المضخة البيولوجية وتصدير الكربون
من خلال تثبيت الكربون على السطح وإرسال جزء منه ليغوص في الأعماق، تدير الحياة البحرية مضخة على مستوى كوكبي تحافظ على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أقل بكثير مما سيكون عليه لولا ذلك.
Definition
المضخة البيولوجية هي مجموعة العمليات البيولوجية التي تنقل الكربون العضوي من سطح المحيط المضاء بالشمس إلى الأعماق، حيث يتم تخزينه بعيدًا عن الغلاف الجوي؛ وتصدير الكربون هو التدفق الهابط لهذه المادة العضوية خارج الطبقة السطحية.
Scope
يغطي هذا الموضوع إنتاج الجسيمات العضوية وغرقها، وعمليات التصدير وإعادة التمعدن عبر عمود الماء، وقياس تدفق تصدير الكربون، ودور هجرة العوالق الحيوانية وتجمعها، وضوابط وكفاءة المضخة البيولوجية وحساسيتها للمحيط المتغير.
Core questions
- ما هي نسبة الإنتاج الأولي السطحي الذي يتم تصديره إلى المحيط العميق؟
- كيف تتضاءل المادة العضوية الغارقة مع العمق من خلال إعادة التمعدن؟
- ما هي الأدوار التي يلعبها تجمع الجسيمات وهجرة العوالق الحيوانية في التصدير؟
- ما مدى كفاءة المضخة البيولوجية، وكيف يمكن أن تتغير مع الاحترار والتحمض؟
Key theories
- مضخات الأنسجة الرخوة والكربونات
- يؤدي غرق الكربون العضوي (الأنسجة الرخوة) إلى خفض الكربون السطحي وثاني أكسيد الكربون الجوي، بينما تعوضه جزئيًا المضخة المضادة للكربونات الناتجة عن تكوين الأصداف، ويحدد توازنهما التحكم البيولوجي الصافي في الكربون الجوي.
- عمق التصدير وإعادة التمعدن
- تُستهلك معظم المواد العضوية المصدرة وتُتنفس في عمود الماء العلوي، لذا فإن العمق الذي تتم فيه إعادة تمعدنها يحدد المدة التي يتم فيها عزل الكربون عن الغلاف الجوي.
Mechanisms
تثبت العوالق النباتية الكربون على السطح؛ ويغوص جزء منه على شكل تجمعات، وحبيبات برازية، وخلايا ميتة، وينتقل إلى الأسفل بواسطة العوالق الحيوانية المهاجرة. ومع سقوط الجسيمات، تقوم البكتيريا والحيوانات بتنفس معظم الكربون مرة أخرى إلى شكل مذاب في الأعماق الضحلة، بينما تصل النسبة الصغيرة المتبقية إلى المحيط العميق والرواسب، حيث يمكن تخزينها لقرون إلى آلاف السنين.
Clinical relevance
تعد المضخة البيولوجية عامل تحكم رئيسي في ثاني أكسيد الكربون الجوي وبالتالي المناخ؛ فهمها وقياسها أمر أساسي للتنبؤ ببالوعة الكربون في المحيط ولتقييم استراتيجيات إزالة ثاني أكسيد الكربون البحرية المقترحة مثل تخصيب المحيط.
History
تجسد المفهوم في الثمانينيات عندما ميز فولك وهوفرت بين مضخات الذوبان والمضخات البيولوجية في المحيط وكميا أدوارهما في تغير ثاني أكسيد الكربون بين الفترات الجليدية والدافئة، مما حفز عقودًا من قياسات التدفق ونقاش تخصيب الحديد الذي أثاره مارتن.
Key figures
- Tyler Volk
- Wallace Broecker
- John Martin
Related topics
Seminal works
- sarmientoGruber2006
- volkHoffert1985
Frequently asked questions
- لماذا تسمى مضخة؟
- مثل المضخة الميكانيكية التي تحرك السوائل عكس التدرج، تحرك الحياة البحرية الكربون باستمرار من السطح إلى المحيط العميق، مما يحافظ على اختلاف في تركيز الكربون بين الاثنين يقلل من ثاني أكسيد الكربون الجوي.
- هل يمكن أن يؤدي تعزيز المضخة البيولوجية إلى مكافحة تغير المناخ؟
- تهدف المقترحات مثل تخصيب المحيط بالحديد إلى تعزيز تصدير الكربون، لكن كمية العزل وديمومته غير مؤكدة وهناك مخاطر بيئية، لذا تظل هذه الأساليب محل جدل علمي.