تجربتنا الخاصة تخبرنا أن لون البحر يمكن أن يتغير بشكل كبير مع الزمان والمكان: من الأخضر المزرق إلى الأخضر الفاتح جدًا إلى الأزرق الداكن والرمادي والبني. اتضح أن التغيرات في لون المحيطات هي نتيجة مجموعة من العوامل الفيزيائية والبيولوجية.
في هذه المقالة نوضح بالتفصيل ما هو لون البحر ، وما الذي يعتمد عليه ولماذا نراه بطريقة أو بأخرى.
لون البحر
المياه النقية عديمة اللون بالطبع. ولكن مع ذلك ، إذا نظرنا إلى أعماق لا يصل إليها الضوء بسهولة ، فإنها تبدو زرقاء داكنة. تحتوي العين البشرية على خلايا يمكنه الكشف عن الإشعاع الكهرومغناطيسي بأطوال موجية تتراوح بين 380 و 700 نانومتر. ضمن هذا النطاق ، تتوافق أطوال موجية مختلفة مع الألوان المختلفة التي نراها في قوس قزح.
تمتص جزيئات الماء الضوء الذي يصل إلى موجات أطول ، وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر بشكل أفضل. ثم، يبقى اللون الأزرق فقط والطول أقصر. نظرًا لأن الضوء الأزرق أقل عرضة للامتصاص ، فإنه يصل إلى أعماق أعمق ، مما يجعل الماء يظهر باللون الأزرق. يتعلق الأمر بالفيزياء. لكن علم الأحياء مهم أيضًا ، لأن الميكروبات الصغيرة التي تسمى العوالق النباتية لها التأثير الأكبر على لون المحيط.
العمليات البيولوجية التي تؤثر على لون البحر
غالبًا ما تكون هذه الطحالب وحيدة الخلية أصغر من الإبرة ، وتستخدم أصباغ خضراء لالتقاط طاقة الشمس ، وتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى مكونات عضوية التي تشكل أجسادهم. من خلال هذا التمثيل الضوئي ، هم مسؤولون عن إنتاج حوالي نصف الأكسجين الذي نستهلكه نحن البشر.
بشكل أساسي ، تمتص العوالق النباتية الإشعاع الكهرومغناطيسي باللونين الأحمر والأزرق في الطيف المرئي ، ولكنها تعكس اللون الأخضر ، وهو ما يفسر سبب ظهور المياه التي تسكنها باللون الأخضر. إن تحديد لون المحيط ليس مجرد تمرين جمالي.
ظل العلماء يراقبون المحيطات بمساعدة الأقمار الصناعية منذ عام 1978 ، وبينما تتمتع الصور بقيمة جمالية ، إلا أنها تخدم غرضًا آخر: يمكن استخدامها لدراسة التلوث والعوالق النباتية. يمكن أن توفر التغييرات في كميات هذين العنصرين ، ومقدار الزيادة أو النقصان ، علامات الاحترار العالمي. كلما زاد عدد العوالق النباتية الموجودة على سطح البحر ، زاد امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. لكن كيف يحدد العلماء لون البحار والمحيطات؟
دراسات علمية
تتضمن التقنية الأكثر استخدامًا استخدام الأقمار الصناعية مع الأدوات لقياس شدة الضوء المرئي من الماء. يتم التقاط معظم ضوء الشمس بالقرب من سطح البحر بواسطة الجزيئات المحمولة جواً. يتم امتصاص الباقي جيدًا أو تشتيته في الماء. لكن حوالي 10 بالمائة من الضوء يرتد إلى الغلاف الجوي وربما يعود إلى القمر الصناعي ، الذي يقيس مقدار هذا الضوء توجد باللون الأخضر أو الأزرق من الطيف. تستخدم أجهزة الكمبيوتر هذه البيانات لتقدير كمية الكلوروفيل في الماء. كما أعطت دراسة لون المحيط نتائج أكثر أهمية.
في العام الماضي ، نشر باحثون أمريكيون دراسة تظهر ذلك تغيرت مستويات الكلوروفيل في محيطات العالم بين عامي 1998 و 2012. لم تظهر أي اتجاهات في الدراسة ، لكن التغيرات اللونية التي سجلتها الأقمار الصناعية أظهرت أن مستويات الكلوروفيل انخفضت في أجزاء من نصف الكرة الشمالي وازدادت في أجزاء من الجنوب.
وقد دفع هذا البعض إلى الاعتقاد بأن مناطق المحيط منخفضة الكلوروفيل والمعروفة باسم "الصحاري البحرية" آخذة في التوسع بسبب ارتفاع درجات حرارة البحر. لكن البعض يقول إنه لا توجد بيانات كافية حتى الآن لإظهار كيف يؤثر الاحترار العالمي على مستويات العوالق النباتية في المحيطات ، والتي يمكن أن تتغير بشكل طبيعي في دورات مدتها 15 عامًا أو أكثر.
تشير بعض الدراسات إلى أن العلماء سيحتاجون إلى مراقبة لون المحيط لأكثر من 40 عامًا لاستخلاص النتائج. عندها فقط سنتمكن من تحديد ما إذا كان لون المحيط قد تغير وإلى أي مدى. ومن ثم معرفة ما إذا كان للبشر أي تأثير على مستويات العوالق الموجودة ، وبالتالي على دورة الكربون.
ما لون البحر في عام 2100؟
يؤدي ارتفاع درجة حرارة المحيط إلى تغيير دوران المحيطات وجزء المياه العميقة الذي يرتفع إلى السطح. تحتاج العوالق النباتية إلى ضوء (طاقتها) ومغذيات. تأتي معظم هذه العناصر الغذائية من الأعماق. أدت التغييرات الناجمة عن الاحترار إلى انخفاض عدد العناصر الغذائية التي تصل إلى السطح ، لذلك من المرجح أن تنخفض العوالق النباتية في أجزاء كثيرة من المحيط.
يعتمد لون البحر على كيفية تفاعل أشعة الشمس مع تكوين الماء. أيضًا ، تمتص جزيئات الماء جميع أشعة الشمس تقريبًا باستثناء اللون الأزرق ، لذلك ينعكس اللون الأزرق.
من ناحية أخرى ، لا توجد مياه في المحيط فحسب ، بل توجد أيضًا نباتات وكائنات دقيقة ومواد عضوية أخرى. أحد الأمثلة على ذلك هو العوالق النباتية ، التي تحتوي على الكلوروفيل ، وهو صبغة خضراء تمتص أشعة الشمس وتحتاجها النباتات لصنع الطعام. كما أن معظم الضوء الذي تنعكسه العوالق النباتية يكون أخضر. ولهذا السبب فإن أجزاء كثيرة من المحيط ذات لون أخضر.
ومع ذلك ، مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات ، قد تنقرض بعض العوالق النباتية ، وقد يزدهر البعض الآخر ، وقد يهاجر البعض الآخر إلى مناطق مختلفة. تؤثر درجة الحرارة أيضًا على معدل نمو العوالق النباتية. بعض الأنواع التي تتكيف مع الماء الدافئ أسرع من الأنواع الأخرى التي تتكيف مع الماء البارد. لذلك ، في المناطق ذات المياه الأكثر دفئًا ، قد يكون هناك المزيد من العناصر الغذائية ، لذلك ستكون هناك اختلافات إقليمية في تكوين ، وعدد ، وتوزيع المجتمعات الميكروبية البحرية التي تلون الماء.
ألوان النموذج الذي استخدموه لدراسة التطور تم استخدامها للتنبؤ بالتغيرات في العوالق النباتية، مثل ازدهار الطحالب المحلية أو تحمض المحيطات.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول لون البحر والعوامل التي يعتمد عليها.