תַקצִיר
נראה שהאוקיינוס נראה אותו הדבר בכל מקום, בין אם אתם הולכים לחוף המקומי שלכם או לאוקיינוס הארקטי הקר. אולם תכונות של אוקיינוסים משתנות מאוד. כמו סוגים שונים של אדמה על הקרקע, חלק ממֵי הים עשירים בחומרי מזון, בעוד שאחרים לא. אם יותר חומרי מזון זמינים, חיים רבים יותר יכולים לגדול באוקיינוס. כשיש יותר חיים, האוקיינוס יכול להסיר כמות גדולה יותר של פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה, ולייצר יותר דגים עבורנו. כיום, שינויי האקלים משנים את כמות חומרי המזון במי הים של האוקיינוס הארקטי. מי ים עשירים בחומרי מזון מהאוקיינוס הפסיפי זורמים במהירות גדולה יותר אל האוקיינוס הארקטי, בעוד שמי ים עם מעט חומרי מזון מהאוקיינוס האטלנטי גם פולשים. איזה סוג מי ים יהיו דומיננטיים באוקיינוס הארקטי החם יותר ונטול הקרח? האם האוקיינוס הארקטי יהפוך עשיר בחומרי מזון ויתמוך במערכות אקולוגיות יצרניות, או שהוא יהפוך לאוקיינוס מדברי? מדענים עדיין עובדים קשה כדי לחזות מה יתרחש בעולם חם יותר.
שינויי אקלים והאוקיינוס הארקטי
אקלים כדור הארץ משתנה. האטמוספרה והאוקיינוס מתחממים כשבני אדם מזרימים פחמן דו-חמצני (CO2) וגזי חממה אחרים לתוך האטמוספרה [1]. האוקיינוס הארקטי חווה את השינויים הקיצוניים ביותר, עם קצב כפול של התחממות ביחס לממוצע הגלובלי, אובדן מהיר של קרח ים ושינויים בזרמי האוקיינוס. אנו יודעים שהשינויים האלה ישפיעו על מערכות אקולוגיות ארקטיות, אולם כיצד בדיוק? לרוע המזל, מדענים עדיין לא בטוחים כיצד המערכות הימיות באוקיינוס הארקטי ישתנו. אחת מחוסר הוודאויות המרכזיות מגיעה מחוסר יכולתנו לחזות מה יקרה לחומרי המזון שמומסים במי הים באוקיינוס הארקטי.
מדוע שיהיה לנו אכפת מחומרי מזון?
ממש כמו קרקעות שמאפשרות לירקות שאתם אוכלים לגדול, מי ים מכילים חומרי מזון שמאפשרים לפיטופלנקטון לגדול. פיטופלנקטון הם צמחים זעירים מיקרוסקופיים שחיים באזור שנקרא euphotic zone (האזור בפני השטח של האוקיינוס שמואר על ידי השמש). פיטופלנקטון זקוקים לאור ולחומרי מזון כדי לחיות. אוקיינוס מזין הוא אוקיינוס שיש בו מספיק חומרי מזון כדי לתמוך בחברת פיטופלנקטון יצרנית, כזאת עם ריבוי של פיטופלנקטון שגדלים מהר.
פיטופלנקטון חיוניים עבור שרשרות מזון ימיות. אם מספיק חומרי מזון זמינים עבור פיטופלנקטון, הצמחים המיקרוסקופיים האלה יכולים לתמוך במגוון של חיות ימיות. חברות פיטופלנקטון יצרניות תומכות, לכן, בחוות דיג, וכמעט מיליארד אנשים מסתמכים עליהן לקבלת מזון באופן יומיומי.
פיטופלנקטון גם מקררים את כדור הארץ על ידי ספיגת פחמן דו-חמצני כשהם גדלים ומבצעים פוטוסינתזה, ושואבים את הגז הזה החוצה מהאטמוספרה אל תוך האוקיינוס. כאשר פיטופלנקטון מתים, הפחמן הדו-חמצני שהם ספגו שוקע אל מעמקי האוקיינוס ועשוי להיקבר במשקעים [1]. לכן אזורים מזינים של האוקיינוס שתומכים בחברות פיטופלקנטון יצרניות עשויים לשאוב פחמן דו-חמצניהחוצה מהאטמוספרה, ולסייע לקירור של כדור הארץ המתחמם במהרה.
זו הסיבה לכך שאכפת לנו מחומרי מזון. על ידי תמיכה בחברות פיטופלנקטון יצרניות, חומרי מזון מהווים חלק חשוב במערכות אקולוגיות, בחוות דיג ובאקלים.
האם האוקיינוס הארקטי הוא אוקיינוס מזין?
לא כל מֵי הים זהים. בחלק מהאזורים באוקיינוס, למרות קבלת אור שמש רב עבור פוטוסינתזה, חומרי המזון הם מועטים והחיים דלילים. באזורים אחרים, חומרי מזון הם עשירים וחיים ימיים הם שופעים.
אנו יכולים לצפות ב“מִדְבָּרִים” וב“גינות” של האוקיינוס באמצעות לוויינים, שיכולים לאתר כמה הפיטופלנקטון יצרניים, בכל רחבי העולם. לוויינים עושים זאת על ידי מדידת שינויים קטנים בצבע של האור שמוחזר מהאוקיינוס [2]. לפיטופלנקטון יש פיגמנטים ייחודיים בתוך תאיהם שמשמשים לפוטוסינתזה. הפיגמנטים האלה משנים את צבע האור שמוחזר מהאוקיינוס ופונה חזרה אל החלל, מה שמאפשר ללוויינים לאתר שינויים בפיטופלנקטון. מחקרי לוויינים של האוקיינוס הארקטי הראו שבסך הכול האוקיינוס הארקטי הוא יצרני בהרבה אזורים (איור 1A). מה שאומר שמֵי האוקיינוס הארקטי הם מזינים.
- איור 1 - מדידות לוויין של ייצור פיטופלנקטון באוקיינוס הארקטי.
- (A) ייצור פיטופלנקטון ממוצע בין השנים 2003 ל-2013, עם אזורים יצרניים בירוק ובצהוב. אתם יכולים לראות שהרבה מקומות באוקיינוס הארקטי הם יצרניים. (B) השינויים בייצור הפיטופלנקטון בין שנה חמה יותר (2012) לשנה קרה יותר (2003). בעוד שישנם הרבה טלאים, עליות בייצור פיטופלנקטון (צבעים אדומים) היו שכיחות סביב לקצה של קרח הים (אזור לבן), אשר נמס במהרה ומעלה את כמות האור הזמין עבור פיטופלנקטון. אתם יכולים גם לראות שהאזור הזה בקרח הים קטן יותר ב-(A) מאשר ב-(B), בשל אובדן קרח הים מאז 2003.
שינויים אחרונים
ישנהּ אפשרות ממשית שהאוקיינוס הארקטי יהפוך יצרני יותר כאשר הוא יתחמם. כשקרח הים נמס, אור רב יותר נעשה זמין לתדלוק גדילת פיטופלנקטון. עם יותר פיטופלנקטון, האוקיינוס הארקטי יכול לתמוך ביותר דגים. הוא גם יכול לספוג יותר פחמן דו-חמצני, ואולי לסייע לשאוב חלק מהפחמן הדו-חמצני החוצה מהאטמוספרה שמתחממת במהירות.
למעשה, ייצור פיטופלנקטון גדל ב-30% במהלך העשורים האחרונים, עם עליות גדולות במקומות שבהם אובדן קרח הים היה הקיצוני ביותר (איור 1B). אולם מדענים לא יודעים אם העלייה בייצור פיטופלנקטון תמשיך. האבולוציה של ייצור פיטופלנקטון ארקטי תהיה תלויה באם מי הים ישארו מזינים. כדי לחזות כמה מזין יהיה האוקיינוס הארקטי בעתיד, עלינו להבין כיצד האוקיינוס הארקטי מקבל את חומרי המזון שלו. כדי לעשות זאת, עלינו לעזוב את האוקיינוס הארקטי.
השותפים של האוקיינוס הארקטי: האוקיינוסים הפסיפי והאטלנטי
אף על פי שהאוקיינוס הארקטי קטן, הוא נקודת פגישה חשובה של שני אוקיינוסים: האוקיינוס הארקטי והאוקיינוס הפסיפי (איור 2).
- איור 2 - מי ים פסיפיים (בצהוב) ומי ים אטלנטיים (בסגול) שולטים באזורים מסוימים של האוקיינוס הארקטי.
- אתם יכולים לראות את הגבול שבין מים הים הפסיפיים והאטלנטיים על ידי הקו השחור המלא. מי ים פסיפיים מזינים מאוד בהשוואה למי ים אטלנטיים, אז אתם יכולים לחשוב על האזורים שבצהוב כאזורים עשירים בחומרי מזון. חיצים מצביעים על תבנית סירקולציה בסיסית, כפי שנקבע על ידי הדמיית מודל האוקיינוס.
האוקיינוס הארקטי מקבל מי ים מהאוקיינוס הפסיפי דרך מֵצַר הים ברינג, שהוא פתח קטן ורדוד בין אלסקה לבין רוסיה. באותו הזמן, מי ים אטלנטיים זורמים לתוך האזור הארקטי שבין גרינלנד לסקנדינביה. מי ים פסיפיים שולטים באזור הארקטי המערבי ליד קנדה, בעוד שמי ים אטלנטיים שולטים באזור המזרחי ליד אירופה ורוסיה.
הבחנה בין זרימות פסיפית ואטלנטית חשובה מאחר שתכולת חומרי המזון של מי ים פסיפיים ואטלנטיים שונה במידה משמעותית. מי ים פסיפיים הם עשירים במזון, בעוד שמי ים אטלנטיים מכילים מעט חומרי מזון. לכן, ההשפעה היחסית של מי ים פסיפיים ואטלנטיים באזור הארקטי קובעת עד כמה המים מזינים, מה שקובע כמה פיטופלנקטון יהיו יצרניים שם.
והנה מגיע שינוי האקלים: קרב בין האוקיינוסים הפסיפי והאטלנטי
כיום, יותר מים נעים אל האוקיינוס הארקטי משני האוקיינוסים, הפסיפי והאטלנטי, כלומר יותר מים ארקטיים נדחפים החוצה [3, 4].
אם כן, מה זה אומר? ראשית, שהתכונות של מי ים ארקטיים משתנות במהרה. מהירות השינוי מאיימת לשנות את חברות הפיטופלנקטון, מה שיכול להשפיע על אורגניזמים עליונים יותר בשרשרת המזון, כולל יונקים ימיים, ואולי לגרום לארגון מחדש כולל של מערכות אקולוגיות ארקטיות.
שנית, אנו חושבים שהתחרות בין האוקיינוס הפסיפי והאטלנטי תקבע את היצרנות של פיטופלנקטון שחיים באזור הארקטי, ובסופו של דבר את סוגי החיות שיחיו שם. אם ההשפעה האטלנטית תמשיך לגדול, אז האוקיינוס הארקטי עלול שלא להיות יצרני, אפילו עם הרבה אור שמש והימסוּת קרח ים משמעותית. אולם אם ההשפעה הפסיפית תגדל ותעקוף את ההשפעה האטלנטית, אז האוקיינוס הארקטייכול להיות מזין ויצרני יותר.
אולם חשוב להבין שעלייה אפשרית בפיטופלנקטון באוקיינוס הארקטי לא גורמת להתחממות האקלים להיות חיובית. התחממות האקלים גורמת לשינויים אדירים בכל רחבי הביוספרה של כדור הארץ, שהאוקיינוס הארקטי הוא רק חלק קטן ממנה. עלייה במפלס הים ברחבי העולם יכולה להעתיק אנשים רבים מבתיהם, וחלק מהמערכות האקולוגיות עשויות להיהפך לפחות יצרניות, במיוחד באזורים טרופיים. העלייה הפוטנציאלית בכמויות הדגים ובספיגת פחמן דו-חמצני באוקיינוס הארקטי מהווה חלק קטן בלבד מהסיפור הגלובלי.
אז, כמה האוקיינוס הארקטי יהיה מזין בעתיד?
התשובה הקצרה היא שאיננו יודעים עדיין כמה האוקיינוס הארקטי יהיה מזין. אף על פי שמדענים משתמשים בלוויינים, בספינות ובמודלים ממוחשבים כדי לנטר את האוקיינוס הארקטי [3–5], עדיין קשה לחזות מה יקרה שם בעתיד, כתוצאה מהסיבוּכיוּת של מערכות פיזיקליות וביולוגיות. חוסר הוודאות הזה מקשה על חיזוי ההשלכות עבור מערכות אקולוגיות ארקטיות, על חוות הדיג שלו, ועל תרומתו להפחתת פחמן דו-חמצני באטמוספרה.
אולם, מה שכן ברור הוא שהאוקיינוס הארקטי משתנה במהרה, ושאספקת חומרי המזון מהאוקיינוסים השותפים שלו, הפסיפי והאטלנטי, נעשית חשובה בעת שקרח הים נמס.
מילון מונחים
גז חממה (Greenhouse Gas): ↑ גז שתורם להתחממות של כדור הארץ שידועה בשם ’אפקט החממה’, על ידי החזקת חום בתוך האטמוספרה של כדור הארץ.
פיטופלנקטון (Phytoplankton): ↑ אצות ימיות זעירות שמהוות את בסיס שרשרות המזון הימיות.
Euphotic Zone: ↑ החלק העליון של האוקיינוס שבו אור השמש זמין.
יצרני (Productive): ↑ היכולת לייצר כמויות גדולות של משהו. בהקשר לפיטופלנקטון, “יצרני” מתייחס לריכוזים גדולים של האורגזנימים האלה באזור מסוים.
פוטוסינתזה (Photosynthesis): ↑ תהליך של המרת אור שמש ופחמן דו-חמצני (CO2) לאנרגיה כימית בצורת סוכרים ופחמימות אחרות, כך שצמחים יוכלו לגדול.
פיגמנטים (Pigments): ↑ חומר הצביעה הטבעי של רקמה, במקרה הזה התרכובות שבתוך תאי פיטופלנקטון שסופגות אורכי גל מסוימים של האור לצורך פוטוסינתזה.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ Faust, J. C., März, C., and Henley, S. F. 2019. The carbon story of a melting Arctic. Front. Young Minds 7:136. doi: 10.3389/frym.2019.00136
[2] ↑ Behrenfeld, M. J., Boss, E., Siegel, D. A., and Shea, D. M. 2005. Carbon-based ocean productivity and phytoplankton physiology from space. Glob. Biogeochem. Cycles 19:1–14. doi: 10.1029/2004GB002299
[3] ↑ Oziel, L., Neukermans, G., Ardyna, M., Lancelot, C., Tison, J. L., Wassmann, P., et al. 2017. Role for Atlantic inflows and sea ice loss on shifting phytoplankton blooms in the Barents Sea. J. Geophys. Res. Ocean. 122:5121–39. doi: 10.1002/2016JC012582
[4] ↑ Woodgate, R. A. 2018. Increases in the Pacific inflow to the Arctic from 1990 to 2015, and insights into seasonal trends and driving mechanisms from year-round Bering Strait mooring data. Prog. Oceanogr. 160:124–54. doi: 10.1016/j.pocean.2017.12.007
[5] ↑ Arrigo, K. R., and van Dijken, G. L. 2015. Continued increases in Arctic Ocean primary production. Prog. Oceanogr. 136:60–70. doi: 10.1016/j.pocean.2015.05.002