گروه منابع دریایی – سیدعمران طباطبایی – سال های متمادی است که دانشمندان به طور معمول غلظت اکسیژن در اقیانوس ها را اندازه گیری می کنند. با این حال، با افزایش نگرانی‌ها در مورد تغییرات آب و هوایی، این پارامتر ناگهان به یک موضوع داغ تبدیل شده است. اکسیژن محلول در اقیانوس، یک سیستم هشدار اولیه حساس برای روند تغییرات آب و هوایی ایجاد می کند. برای سال های آتی، پیش بینی می شود که استقرار گسترده حسگرهای اکسیژن، نشان دهنده تجدید حیات این پارامتر خواهد بود. سواحل، استفاده پایدار از منابع دریایی را میسر ساخته اما برای آینده شیلات در جهان باید برنامه ریزی کرد چرا که در حال نابودی است.
به گزارش روزنامه دریایی سرآمد، دی اکسید کربن که در مقادیر نسبتاً کمی در جو وجود دارد، هم یک ماده حیاتی برای گیاهان و هم یک گاز تهدید کننده آب و هوا است. از سوی دیگر، اکسیژن نه تنها جزء اصلی جو زمین است بلکه فراوان ترین عنصر شیمیایی روی زمین است. ظهور اکسیژن در جو زمین نتیجه یک مدل موفقیت بیولوژیکی، فتوسنتز است که به گیاهان و باکتری ها کمک می کند تا مواد معدنی مانند دی اکسید کربن و آب را به زیست توده تبدیل کنند. اکسیژن توسط این فرآیند تولید شده و همچنان ادامه دارد. زیست توده تولید شده، به نوبه خود، پایه تغذیه ای برای مصرف کنندگان، اعم از باکتری، حیوان یا انسان است. این مصرف کنندگان نمی توانند مانند گیاهان، انرژی مورد نیاز خود را از نور خورشید دریافت کنند بلکه باید آن را با سوزاندن زیست توده، فرآیندی که اکسیژن مصرف می کند، به دست آورند. بنابراین اکسیژن اتمسفر، در سیاره زمین، یک محصول بوده و همچنین اکسیر حیات هم هست.
جانوران دریایی، به روش های مختلفی به کمبود اکسیژن واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال، بسیاری از گونه های حلزون نسبت به ماهی یا خرچنگ می توانند سطوح اکسیژن کمتری را تحمل کنند.
نا گفته نماند، برخی سخت پوستان می توانند غلظت اکسیژن بسیار کمتری را نسبت به سایرین تحمل کنند.
درست مانند خشکی، گیاهان و باکتری های فعال فتوسنتزی در اقیانوس نیز وجود دارند که تولید کنندگان اولیه اکسیژن هستند. آنها سالانه تقریباً به همان میزان اکسیژن تولید کرده و به اندازه تمام گیاهان زمینی با هم کربن را ثابت نگه می دارند.
تولید اکسیژن فتوسنتزی، تنها تا عمق حدود 100 متر گسترش یافته و به دلیل لایه بندی چگالی پایدار اقیانوس، تا حد زیادی از حجم عظیم زیرین اقیانوس جدا شده است. علاوه بر این، بیشتر اکسیژن تولید شده توسط تولید کنندگان اولیه در مدت زمان کوتاهی به اتمسفر می گریزد و در نتیجه به غنی سازی اکسیژن در ستون آب عمیق، کمکی نمی کند. این به این دلیل است که آب نزدیک به سطح، معمولاً با اکسیژن جو، اشباع شده است و بنابراین نمی تواند اکسیژن اضافی حاصل از تولید بیولوژیکی را ذخیره کند. اکسیژن در آب های سطحی از طریق تماس با جو، وارد اقیانوس می شود. سپس از آنجا از طریق فرورفتن و گردش توده های آب به اعماق بیشتری می رسد. اینها به نوبه خود فرآیندهای پویایی هستند که به شدت تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار دارند.
گروه‌های مختلف موجودات دریایی به کمبود اکسیژن به روش های کاملاً متفاوتی واکنش نشان می دهند زیرا به دلیل طیف گسترده ای از سطوح تحمل جانوران دریایی مختلف در برابر شرایط ضعیف اکسیژن است. به عنوان مثال، سخت پوستان و ماهی ها معمولاً به غلظت اکسیژن بالاتری نسبت به صدف ها یا حلزون ها نیاز دارند. با این حال، بزرگترین مناطق حداقل اکسیژن اقیانوسی، به دلیل غلظت بسیار پایین آنها، باید در درجه اول به عنوان مناطق مرده طبیعی برای موجودات بالاتر دیده شوند و به هیچ وجه توسط انسان ایجاد نمی شوند.
مناطق دریایی با کمبود اکسیژن کاملاً طبیعی هستند. این مناطق عمدتاً در عرض های جغرافیایی میانی در سمت های غربی قاره ها قرار دارند. در این محل ها مخلوط آب های گرم سطحی با آب های عمیق سرد بسیار کم بوده بنابراین اکسیژن زیادی به اعماق بیشتر نفوذ نمی کند. علاوه بر این، بهره وری زیستی بالا و مقادیر زیادی از زیست توده غرق شده در این محل ها منجر به مصرف اکسیژن قوی در عمق، به ویژه بین 100 تا 1000 متر می شود.
توزیع اکسیژن در اقیانوس هم به فرآیندهای بیولوژیکی مانند تنفس موجودات و هم به فرآیندهای فیزیکی مانند جریان بستگی دارد. بنابراین تغییرات در هر یک از این فرآیندها باید منجر به تغییر در توزیع اکسیژن شود. در واقع، اکسیژن محلول را می توان به عنوان نوعی سیستم هشدار اولیه حساس برای تغییرات جهانی اقلیم در اقیانوس ها در نظر گرفت. مطالعات علمی محققان نشان می دهد که این سیستم هشدار اولیه می تواند کاهش مورد انتظار در انتقال اکسیژن از جو به اقیانوس را که توسط جریان جهانی و فرآیندهای اختلاط انجام می شود و همچنین تغییرات احتمالی در جوامع زیست دریایی را تشخیص دهد که این دانش منجر به تجدید حیات اکسیژن در زمینه تحقیقات جهانی دریایی شده است.
در اقیانوس شناسی، دانشمندان اعتقاد دارند اکسیژن محلول، یک پارامتر اندازه گیری مهم برای بیش از صد سال است.
تلاش های تحقیقاتی پژوهشگران باعث گردیده کاهش غلظت اکسیژن برای تقریباً تمام حوضه های اقیانوسی ثبت گردد. این روندها، تا حدی، نسبتاً ضعیف هستند و عمدتاً به توده های آب در 2000 متری بالای اقیانوس محدود می شوند. بنابراین، هنوز هیچ تصویر کاملاً منسجمی از مطالعات فردی به دست نیامده است. با این حال، اکثر مطالعات، روند کاهش غلظت اکسیژن را نشان می دهند. این روند به خوبی با گسترش و تشدید مناطق حداقل اکسیژن طبیعی، آن مناطقی که برای ارگانیسم های بالاتر کشنده هستند، مطابقت دارد. اگر اکسیژن به زیر مقادیر آستانه معین برسد، آب برای موجودات بالاتر نا مناسب می شود. موجودات بی تحرک و چسبیده می میرند. علاوه بر این، کمبود اکسیژن منجر به تغییرات عمده در واکنش های بیو ژئو شیمیایی و چرخه های عنصری در اقیانوس می‌شود.سطح اکسیژن بر فرآیندهای ژئو شیمیایی در رسوبات تأثیر می‌گذارد و مهمتر از همه، فرآیندهای متابولیسم باکتریایی را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد، که تحت شرایط اکسیژن تغییر یافته، می تواند به طور چشمگیری تغییر کند. امروزه نمی توان به طور کامل پیش بینی کرد که این تغییرات در نهایت چه عواقبی خواهد داشت. در برخی موارد حتی نمی‌توان با قاطعیت گفت که آیا تغییرات آب و هوایی باعث گرم شدن مداوم یا شاید حتی خنک شدن یک محل می شود یا خیر. اما این احتمال وجود دارد که اثرات قابل توجه حاصل از آن در یک دوره زمانی طولانی، صدها یا هزاران سال ادامه یابد.
با این حال، حتی امروزه، تغییرات آب و هوایی، شروع به ایجاد تغییراتی در محتوای اکسیژن اقیانوس ها می کند که می تواند اثرات منفی داشته باشد. برای اولین بار در سال‌های اخیر، وضعیت بسیار کم اکسیژن در اغلب سواحل جهان مانند سواحل منطقه اورگان در ایالات متحده ایجاد شده که منجر به مرگ و میر دسته جمعی خرچنگ ها و ماهی ها شده است. این منطقه، از اقیانوس باز سرچشمه می گیرد و طبق گفته دانشمندان می توان آن را به تغییرات آب و هوا نسبت داد. بادهای غالب در این سواحل، جهت و شدت را تغییر و در نتیجه آن، احتمالاً جریان های اقیانوسی را تغییر داده است. محققان بر این باورند که این تغییر باعث شده که آب فاقد اکسیژن از اعماق بیشتر به سمت آب های سطحی بالایی جریان یابد.
طبق محاسبات اندیشمندان که اثرات تغییرات آب و هوایی را بررسی می کنند، تقریباً همگی آنها کاهش اکسیژن را در بخش های عمده اقیانوس پیش بینی می کنند، که با مشاهدات موجود در مورد کاهش اکسیژن موافق و یکسان است و وضع زندگی آینده بشر را به خطر می اندازد و نشانه هایی وجود دارد که از دست دادن تدریجی اکسیژن در اقیانوس ها موضوع بسیار مهمی است که احتمالاً پیامدهای اجتماعی و اقتصادی نیز داشته و باید فوراً به آن رسیدگی کرد.
علاوه بر این، به درک بهتر اثرات تغییرات آب و هوایی جهانی بر اقیانوس ها کمک قابل توجهی خواهد کرد. در سال های اخیر تحقیقات دریایی به این موضوع با قوت بیشتری پرداخته و برنامه ها و پروژه های تحقیقاتی مناسبی را ایجاد کرده است. با این حال، اندازه گیری کامل اقیانوس های بسیار متغیر از نظر زمانی و مکانی در کلیت آنها دشوار است و برای نتیجه گیری قابل اعتماد، ابزارهای کلاسیک تحقیقات دریایی مانند کشتی ها و نمونه برداری از آب کافی نیستند.
امروزه از ربات های اندازه گیری غوطه ور که به طور کاملاً مستقل در اقیانوس بسته به مدل، حرکت می کنند و معمولاً 2000 متر بالای ستون آب را هر 10 روز اندازه گیری می کنند. پس از سطح بندی، داده ها توسط ماهواره به مرکز داده منتقل می شوند.
آنها با هم یک رصد خانه خود مختار در سراسر جهان را تشکیل می دهند که توسط 30 کشور اداره می شود.
تاکنون از این رصدخانه فقط در مقیاس کوچک برای اندازه گیری اکسیژن استفاده می شد. اما یک فناوری حسگر جدید برای اندازه گیری اکسیژن ایجاد شده است که می تواند روی این ربات ها مستقر شود. این فناوری جدید انگیزه جدیدی به جمع آوری داده ها در مورد تغییر پذیری توزیع اکسیژن اقیانوسی می دهد.
استفاده بیش از اندازه از منابع دریایی که توسط بشر به عناوین مختلف مانند ماهیگیری غیر مجاز و بیش از حد انجام می گیرد، چرخه اقیانوس را بهم ریخته، که اگر انسان ها نبودند این چرخه که بصورت کاملاً سیستماتیک طراحی شده بود، خود را بهبود می بخشید و اصلاح می کرد. اما بشر با ماهیگیری بیش از حد، استخراج نفت و گاز از دریا، بهم زدن لایه اوزون توانسته این منبع سرشار از زندگی را نابود کند.
به گزارش روزنامه دریایی سرآمد، دی اکسید کربن که در مقادیر نسبتاً کمی در جو وجود دارد، هم یک ماده حیاتی برای گیاهان و هم یک گاز تهدید کننده آب و هوا است. از سوی دیگر، اکسیژن نه تنها جزء اصلی جو زمین است بلکه فراوان ترین عنصر شیمیایی روی زمین است. ظهور اکسیژن در جو زمین نتیجه یک مدل موفقیت بیولوژیکی، فتوسنتز است که به گیاهان و باکتری ها کمک می کند تا مواد معدنی مانند دی اکسید کربن و آب را به زیست توده تبدیل کنند. اکسیژن توسط این فرآیند تولید شده و همچنان ادامه دارد. زیست توده تولید شده، به نوبه خود، پایه تغذیه ای برای مصرف کنندگان، اعم از باکتری، حیوان یا انسان است. این مصرف کنندگان نمی توانند مانند گیاهان، انرژی مورد نیاز خود را از نور خورشید دریافت کنند بلکه باید آن را با سوزاندن زیست توده، فرآیندی که اکسیژن مصرف می کند، به دست آورند. بنابراین اکسیژن اتمسفر، در سیاره زمین، یک محصول بوده و همچنین اکسیر حیات هم هست.
جانوران دریایی، به روش های مختلفی به کمبود اکسیژن واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال، بسیاری از گونه های حلزون نسبت به ماهی یا خرچنگ می توانند سطوح اکسیژن کمتری را تحمل کنند.
نا گفته نماند، برخی سخت پوستان می توانند غلظت اکسیژن بسیار کمتری را نسبت به سایرین تحمل کنند.
درست مانند خشکی، گیاهان و باکتری های فعال فتوسنتزی در اقیانوس نیز وجود دارند که تولید کنندگان اولیه اکسیژن هستند. آنها سالانه تقریباً به همان میزان اکسیژن تولید کرده و به اندازه تمام گیاهان زمینی با هم کربن را ثابت نگه می دارند.
تولید اکسیژن فتوسنتزی، تنها تا عمق حدود 100 متر گسترش یافته و به دلیل لایه بندی چگالی پایدار اقیانوس، تا حد زیادی از حجم عظیم زیرین اقیانوس جدا شده است. علاوه بر این، بیشتر اکسیژن تولید شده توسط تولید کنندگان اولیه در مدت زمان کوتاهی به اتمسفر می گریزد و در نتیجه به غنی سازی اکسیژن در ستون آب عمیق، کمکی نمی کند. این به این دلیل است که آب نزدیک به سطح، معمولاً با اکسیژن جو، اشباع شده است و بنابراین نمی تواند اکسیژن اضافی حاصل از تولید بیولوژیکی را ذخیره کند. اکسیژن در آب های سطحی از طریق تماس با جو، وارد اقیانوس می شود. سپس از آنجا از طریق فرورفتن و گردش توده های آب به اعماق بیشتری می رسد. اینها به نوبه خود فرآیندهای پویایی هستند که به شدت تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار دارند.
گروه‌های مختلف موجودات دریایی به کمبود اکسیژن به روش های کاملاً متفاوتی واکنش نشان می دهند زیرا به دلیل طیف گسترده ای از سطوح تحمل جانوران دریایی مختلف در برابر شرایط ضعیف اکسیژن است. به عنوان مثال، سخت پوستان و ماهی ها معمولاً به غلظت اکسیژن بالاتری نسبت به صدف ها یا حلزون ها نیاز دارند. با این حال، بزرگترین مناطق حداقل اکسیژن اقیانوسی، به دلیل غلظت بسیار پایین آنها، باید در درجه اول به عنوان مناطق مرده طبیعی برای موجودات بالاتر دیده شوند و به هیچ وجه توسط انسان ایجاد نمی شوند.
مناطق دریایی با کمبود اکسیژن کاملاً طبیعی هستند. این مناطق عمدتاً در عرض های جغرافیایی میانی در سمت های غربی قاره ها قرار دارند. در این محل ها مخلوط آب های گرم سطحی با آب های عمیق سرد بسیار کم بوده بنابراین اکسیژن زیادی به اعماق بیشتر نفوذ نمی کند. علاوه بر این، بهره وری زیستی بالا و مقادیر زیادی از زیست توده غرق شده در این محل ها منجر به مصرف اکسیژن قوی در عمق، به ویژه بین 100 تا 1000 متر می شود.
توزیع اکسیژن در اقیانوس هم به فرآیندهای بیولوژیکی مانند تنفس موجودات و هم به فرآیندهای فیزیکی مانند جریان بستگی دارد. بنابراین تغییرات در هر یک از این فرآیندها باید منجر به تغییر در توزیع اکسیژن شود. در واقع، اکسیژن محلول را می توان به عنوان نوعی سیستم هشدار اولیه حساس برای تغییرات جهانی اقلیم در اقیانوس ها در نظر گرفت. مطالعات علمی محققان نشان می دهد که این سیستم هشدار اولیه می تواند کاهش مورد انتظار در انتقال اکسیژن از جو به اقیانوس را که توسط جریان جهانی و فرآیندهای اختلاط انجام می شود و همچنین تغییرات احتمالی در جوامع زیست دریایی را تشخیص دهد که این دانش منجر به تجدید حیات اکسیژن در زمینه تحقیقات جهانی دریایی شده است.
در اقیانوس شناسی، دانشمندان اعتقاد دارند اکسیژن محلول، یک پارامتر اندازه گیری مهم برای بیش از صد سال است.
تلاش های تحقیقاتی پژوهشگران باعث گردیده کاهش غلظت اکسیژن برای تقریباً تمام حوضه های اقیانوسی ثبت گردد. این روندها، تا حدی، نسبتاً ضعیف هستند و عمدتاً به توده های آب در 2000 متری بالای اقیانوس محدود می شوند. بنابراین، هنوز هیچ تصویر کاملاً منسجمی از مطالعات فردی به دست نیامده است. با این حال، اکثر مطالعات، روند کاهش غلظت اکسیژن را نشان می دهند. این روند به خوبی با گسترش و تشدید مناطق حداقل اکسیژن طبیعی، آن مناطقی که برای ارگانیسم های بالاتر کشنده هستند، مطابقت دارد. اگر اکسیژن به زیر مقادیر آستانه معین برسد، آب برای موجودات بالاتر نا مناسب می شود. موجودات بی تحرک و چسبیده می میرند. علاوه بر این، کمبود اکسیژن منجر به تغییرات عمده در واکنش های بیو ژئو شیمیایی و چرخه های عنصری در اقیانوس می‌شود.سطح اکسیژن بر فرآیندهای ژئو شیمیایی در رسوبات تأثیر می‌گذارد و مهمتر از همه، فرآیندهای متابولیسم باکتریایی را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد، که تحت شرایط اکسیژن تغییر یافته، می تواند به طور چشمگیری تغییر کند. امروزه نمی توان به طور کامل پیش بینی کرد که این تغییرات در نهایت چه عواقبی خواهد داشت. در برخی موارد حتی نمی‌توان با قاطعیت گفت که آیا تغییرات آب و هوایی باعث گرم شدن مداوم یا شاید حتی خنک شدن یک محل می شود یا خیر. اما این احتمال وجود دارد که اثرات قابل توجه حاصل از آن در یک دوره زمانی طولانی، صدها یا هزاران سال ادامه یابد.
با این حال، حتی امروزه، تغییرات آب و هوایی، شروع به ایجاد تغییراتی در محتوای اکسیژن اقیانوس ها می کند که می تواند اثرات منفی داشته باشد. برای اولین بار در سال‌های اخیر، وضعیت بسیار کم اکسیژن در اغلب سواحل جهان مانند سواحل منطقه اورگان در ایالات متحده ایجاد شده که منجر به مرگ و میر دسته جمعی خرچنگ ها و ماهی ها شده است. این منطقه، از اقیانوس باز سرچشمه می گیرد و طبق گفته دانشمندان می توان آن را به تغییرات آب و هوا نسبت داد. بادهای غالب در این سواحل، جهت و شدت را تغییر و در نتیجه آن، احتمالاً جریان های اقیانوسی را تغییر داده است. محققان بر این باورند که این تغییر باعث شده که آب فاقد اکسیژن از اعماق بیشتر به سمت آب های سطحی بالایی جریان یابد.
طبق محاسبات اندیشمندان که اثرات تغییرات آب و هوایی را بررسی می کنند، تقریباً همگی آنها کاهش اکسیژن را در بخش های عمده اقیانوس پیش بینی می کنند، که با مشاهدات موجود در مورد کاهش اکسیژن موافق و یکسان است و وضع زندگی آینده بشر را به خطر می اندازد و نشانه هایی وجود دارد که از دست دادن تدریجی اکسیژن در اقیانوس ها موضوع بسیار مهمی است که احتمالاً پیامدهای اجتماعی و اقتصادی نیز داشته و باید فوراً به آن رسیدگی کرد.
علاوه بر این، به درک بهتر اثرات تغییرات آب و هوایی جهانی بر اقیانوس ها کمک قابل توجهی خواهد کرد. در سال های اخیر تحقیقات دریایی به این موضوع با قوت بیشتری پرداخته و برنامه ها و پروژه های تحقیقاتی مناسبی را ایجاد کرده است. با این حال، اندازه گیری کامل اقیانوس های بسیار متغیر از نظر زمانی و مکانی در کلیت آنها دشوار است و برای نتیجه گیری قابل اعتماد، ابزارهای کلاسیک تحقیقات دریایی مانند کشتی ها و نمونه برداری از آب کافی نیستند.
امروزه از ربات های اندازه گیری غوطه ور که به طور کاملاً مستقل در اقیانوس بسته به مدل، حرکت می کنند و معمولاً 2000 متر بالای ستون آب را هر 10 روز اندازه گیری می کنند. پس از سطح بندی، داده ها توسط ماهواره به مرکز داده منتقل می شوند.
آنها با هم یک رصد خانه خود مختار در سراسر جهان را تشکیل می دهند که توسط 30 کشور اداره می شود.
تاکنون از این رصدخانه فقط در مقیاس کوچک برای اندازه گیری اکسیژن استفاده می شد. اما یک فناوری حسگر جدید برای اندازه گیری اکسیژن ایجاد شده است که می تواند روی این ربات ها مستقر شود. این فناوری جدید انگیزه جدیدی به جمع آوری داده ها در مورد تغییر پذیری توزیع اکسیژن اقیانوسی می دهد.
استفاده بیش از اندازه از منابع دریایی که توسط بشر به عناوین مختلف مانند ماهیگیری غیر مجاز و بیش از حد انجام می گیرد، چرخه اقیانوس را بهم ریخته، که اگر انسان ها نبودند این چرخه که بصورت کاملاً سیستماتیک طراحی شده بود، خود را بهبود می بخشید و اصلاح می کرد. اما بشر با ماهیگیری بیش از حد، استخراج نفت و گاز از دریا، بهم زدن لایه اوزون توانسته این منبع سرشار از زندگی را نابود کند.
بازنشر مرین‌پرس به نقل از اقتصاد سرآمد
