علماء يكتشفون "حياة غامضة" تحت جليد القطب الشمالي

اكتشف باحثون من جامعة كوبنهاغن في الدانمارك ظاهرة غريبة تحت الجليد البحري في القطب الشمالي، ترسم صورة لمحيط قطبي أكثر ديناميكية بيولوجيا وأقل استحالة مما كان يعتقد سابقا.ونشر الباحثون دراستهم في دورية " كومينيكيشنز إيرث آند إنفيرونمنت"، وتوصلوا فيها إلى وجود مجتمعات غير متوقعة، من الميكروبات قادرة على "تثبيت" النيتروجين، أي تحويل غاز النيتروجين الخامل المذاب في مياه البحر إلى أمونيوم ذي فائدة بيولوجية، وتعيش هذه الكائنات الدقيقة تحت الجليد القطبي السميك وعلى طول حوافه الذائبة.مولّد نيتروجين خفي تحت الجليديشكّل غاز النيتروجين ما يقرب من 78% من الغلاف الجوي للأرض، لكن النباتات والطحالب والحيوانات لا تستطيع استخدامه بهذه الصورة، فهي تعتمد على ميكروبات متخصصة تسمى مثبتات النيتروجين، والتي تحول غاز النيتروجين إلى أمونيوم، الذي يغذي عمليات النمو في جميع أنحاء النظم البيئية.ولعقود خلت، كان الاعتقاد السائد أن وجود مثل هذه الأشكال الأولية من الحياة في ظروف مظلمة وباردة مثل الجليد الشمالي مستحيل، ويقتصر على مياه المحيطات الاستوائية الدافئة، حيث يناسب انخفاض الأكسجين ووفرة الضوء وظائفها الحيوية، وأن القطب المتجمد الشمالي والمغطى بالجليد شديد الظلام والبرودة غني بالأكسجين لدرجة تجعل تثبيت النيتروجين غير ذي أهمية تذكر.قام فريق دولي بقيادة باحثين من جامعة كوبنهاغن، بالتعاون مع باحثين من معاهد أوروبية، بأخذ عينات من 13 موقعا في جميع أنحاء المحيط المتجمد الشمالي الأوسط والقطب الشمالي الأوراسي، بما في ذلك مواقع تضم طبقات جليدية متعددة السنوات وعلى طول المنطقة الجليدية الهامشية حيث يذوب الجليد البحري.وكشفت قياساتهم عن تثبيت نشط للنيتروجين في المياه تحت الجليد البحري، خاصة عند حافة الجليد المتراجع، وفي تلك المناطق الحدودية، ارتفعت معدلات التثبيت من أقل من مستوى الكشف إلى عدة نانومولات من النيتروجين المثبت لكل لتر يوميا، وهو ما يرتبط بازدهار العوالق النباتية على حافة الجليد.ميكروبات غير تقليدية تقوم بالمهمةالأمر الأكثر إثارة للدهشة في هذه الدراسة ليس فقط مكان تثبيت النيتروجين، بل هوية الكائنات الحية التي تقوم به. إعلان وفي معظم المحيطات على خطوط العرض المنخفضة، تهيمن البكتيريا الزرقاء، وهي بكتيريا مجهرية تقوم بعملية التمثيل الضوئي، على عمليّة تثبيت النيتروجين، أما في القطب الشمالي، فقد وجدت الدراسة الجديدة أن مجموعة مختلفة تماما من البكتيريا هي المسؤولة عن ذلك، وهي الكائنات المثبتة للنيتروجين غير الزرقاء.ولا تقوم هذه البكتيريا بعملية التمثيل الضوئي، بل يبدو أنها تعيش على المواد العضوية الذائبة التي تطلقها الطحالب والكائنات الحية الأخرى، بينما تعيد النيتروجين المثبَّت حديثا إلى الماء.تظهر التحليلات الجينية أن هذه المجتمعات من الكائنات المثبِتة للنيتروجين غير الزرقاء تحمل الجينات الرئيسية اللازمة لتثبيت النيتروجين، ويتطابق توزيعها تطابقا كبيرا مع أماكن قياس الباحثين للتثبيت في عمود الماء، ويشير هذا النمط بقوة إلى أنها مصدر مهم وغير معروف سابقا للنيتروجين الجديد في المحيط القطبي.انحسار الجليد قد يعني زيادة الطحالبيعدّ انحسار الجليد البحري في المحيط المتجمد الشمالي كارثة بيئية بكل المقاييس، لكن من المفارقات أن ذوبان الجليد قد يغذي أيضا الطحالب التي تعد محركا للسلاسل الغذائية في القطب الشمالي.قاس الباحثون أعلى معدلات تثبيت النيتروجين عند حافة الجليد، حيث يذوب الجليد بكثافة، ورغم قدرة البكتيريا على تثبيت النيتروجين تحت الجليد، فإن هذه العملية أسهل بالنسبة لها على طول حافته، لذا، ومع انحسار الجليد البحري وتوسع منطقة الذوبان، يتوقع إضافة كميات أكبر من النيتروجين عبر عملية تثبيت النيتروجين.وغالبا ما يكون المحيط المتجمد الشمالي محدودا بنقص النيتروجين، إذ لا يتوفر منه ما يكفي في صورة قابلة للاستخدام لدعم نمو الطحالب بشكل كامل، لذا فإن أي مصدر إضافي للنيتروجين من شأنه أن يعزز الإنتاج الأولي، أي عملية التمثيل الضوئي للطحالب التي تشكل قاعدة السلسلة الغذائية.ونظرا لأن أعلى معدلات تثبيت النيتروجين تحدث بالقرب من حافة الجليد، فإن التراجع المستمر للجليد البحري مع ارتفاع درجة حرارة المناخ قد يوسع فعليا المنطقة التي تعمل فيها هذه الكائنات الدقيقة، ومع اتساع منطقة الذوبان الموسمية فقد تضخ كميات أكبر من النيتروجين إلى المياه السطحية بواسطة الملوثات غير النيتروجينية، مما يغذي ازدهارا أكبر أو أطول أمدا للطحالب.والطحالب تستهلكها العوالق الحيوانية الصغيرة، مثل القشريات العالقة التي تصبح بدورها غذاء للأسماك وغيرها من المفترسات، ويشير مؤلفو الدراسة إلى أن مصدر النيتروجين الخفي هذا يرجح أنه يقوي السلسلة الغذائية القطبية الشمالية بأكملها، بدءا من العوالق المجهرية وصولا إلى الأسماك ذات الأهمية التجارية.زيادة محتملة في امتصاص الكربونولا يعني ازدياد الطحالب زيادة الغذاء فحسب، بل يعني أيضا زيادة امتصاص الكربون، فمع نمو الطحالب، تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وعندما تغوص هذه الكتلة الحيوية إلى أعماق المياه، يمكنها تخزين جزء من هذا الكربون بعيدا عن الغلاف الجوي لفترات طويلة.ويشير الباحثون إلى أن تثبيت النيتروجين المكتشف حديثا تحت جليد القطب الشمالي، على المستوى الإقليمي على الأقل، قد يعزز هذه المضخة البيولوجية للكربون، محولا أجزاء من المحيط المتجمد الشمالي الدافئ إلى مصارف كربون أقوى مما كان يعتقد سابقا. إعلان مع ذلك، يؤكدون أيضا على أن النظم البيئية القطبية معقدة، فقد يتفاعل النيتروجين الزائد ونمو الطحالب مع عمليات أخرى بطرق يصعب التنبؤ بها.وتعدّ الدراسة الجديدة من أوائل الدراسات التي تحدد كميا تثبيت النيتروجين في ظل انحسار الجليد البحري، وترسم خريطة لتوزيع الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين غير الزرقاء في القطب الشمالي، وترسم صورة لمحيط قطبي أكثر ديناميكية بيولوجيا وأقل استحالة مما كان يعتقد سابقا.