قدرت مدفوع: نقش زئوپلانکتون‌ها در به دام انداختن کربن در اعماق اقیانوس

در تلاشی نوآورانه برای مبارزه با تغییرات اقلیمی، مطالعه‌ای به رهبری دارتموث روشی را پیشنهاد کرده است که از تریلیون‌ها زئوپلانکتون میکروسکوپی برای تسریع فرآیند طبیعی حذف کربن در اقیانوس استفاده می‌کند.

با معرفی گرد و غبار رس به اکوسیستم دریایی، محققان قصد دارند کارآیی پمپ بیولوژیکی را افزایش دهند—یک چرخه طبیعی که کربن را از جوّ به اعماق اقیانوس منتقل می‌کند.

موکول شارما، نویسنده مسئول مطالعه، می‌گوید: «به طور معمول، تنها بخشی کوچک از کربنی که در سطح اقیانوس جذب می‌شود، به اعماق اقیانوس برای ذخیره‌سازی بلندمدت منتقل می‌شود. نوآوری روش ما استفاده از رس برای کارآمدتر کردن پمپ بیولوژیکی است—زئوپلانکتون‌ها پوپ‌های حاوی رس تولید می‌کنند که سریع‌تر فرو می‌روند.»

تبدیل کربن به برف دریایی

فرآیند با پاشیدن گرد و غبار رس بر روی سطح اقیانوس پس از شکوفه‌های جلبکی آغاز می‌شود. این شکوفه‌ها، که صدها مایل مربّع را پوشش می‌دهند، سالانه حجم زیادی از دی‌اکسید کربن را جذب می‌کنند—حدود ۱۵۰ میلیارد تن.

با این حال، هنگامی که شکوفه‌ها می‌میرند، کربن آلی آن‌ها عمدتاً توسط باکتری‌های دریایی مصرف می‌شود و بخش زیادی از آن دوباره به جوّ بازمی‌گردد. افزودن گرد و غبار رس این فرآیند را مختل می‌کند.

ذرات رس به بقایای غنی از کربن از جلبک‌های مرده چسبیده و خوشه‌های چسبنده‌ای به نام فلوک‌ها تشکیل می‌دهند. این فلوک‌ها بخشی از زنجیره غذایی دریایی می‌شوند و به‌عنوان تنقلات جذاب برای زئوپلانکتون‌ها عمل می‌کنند، که آن‌ها را مصرف و هضم می‌کنند.

در آزمایش‌های آزمایشگاهی آن‌ها با استفاده از آب یک شکوفه جلبکی از خلیج مین در سال ۲۰۲۳، محققان دریافتند که رس به طرز چشمگیری فرآیند جذب کربن را تقویت می‌کند. هنگامی که رس به کربن آلی متصل می‌شود، باکتری‌های دریایی یک چسب طبیعی تولید می‌کنند و باعث می‌شوند که ذرات به صورت فلوک‌ها جمع‌آوری شوند.

این فلوک‌ها به برف دریایی تبدیل می‌شوند—باران مداوم باقی‌مانده‌های آلی، موجودات مرده و مواد معدنی که به کف اقیانوس فرو می‌روند.

او می‌گوید: «این مواد ذراتی هستند که این موجودات برای خوردن طراحی شده‌اند. آزمایشات ما نشان داد که آن‌ها نمی‌توانند تشخیص دهند که این رس و فیتوپلانکتون است یا تنها فیتوپلانکتون—آن‌ها فقط آن را می‌خورند. و وقتی آن را دفع می‌کنند، صدها متر زیر سطح و کربن نیز همینطور است.»

آزمایش و چشم‌اندازهای آینده

طبق گفته شارما ، اضافه کردن رس نه تنها مقدار کربنی را که به جوّ بازمی‌گردد به نصف کاهش داد، بلکه غلظت ذرات چسبنده کربن‌گیر را ده برابر افزایش داد. در همان زمان، جمعیت باکتری‌های کربن‌پذیر در آب دریا تحت درمان با رس به طور قابل توجهی کاهش یافت.

این برف دریایی تقویت شده، با مکانیزمی دوتایی، خاکسپاری کربن را تسریع می‌کند: فلوک‌های نخورده بزرگتر می‌شوند و به سطح فرو می‌روند، مواد آلی اضافی را جمع‌آوری می‌کنند در حالی که پلانکتون‌ها فرآیند را با مدفوع خود سرعت می‌بخشند، که به دلیل اضافه شدن رس سریع‌تر فرو می‌روند.

مهاجرت عمودی دایلی زئوپلانکتون‌ها—که این موجودات کوچک به سطح برای غذا خوردن شبانه مهاجرت می‌کنند و در طول روز به اعماق بازمی‌گردند—این فرآیند را تقویت می‌کند. مهاجرت شبانه آن‌ها که به اندازه‌ی یک شهر کامل برای غذا خوردن به صدها مایل مهاجرت می‌کند، به فعالانه‌تر بردن مواد غنی از کربن به اعماق اقیانوس کمک می‌کند.

شارما و تیمش قصد دارند این روش را در میدان در سواحل جنوبی کالیفرنیا با استفاده از هواپیماهای