفات الأسمدة الزراعية تزيد من المغذيات في البيئة المتوازنة بدقة، ويؤدي فائضها إلى زيادة معدل نمو البكتيريا؛ كما توفر البيئة شديدة الملوحة بيئة مثالية لتكاثر السيانوبكتيريا؛ ^{[ 38 ]} وتؤدي كتل الأعشاب البحرية الميتة الطافية على سطح الماء، بالإضافة إلى تحللها في قاع الخليج، إلى نقص الأكسجين، وبالتالي ازدهار الطحالب. ^{[ 35 ]}

تُسبب الطحالب الخضراء المزرقة العديد من العواقب الصحية الوخيمة على النظام البيئي البحري، فضلاً عن المجتمعات البشرية المحيطة. وتؤدي ظاهرة ازدهار الطحالب إلى انخفاض تركيز الأكسجين المذاب، واضطرابات في السلاسل الغذائية المائية، وتراكم الطحالب على الشواطئ، وإنتاج مركبات تُسبب طعمًا كريهًا لمياه الشرب ولحوم الأسماك، وإنتاج سموم شديدة الخطورة تُسمم الكائنات المائية والبرية على حد سواء. ^{[ 39 ]} وقد تم الإبلاغ عن ازدهار الطحالب في جميع أنحاء الولايات المتحدة القارية، وارتبطت السموم الزرقاء الناتجة بأمراض ووفيات بشرية وحيوانية في 43 ولاية على الأقل. ^{[ 40 ]} تُنتج معظم البكتيريا الزرقاء سمًا عصبيًا يُسمى بيتا-إن-ميثيل أمينو-إل-ألانين (BMAA)، والذي يُعتبر عامل خطر بيئي كبير في تطور الأمراض التنكسية العصبية، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري (ALS). ^{[ 41 ]} كما تم ربط البكتيريا الزرقاء بسرطان الكبد، ومرض التعب المزمن، والطفح الجلدي، وتشنجات البطن، والغثيان، والإسهال، والقيء. ^{[ 42 ]}

ارتبط ازدهار الطحالب في عام 2002 في الجزء الأوسط من خليج فلوريدا بتركيزات عالية من النيتروجين العضوي المذاب والفوسفور العضوي، بينما ارتبط ازدهار الطحالب في المناطق الشرقية من الخليج بتركيزات عالية من المغذيات غير العضوية. ^{[ 43 ]}

بحلول منتصف ثلاثينيات القرن العشرين، كادت الأنواع الثلاثة الرئيسية من الطيور الخواضة في الخليج (الملعقة الوردية، والبلشون الأحمر، والبلشون الكبير) أن تنقرض بسبب الصيد البشري للحصول على الغذاء والريش. ^{[ 31 ]}

تُنتج البكتيريا الزرقاء بيئة خالية من الأكسجين مليئة بالغازات السامة، مما يخلق بيئة معيشية غير ملائمة للعديد من أنواع الحيوانات البحرية والبرية. ^{[ 44 ]} ونتيجة لذلك، تتسبب المواسم التي تزدهر فيها الطحالب في خسارة مؤقتة في الحياة البرية.

تتناقص أعداد سمك التروت المرقط في سواحل إيفرجليدز. ^{[ 45 ]} وباعتباره ثاني أكثر أنواع الأسماك شيوعًا في خليج فلوريدا، يشكل سمك التروت المرقط جزءًا كبيرًا من صناعة صيد الأسماك، وهو عنصر أساسي في النظام البيئي والاقتصاد المحيط. تُعد درجة حرارة الماء التي تقل عن 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت) ومستويات الملوحة التي تقل عن 37.5 جزءًا في الألف (ppt) مثالية لتكاثر سمك التروت المرقط؛ ومع ذلك، سجلت محطات إدارة المياه في إيفرجليدز وخليج فلوريدا مستويات ملوحة بلغت 64.4 جزءًا في الألف في يوليو 2015، ودرجات حرارة مياه تصل إلى 33 درجة مئوية (92 درجة فهرنهايت) . ^{[ 45 ]} هذه الظروف البيئية بعيدة كل البعد عن المثالية لسمك التروت المرقط، وتزيد من صعوبات بقاء صغاره، بالإضافة إلى فرائس مهمة مثل يرقات الجمبري والأسماك الصغيرة. ^{[ 45 ]}