دوامة جنوب المحيط الهادئ

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
دوامة جنوب المحيط الهادئ.

تُعدّ دوامة جنوب المحيط الهادئ جزءًا من نظام التيارات المحيطية الدوّارة على سطح الأرض، ويحدها خط الاستواء شمالًا، وأستراليا غربًا، والتيار القطبي الجنوبي جنوبًا، وأمريكا الجنوبية شرقًا. [ 1 ] ويُمثّل مركز دوامة جنوب المحيط الهادئ القطب المحيطي النائي ، وهو أبعد موقع على سطح الأرض عن أي قارات أو مناطق محيطية غنية، ويُعتبر أكبر صحراء محيطية على وجه الأرض . [ 2 ] وتبلغ مساحتها 37 مليون كيلومتر مربع، أي ما يُقارب 10% من سطح محيطات الأرض. [ 3 ] وتحتوي هذه الدوامة ، كما هو الحال مع الدوامات الأربع الأخرى على سطح الأرض، على منطقة ذات تركيزات عالية من المواد البلاستيكية العائمة ، والرواسب الكيميائية ، وغيرها من المخلفات، تُعرف باسم بقعة قمامة جنوب المحيط الهادئ . [ 4 ]

تدفق الرواسب وتراكمها

تتسبب الرياح التجارية للأرض وقوة كوريوليس في دوران التيارات المحيطية في جنوب المحيط الهادئ عكس اتجاه عقارب الساعة. تعمل هذه التيارات على عزل مركز الدوامة عن صعود المغذيات ، ولا تصلها إلا كميات قليلة من المغذيات عبر الرياح ( العمليات الريحية ) نظرًا لقلة مساحة اليابسة في نصف الكرة الجنوبي التي تُزوّد ​​الرياح السائدة بالغبار . يؤدي انخفاض مستويات المغذيات في المنطقة إلى انخفاض الإنتاجية الأولية على سطح المحيط، وبالتالي انخفاض تدفق المواد العضوية المترسبة في قاع المحيط على شكل ثلوج بحرية . يتسبب انخفاض مستويات الترسيب البيولوجي والريحي في تراكم الرواسب على قاع المحيط ببطء شديد. في مركز دوامة جنوب المحيط الهادئ، يتراوح معدل الترسيب بين 0.1 و1 متر (0.3 إلى 3.3 قدم) لكل مليون سنة. ويتراوح سمك الرواسب (من البازلت القاعدي إلى قاع البحر) بين 1 و70 مترًا، حيث تكون الرواسب أرق كلما اقتربنا من مركز الدوامة. يؤدي انخفاض تدفق الجسيمات إلى دوامة جنوب المحيط الهادئ إلى جعل مياهها أنقى مياه بحر في العالم. [ 2 ]  

المحيط الحيوي تحت قاع البحر

تحت قاع البحر، تحتوي الرواسب البحرية والمياه المسامية المحيطة بها على نظام بيئي فريد من نوعه . فعلى الرغم من انخفاض كميات المواد العضوية المدفونة بشكل كبير، تعيش الكائنات الدقيقة في جميع أنحاء عمود الرواسب. ويقل متوسط ​​وفرة الخلايا ومعدلات التنفس الصافية بعدة مراتب عن أي نظام بيئي آخر تحت قاع البحر تمت دراسته سابقًا. [ 2 ]

يُعدّ مجتمع الكائنات الحية تحت قاع المحيط في دوامة جنوب المحيط الهادئ فريدًا من نوعه، إذ يحتوي على الأكسجين في جميع طبقات الرواسب. في بيئات أخرى تحت قاع المحيط، يؤدي التنفس الميكروبي إلى تحلل المواد العضوية واستهلاك كل الأكسجين بالقرب من قاع البحر، تاركًا الأجزاء العميقة من الرواسب خالية من الأكسجين. مع ذلك، في دوامة جنوب المحيط الهادئ، تسمح المستويات المنخفضة من المواد العضوية، ومعدلات التنفس المنخفضة، والرواسب الرقيقة، بتأكسج المياه المسامية في جميع طبقات الرواسب. [ 5 ] في يوليو 2020، أفاد علماء الأحياء البحرية بالعثور على كائنات دقيقة هوائية (بشكل رئيسي)، في حالة "شبه سبات "، في رواسب فقيرة بالمواد العضوية ، يصل عمرها إلى 101.5 مليون سنة، على عمق 250 قدمًا تحت قاع البحر في المنطقة، وقد تكون هذه الكائنات أطول أشكال الحياة عمرًا التي تم اكتشافها على الإطلاق. [ 6 ] [ 7 ]

الهيدروجين المشع : مصدر طاقة قاعي

يُفترض أن الميكروبات القاعية في الرواسب الفقيرة بالمواد العضوية في المناطق المحيطية قليلة المغذيات، مثل دوامة جنوب المحيط الهادئ، تقوم باستقلاب الهيدروجين الناتج عن التحلل الإشعاعي (H2 ) كمصدر أساسي للطاقة. [ 8 ] [ 2 ] [ 9 ]

تتميز المناطق المحيطية داخل دوامة جنوب المحيط الهادئ، وغيرها من الدوامات شبه الاستوائية، بانخفاض الإنتاجية الأولية في سطح المحيط؛ أي أنها فقيرة بالمغذيات. ويُعد مركز دوامة جنوب المحيط الهادئ أبعد منطقة محيطية عن قارة، ويحتوي على أنقى مياه محيطية على وجه الأرض [ 2 ] بتركيز كلوروفيل ≥  0.14 ملغم/ م³ . [ 2 ] ويُعدّ الكربون المُصدَّر إلى رواسب أعماق المحيط عبر المضخة البيولوجية محدودًا في دوامة جنوب المحيط الهادئ ، مما يؤدي إلى معدلات ترسيب أقل بكثير من تلك الموجودة في المناطق المنتجة، مثل هوامش القارات. [ 2 ]  

تعتمد الكائنات الحية الدقيقة القاعية في أعماق المحيطات عادةً على الكربون العضوي المُصدَّر من المياه السطحية. أما في المناطق قليلة المغذيات حيث تكون الرواسب فقيرة بالمواد العضوية، فتستغل الكائنات الحية القاعية تحت السطحية مصادر طاقة أولية أخرى، مثل الهيدروجين الجزيئي (H₂ ) . [ 10 ] [ 8 ] [ 2 ] [ 9 ]

التحليل الإشعاعي للماء الخلالي

يؤدي التحلل الإشعاعي لليورانيوم ( 238U و 235 U ) والثوريوم ( 232Th ) والبوتاسيوم ( 40K ) الموجودة طبيعيًا في رواسب قاع البحر إلى قصف المياه البينية بإشعاعات ألفا وبيتا وجاما . يؤين هذا الإشعاع جزيئات الماء ويفككها، لينتج في النهاية الهيدروجين (H₂ ) . تشمل نواتج هذا التفاعل الإلكترونات المائية (e⁻ aq ) ، وجذور الهيدروجين (H·)، والبروتونات (H⁺ ) ، وجذور الهيدروكسيل (OH·). [ 9 ] تتميز هذه الجذور بنشاطها العالي، وبالتالي فهي قصيرة العمر، وتتحد لتكوين بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ ) والهيدروجين الجزيئي ( H₂ ) . [ 10 ]

تعتمد كمية إنتاج الهيدروجين الناتج عن التحلل الإشعاعي في رواسب قاع البحر على كميات النظائر المشعة الموجودة، ومسامية الرواسب، وحجم الحبيبات. تشير هذه المعايير إلى أن أنواعًا معينة من الرواسب، مثل الطين القاعي والرواسب السيليسية، قد يكون لديها إنتاج أعلى للهيدروجين الناتج عن التحلل الإشعاعي مقارنةً بطبقات قاع البحر الأخرى. [ 9 ] كما تم قياس إنتاج الهيدروجين الناتج عن التحلل الإشعاعي في تسربات مياه البحر إلى صخور البازلت القاعدية تحت قاع البحر. [ 10 ]

النشاط الميكروبي

إن الميكروبات الأنسب لاستخدام الهيدروجين المشع هي بكتيريا knallgas، وهي lithoautotrophes ، التي تحصل على الطاقة عن طريق أكسدة الهيدروجين الجزيئي عبر تفاعل knallgas : [ 11 ]

H 2 (aq) + 0.5O 2 (aq)  H 2 O (l) [ 12 ]

في الطبقة السطحية لعينات الرواسب المأخوذة من المناطق قليلة المغذيات في منطقة جنوب المحيط الهادئ، يُعدّ الأكسجين (O₂ ) المُستقبِل الرئيسي للإلكترونات في عمليات الأيض الميكروبي. تنخفض تركيزات الأكسجين انخفاضًا طفيفًا في الرواسب السطحية (في بضعة ديسيمترات أولية) وتبقى ثابتة مع العمق. في المقابل، ترتفع تركيزات النترات ارتفاعًا طفيفًا مع العمق أو تبقى ثابتة في عمود الرواسب عند تركيزات تُقارب تركيزاتها في المياه العميقة فوق قاع البحر. تُشير التدفقات السالبة المقاسة للأكسجين في الطبقة السطحية إلى وفرة منخفضة نسبيًا للميكروبات الهوائية التي تُؤكسد المواد العضوية المترسبة بكميات ضئيلة من المحيط أعلاه. ويؤكد العدد المنخفض للغاية للخلايا وجود الميكروبات بكميات ضئيلة في هذه الرواسب السطحية. في المقابل، تُظهر عينات الرواسب المأخوذة من خارج منطقة جنوب المحيط الهادئ إزالة سريعة للأكسجين والنترات على عمق متر واحد تحت قاع البحر و2.5 متر تحت قاع البحر على التوالي. وهذا دليل على نشاط ميكروبي أعلى بكثير، هوائي ولا هوائي. [ 9 ] [ 2 ]

يتوازن إنتاج الهيدروجين المشع ( مانح الإلكترونات) ستوكيومتريًا مع إنتاج 0.5 من الأكسجين ( مستقبل الإلكترونات)، ولذلك لا يُتوقع وجود تدفق قابل للقياس للأكسجين في الركيزة إذا تزامن كل من التحلل الإشعاعي للماء وبكتيريا غاز الكنال. [ 9 ] [ 2 ] على الرغم من معرفة حدوث إنتاج الهيدروجين المشع ، إلا أن الهيدروجين الجزيئي أقل من الحد الأدنى للكشف في عينات SPG اللبية، مما يؤدي إلى فرضية أن الهيدروجين هو المصدر الرئيسي للطاقة في رواسب قاع البحر منخفضة المحتوى العضوي أسفل الطبقة السطحية. [ 9 ] [ 2 ] [ 8 ]

ألوان مائية

تُظهر صور بيانات الأقمار الصناعية أن بعض المناطق في الدوامة أكثر اخضرارًا من المياه الزرقاء الصافية المحيطة بها، وهو ما يُفسَّر غالبًا على أنه مناطق ذات تركيزات أعلى من العوالق النباتية الحية . مع ذلك، فإن افتراض احتواء مياه المحيط الأكثر اخضرارًا على المزيد من العوالق النباتية ليس صحيحًا دائمًا. فعلى الرغم من احتواء دوامة جنوب المحيط الهادئ على هذه البقع من المياه الخضراء، إلا أن نمو الكائنات الحية فيها ضئيل للغاية. وبدلًا من ذلك، تفترض بعض الدراسات أن هذه البقع الخضراء ناتجة عن تراكم مخلفات الكائنات البحرية. ولا تزال الخصائص البصرية لدوامة جنوب المحيط الهادئ غير مستكشفة إلى حد كبير. [ 13 ]

بقعة قمامة

يمكن ملاحظة دوامة جنوب المحيط الهادئ من خلال غياب التيارات المحيطية قبالة الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية. خريطة للتيارات المحيطية حوالي عام ١٩٤٣
تُظهر هذه الصورة انتشار شظايا بلاستيكية بأحجام مختلفة
تصوير نمط تدفق ملوثات المحيطات
بقعة القمامة في جنوب المحيط الهادئ هي منطقة في المحيط تشهد ارتفاعًا في مستويات المخلفات البحرية وتلوثًا بجزيئات البلاستيك، وتقع ضمن المنطقة السطحية للمحيط . تقع هذه المنطقة في دوامة جنوب المحيط الهادئ، التي تمتد بدورها من المياه شرق أستراليا إلى قارة أمريكا الجنوبية ، شمالًا حتى خط الاستواء ، وجنوبًا حتى تصل إلى التيار القطبي الجنوبي . [ 14 ] كما يؤدي تحلل البلاستيك في المحيط إلى ارتفاع مستوى المواد السامة في المنطقة. [ 15 ] تم تأكيد وجود بقعة القمامة في منتصف عام 2017، وقورنت بحالة بقعة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ عام 2007، مما يجعل الأولى أحدث بعشر سنوات. لا يمكن رؤية بقعة القمامة في جنوب المحيط الهادئ عبر الأقمار الصناعية، وهي ليست كتلة يابسة. معظم الجزيئات أصغر من حبة أرز. [ 16 ] قال أحد الباحثين: "تمتد سحابة البلاستيك الدقيقة هذه رأسيًا وأفقيًا. إنها أشبه بالضباب الدخاني منها ببقعة". [ 16 ]

مراجع

  1. ↑ "هل من أحد هنا؟ استجابة ضعيفة في دوامة المحيط الهادئ" . أخبار إن بي سي . أسوشيتد برس . 22 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه في 3 يناير 2021 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ديهوندت، ستيفن؛ وآخرون . (يوليو 2009). "رواسب قاع البحر في دوامة جنوب المحيط الهادئ، أحد أقل الأماكن المأهولة بالسكان على وجه الأرض" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (28): 11651-11656 . Bibcode : 2009PNAS..10611651D . doi : 10.1073 / pnas.0811793106 . PMC 2702254. PMID 19561304 .   
  3. ↑ "ما الذي يعيش في "صحراء المحيط" في المحيط الهادئ؟"" شبكة الطقس . 27 يوليو 2020. تم الاطلاع عليه في 31 ديسمبر 2022. "
  4. ↑ مونتغمري، هايلي (28 يوليو 2017). "دوامة المحيط الهادئ الجنوبي تحوي بقعة قمامة ضخمة" . شبكات بيلموركس للأرصاد الجوية . شبكة الطقس. مؤرشف من الأصل في 28 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 14 أغسطس 2017 .
  5. ↑ فيشر، جيه بي، وآخرون. "اختراق الأكسجين بعمق في رواسب دوامة جنوب المحيط الهادئ" علوم الأرض الحيوية (أغسطس 2009): 1467 (6).
  6. ↑ وو، كاثرين ج. (28 يوليو 2020). "ربما نجت هذه الميكروبات 100 مليون سنة تحت قاع البحر - بعد إنقاذها من بيئاتها الباردة والضيقة والفقيرة بالمغذيات، استيقظت البكتيريا في المختبر ونمت" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2020 .
  7. ↑ مورونو، يوكي؛ وآخرون . (28 يوليو 2020). "استمرار الحياة الميكروبية الهوائية في الرواسب البحرية المؤكسدة التي يصل عمرها إلى 101.5 مليون سنة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (3626): 3626. Bibcode : 2020NatCo..11.3626M . doi : 10.1038/s41467-020-17330-1 . PMC 7387439. PMID 32724059 .   
  8. 1 2 3 سوفاج، ج؛ وآخرون (2013). "التحلل الإشعاعي والحياة في رواسب قاع البحر العميقة في دوامة جنوب المحيط الهادئ". ملخصات مؤتمر غولدشميت 2013 : 2140. 
  9. 1 2 3 4 5 6 7 بلير، سي سي؛ وآخرون (2007). "الهيدروجين الإشعاعي والتنفس الميكروبي في الرواسب تحت السطحية". علم الأحياء الفلكي . 7 (6): 951-970 . Bibcode : 2007AsBio...7..951B . doi : 10.1089/ast.2007.0150 . PMID 18163872 .  
  10. 1 2 3 دزاوجيس، م. إي. وآخرون (2016). "إنتاج الهيدروجين بالتحلل الإشعاعي في طبقة المياه الجوفية البازلتية تحت قاع البحر" . مجلة فرونتيرز في علم الأحياء الدقيقة . 7 : 76. doi : 10.3389/fmicb.2016.00076 . PMC 4740390. PMID 26870029 .   
  11. ↑ سينغلتون ب، سينسبري د (2001). "البكتيريا المؤكسدة للهيدروجين (بكتيريا الهيدروجين؛ بكتيريا الغازات)". قاموس علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية . الطبعة الثالثة.
  12. ↑ Amend JP, Shock EL (2001). "طاقة التفاعلات الأيضية الشاملة للبكتيريا والعتائق المحبة للحرارة والمفرطة الحرارة" . مجلة FEMS لاستعراضات علم الأحياء الدقيقة . 25 (2): 175-243 . doi : 10.1111/j.1574-6976.2001.tb00576.x . PMID 11250035 . 
  13. ↑ كلاستر، هيرفيه؛ ماريتورينا، ستيفان (2003). " درجات اللون الأزرق المتعددة للمحيط. (علوم المحيطات)". مجلة ساينس . 302 (5650): 1514-1515 . doi : 10.1126/science.1092704 . PMID 14645833. S2CID 128518190 .  
  14. ^ “دوامة جنوب المحيط الهادئ – Correntes Oceânicas” – عبر مواقع جوجل.
  15. ↑ باري، كارولين (20 أغسطس 2009). "البلاستيك يتحلل في المحيط، وبسرعة" . الجمعية الجغرافية الوطنية. مؤرشف من الأصل في 26 أغسطس 2009.
  16. 1 2 نيلد، ديفيد (25 يوليو 2017). "بقعة قمامة بلاستيكية ضخمة أخرى في المحيط الهادئ" . Sciencealert.com . ScienceAlert.

للمزيد من القراءة