براز البطريق قد يسرع ذوبان الثلوج الساحلية، ما يجعل القارة القطبية الجنوبية "خضراء"

الملخص:

وجد بحث جديد أن فضلات البطريق تغير البيئة البيئية للمناطق الساحلية في القطب الجنوبي بطريقة غير متوقعة. وأشار الباحثون إلى أن العناصر الغذائية الغنية في براز البطريق ستعزز ازدهار الطحالب الثلجية، مما يتسبب في ظهور مساحات خضراء كبيرة في الثلج الأبيض أصلا، وهذا التغيير قد يزيد من تسريع ذوبان الثلوج في أجزاء من القارة القطبية الجنوبية.

تظهر الأبحاث أن فضلات البطريق توفر العناصر الغذائية الكافية لطحالب الثلج المجهرية، مما يجعلها تشكل أزهارًا طحالبًا كثيفة على طول ساحل شبه الجزيرة القطبية الجنوبية. وستعمل هذه الطحالب على تقليل قدرة الثلج على عكس ضوء الشمس، مما يسمح بامتصاص المزيد من الطاقة الشمسية على السطح، وبالتالي تعزيز توسع المناطق الخالية من الجليد. ومع استمرار ارتفاع درجات الحرارة على طول ساحل القارة القطبية الجنوبية، وأصبحت بيئات النمو المناسبة أكثر ملاءمة، فإن هذه العملية البيولوجية قد تزيد من تكثيف ذوبان الثلوج المحلية.

لطحالب الثلج ذات الألوان المختلفة تأثير كبير على قدرة الثلج على امتصاص الحرارة. ووجد الباحثون أن الثلوج المغطاة بطحالب الثلج الحمراء تمتص طاقة الإشعاع الشمسي بنحو 20% أكثر من الثلوج البيضاء النقية، بينما تمتص المناطق المغطاة بطحالب الثلج الخضراء طاقة أكثر بنحو 40%، وهي زيادة تعادل ضعف مناطق طحالب الثلج الحمراء. كما يذوب الثلج الأخضر بشكل أسرع لأنه يمتص المزيد من الحرارة.

الطحالب الثلجية هي كائنات حية صغيرة تعيش في البيئات الثلجية القطبية وجبال الألب وتظهر ألوانًا مختلفة حسب الظروف البيئية. عندما تكون العناصر الغذائية كافية، تنتج طحالب الثلج أصباغًا خضراء مثل الكلوروفيل، مما يزيد بشكل كبير من كفاءة التمثيل الضوئي وينمو بسرعة خلال فصل الصيف القصير في القطب الجنوبي. عندما تكون العناصر الغذائية غير كافية أو تكون البيئة قاسية، فإنها ستدخل في حالة سبات نسبيًا وتنتج أصباغًا حمراء ذات تأثيرات واقية من الشمس لمقاومة أشعة الشمس القوية وإبطاء نموها.

وقد وجد فريق البحث أن الكمية الكبيرة من الفوسفات الموجودة في براز البطريق هي عامل رئيسي يؤثر على تغير لون طحالب الثلج. تساعد هذه العناصر الغذائية طحالب الثلج في الحفاظ على حالة نموها الأخضر بدلاً من التحول إلى حالة الحماية الحمراء. بمعنى آخر، يعمل فضلات البطريق في الواقع كسماد طبيعي، مما يوفر الظروف الملائمة لتكاثر طحالب الثلج الخضراء على نطاق واسع.

ولاختبار هذا الارتباط، أجرى الباحثون مسوحات ميدانية على طول شبه جزيرة القارة القطبية الجنوبية الغربية، والتي تمتد على حوالي خمسة خطوط عرض. أبحروا عبر ممر دريك لجمع عينات من الثلج الأحمر والأخضر في المناطق الساحلية التي تحتوي على مستعمرات البطريق وبدونها، وأعادوا العينات إلى المختبر لتحليل خلايا الطحالب والأصباغ والمواد المغذية. أظهرت النتائج أن تركيزات الفوسفات كانت أعلى بكثير في مناطق طحالب الثلج الخضراء عنها في مناطق طحالب الثلج الحمراء.

قالت علياء خان، كبيرة مؤلفي الدراسة وعالمة الكيمياء الحيوية للغلاف الجليدي في جامعة كولورادو بولدر، إن فضلات البطريق وطحالب الثلج الحمراء تكون في بعض الأحيان متشابهة جدًا في المظهر، لذلك يجب على الباحثين الاعتماد على الاختبارات المعملية للتمييز بينهما. وقالت أيضًا مازحة إن العمل بالقرب من مستعمرات البطريق يمكن أن يكون له رائحة كريهة جدًا لأن الطيور غالبًا ما تتحرك بين فضلاتها، مما يؤدي بها إلى سطح الثلج المحيط.

يعتقد العلماء أن هذا الاكتشاف يكشف عن روابط تم التغاضي عنها سابقًا بين النظم البيئية البحرية والبيئة الأرضية في القطب الجنوبي. تتغذى طيور البطريق في المحيط ثم تعود إلى الأرض، حيث تنقل العناصر الغذائية إلى سطح الثلج من خلال فضلاتها، وبالتالي تغير نمو طحالب الثلج. مع ارتفاع درجة حرارة المناخ وتغير نطاق طيور البطريق، قد يكون لآلية التغذية المرتدة هذه المكونة من الحياة البرية ودورات المغذيات والطحالب الثلجية تأثير واضح بشكل متزايد على توسع المناطق الخالية من الجليد في القطب الجنوبي في المستقبل.

وأشار فريق البحث إلى أن العديد من نماذج التنبؤ الحالية لذوبان الثلوج في القطب الجنوبي وتوسع المنطقة الخالية من الجليد لم تدمج بشكل كامل "تأثير التعتيم البيولوجي". من خلال تجاهل التفاعلات بين الحياة البرية والطحالب الثلجية، ربما يقلل المجتمع العلمي من تقدير معدل ذوبان الثلوج الساحلية في القطب الجنوبي والمدى الحقيقي للتوسع السطحي الخالي من الجليد. وقال الباحثون إنه يجب جمع المزيد من بيانات المراقبة قبل أن يتم دمج الآليات ذات الصلة رسميًا في النماذج المناخية.