الإنتاج الأولي البحري والعوالق
العوالق النباتية المنجرفة، غير المرئية بشكل فردي ولكنها هائلة في مجموعها، تقوم بنحو نصف عملية التمثيل الضوئي على الأرض، محولةً ضوء الشمس والمغذيات إلى مادة عضوية تغذي جميع أشكال الحياة في البحر تقريبًا.
Definition
الإنتاج الأولي البحري هو تخليق المادة العضوية من ثاني أكسيد الكربون بواسطة الكائنات الحية القادرة على التمثيل الضوئي في البحر؛ والعوالق هي الكائنات الحية المنجرفة — العوالق النباتية، والعوالق الحيوانية، والميكروبات — التي تقوم بهذا الإنتاج وتستهلكه.
Scope
يغطي هذا الموضوع العوالق النباتية الضوئية والعوالق الحيوانية التي تتغذى عليها، وقياس الإنتاج الأولي، وضوابط الضوء والمغذيات على الإنتاجية، والديناميكيات الموسمية لازدهار العوالق، ومجموعات العوالق الرئيسية وأدوارها البيئية.
Core questions
- ما هي الكائنات الحية التي تقوم بالإنتاج الأولي في المحيط، وكيف يُقاس؟
- كيف يحدد توفر الضوء والمغذيات معدل وموقع الإنتاج؟
- ما الذي يحفز وينهي ازدهار العوالق النباتية الموسمي؟
- كيف يشكل رعي العوالق الحيوانية والحلقة الميكروبية مصير الإنتاج الأولي؟
Key theories
- فرضية العمق الحرج
- يتطور ازدهار العوالق النباتية عندما يصبح عمق الطبقة المختلطة ضحلًا بحيث يتجاوز متوسط الضوء عبر الطبقة المختلطة المستوى الذي يوازن فيه التمثيل الضوئي التنفس، مما يربط فيزياء عمود الماء بتوقيت الازدهار.
- محدودية الضوء والمغذيات
- الإنتاج محدود بشكل مشترك بالضوء، الذي يتناقص مع العمق، وبالمغذيات، التي تزداد مع العمق، مما يحصر معظم الإنتاج في طبقة مضاءة بالشمس تعتمد إنتاجيتها على إعادة إمداد المغذيات.
Mechanisms
تستخدم العوالق النباتية في المنطقة المضاءة ضوء الشمس لتثبيت ثاني أكسيد الكربون والمغذيات في مادة عضوية؛ ويُحد نموها حيث يكون الضوء شحيحًا في الأعماق أو المغذيات شحيحة على السطح. يؤدي الاحترار الموسمي وانخفاض الاختلاط إلى احتجاز الخلايا في الطبقة المضاءة، مما يؤدي إلى ازدهار العوالق الذي يتوقف لاحقًا بسبب استنفاد المغذيات ورعي العوالق الحيوانية.
Clinical relevance
يحدد الإنتاج الأولي إنتاجية مصايد الأسماك وقوة بالوعة الكربون في المحيط، بينما تُعد التحولات في مجتمعات العوالق وتوقيت الازدهار مؤشرات حساسة لتغير المناخ؛ وتشكل ازدهارات الطحالب الضارة بين بعض العوالق مخاطر على صحة الإنسان وتربية الأحياء المائية.
History
أرست إحصاءات هينسن الكمية للعوالق في ثمانينيات القرن التاسع عشر دراسة إنتاجية المحيطات؛ وربطت نظرية سفيردروب لعام 1953 حول العمق الحرج بداية الازدهار بالاختلاط والضوء، ومكنت استشعارات الألوان المحيطية عبر الأقمار الصناعية منذ ثمانينيات القرن الماضي من إعداد أول خرائط عالمية للإنتاج الأولي البحري.
Key figures
- Harald Sverdrup
- Gordon Riley
- Paul Falkowski
Related topics
Seminal works
- millerWheeler2012
- falkowskiRaven2007
Frequently asked questions
- ما مقدار التمثيل الضوئي الذي يحدث في المحيط على الأرض؟
- تمثل العوالق النباتية البحرية ما يقرب من نصف الإنتاج الأولي الصافي العالمي، وهو ما يعادل جميع النباتات البرية مجتمعة، على الرغم من أنها تشكل جزءًا ضئيلًا فقط من الكتلة الحيوية الضوئية للكوكب.
- لماذا يحدث ازدهار العوالق النباتية في الربيع؟
- مع انخفاض الاختلاط الرأسي في الربيع، تبقى العوالق النباتية داخل الطبقة السطحية المضاءة بالشمس لفترة كافية لتنمو بشكل أسرع مما تفقده، مما يؤدي إلى زيادة سريعة في وفرتها.