أظهرت دراسة جديدة أنّ تأثير اختفاء الجليد البحري في المناطق القطبية نتيجةً للاحتباس الحراري لا يقتصر على زيادة كمية الضوء الداخلة إلى البحار والمحيطات فحسب، وإنما يُغيِّر لونها أيضاً.
وأفادت النتائج المنشورة في دورية «نيتشر كومينيكيشن»، بقيادة عالمَي الأحياء البحرية، مونيكا سوجا فوزنياك وجيف هويسمان، من معهد التنوّع البيولوجي وديناميكيات النظم البيئية بجامعة أمستردام في هولندا، بأنّ لهذه التغييرات عواقب وخيمة على الكائنات الحيّة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي، مثل الطحالب الجليدية والعوالق النباتية.
تُؤكّد هذه النتائج أهمية دمج أطياف الضوء والتمثيل الضوئي بشكل أكثر وضوحاً في نماذج المناخ والتوقّعات المتعلّقة بالمحيطات، خصوصاً في المناطق القطبية؛ إذ يتسارع التغيّر البيئي بمعدل غير مسبوق.
في هذا السياق، تقول الباحثة الرئيسية سوجا فوزنياك: «أصباغ التمثيل الضوئي للطحالب التي تعيش تحت الجليد البحري تتكيّف لتحقيق الاستخدام الأمثل لمجموعة واسعة من الألوان الموجودة في كمية الضوء القليلة التي تمرّ عبر الجليد والثلج».
وتضيف في بيان، الجمعة: «عندما يذوب الجليد، تجد هذه الكائنات نفسها فجأة في بيئة يغلب عليها اللون الأزرق، مما يقلّل من ملاءمة أصباغها».
باستخدام تطبيقات النماذج البصرية والقياسات الطيفية، أظهر الباحثون أنّ هذا التحول في لون الضوء لا يؤثر فقط في الأداء الضوئي، وإنما قد يؤدّي أيضاً إلى تغييرات في تكوين الأنواع.
اختلافات جوهرية
ويختلف الجليد البحري ومياه البحر اختلافاً جوهرياً في كيفية نقلهما للضوء، إذ يُشتّت الجليد البحري الضوء بشدّة، ويعكس جزءاً كبيراً منه، في حين يسمح لكمية ضئيلة فقط بالنفاذ إلى داخل المياه.
في المقابل، يمتصّ ماء البحر الضوء الأحمر والأخضر، في حين يخترق الضوء الأزرق عمق عمود الماء، وهذا ما يُعطي الماء لونه الأزرق.
وهناك فرق رئيسي آخر بين الجليد والماء السائل. ففي الماء السائل، تكون جزيئات الماء حرّة الحركة، مما يؤدّي إلى تكوين نطاقات امتصاص مميّزة عند أطوال موجية محدّدة. ووفق الدراسة، تزيل هذه النطاقات بشكل انتقائي أجزاء من طيف الضوء، مما يُنشئ فجوات في الضوء المتاح لعملية التمثيل الضوئي.
وكانت بحوث سابقة أجراها مايك ستومب والبروفسور هويسمان قد أظهرت أنّ خصائص الامتصاص الجزيئي هذه تُنشئ ما يُعرف بـ«المحاريب الطيفية»، وهي مجموعات مميّزة من الأطوال الموجية المتاحة للكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي.
وقد طوَّرت العوالق النباتية والبكتيريا الزرقاء مجموعة متنوّعة من الأصباغ المُصمَّمة للتكيُّف مع هذا الأمر، مما أسهم فى تشكيل عمليات توزيعها العالمي عبر المحيطات والمياه الساحلية والبحيرات.
أما في الجليد فتُحبس جزيئات الماء في شبكة بلورية صلبة. ويُكبح هذا الهيكل الثابت قدرتها على الاهتزاز، وبالتالي يُغيّر من خصائص امتصاصها. ونتيجة لذلك، يفتقر الجليد إلى نطاقات امتصاص الماء السائل.
ويلعب هذا الاختلاف الجوهري دوراً رئيسياً في التحوّل الطيفي الذي يحدث مع ذوبان الجليد البحري الآن.
ومع اختفاء الجليد البحري وظهور المياه المفتوحة، تتحوّل بيئة الضوء تحت الماء من طيف واسع من الألوان إلى طيف أضيق يهيمن عليه اللون الأزرق. ويُعد هذا التغيّر الطيفي شديد الأهمية لعملية التمثيل الضوئي.
ووفقاً للبروفسور هويسمان، يمكن أن تكون لهذه التغييرات آثار بيئية متتالية، إذ تُشكّل الطحالب الضوئية أساس الشبكة الغذائية في القطب الشمالي.
ويضيف: «يمكن أن يفاقم تأثير هذه التغيرات في إنتاجيتها أو تركيب أنواعها لتؤثر بالتالي في الأسماك والطيور البحرية والثدييات البحرية. علاوة على ذلك، يلعب التمثيل الضوئي دوراً مهماً في امتصاص المحيط لثاني أكسيد الكربون بشكل طبيعي».
