گرد و غباری که از قاره ها منفجر شده و در اقیانوس های آزاد رسوب می کند، منبع مهمی از مواد مغذی برای فیتوپلانکتون های دریایی، جلبک های کوچکی است که پایه و اساس شبکه غذایی اقیانوس ها هستند. اما یافته‌های جدید نشان می‌دهد که برخی از منابع غبار حاوی عناصر سمی هستند که می‌توانند فیتوپلانکتون‌های دریایی را از بین ببرند.
محققان طی مطالعه ای در مورد چگونگی واکنش فیتوپلانکتون ها به ذرات معلق در هوای اتمسفری که در شمال دریای سرخ رسوب کرده اند، اثرات سمی را کشف کردند.
نتایج در نسخه اولیه آنلاین مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) در هفته 9 مارس 2009 منتشر خواهد شد.
آدینا پایتان، محقق وابسته در موسسه علوم دریایی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، گفت: "این اولین بار است که سمیت ناشی از ذرات معلق در هوا برای سیستم اقیانوسی گزارش شده است."
"اقیانوس شناسان همیشه رسوب گرد و غبار را برای فیتوپلانکتون ها مفید می دانند، زیرا مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفر و آهن را فراهم می کند. اما می دانیم که آلودگی هوا اثرات منفی بر روی زمین دارد و باید در مورد آن فکر کنیم. او گفت، اثرات آلاینده‌هایی که ممکن است در اقیانوس‌ها رسوب کنند.
پایتان و همکارانش ذرات معلق در هوا را روی فیلترها جمع آوری کردند، نمونه ها را با آب دریا انکوبه کردند و پاسخ فیتوپلانکتون ها را مشاهده کردند. آنها دریافتند که نتایج به جهت باد بستگی دارد. آئروسل‌های جمع‌آوری‌شده از توده‌های هوای منشا گرفته از اروپا، رشد فیتوپلانکتون‌ها را تحریک می‌کنند، در حالی که آئروسل‌های هوای منشا گرفته از آفریقا، که گرد و غبار را از صحرای صحرا حمل می‌کردند، اثر معکوس داشتند.
آئروسل‌های هر دو منبع مواد مغذی کلیدی مانند نیتروژن و فسفر را تامین می‌کردند، اما منابع صحرا نیز حاوی غلظت بالایی از مس بودند. پایتان گفت: «وقتی گرد و غبار صحرا را اضافه کردیم، فیتوپلانکتون ظرف 24 ساعت از بین رفت. ما متوجه شدیم که مس در آن نمونه‌ها واقعاً زیاد است، بنابراین مشکوک شدیم که مس باعث ایجاد سمیت می‌شود.»
در مطالعات بعدی، محققان اثرات غلظت های مختلف مس را بر روی گونه غالب فیتوپلانکتون در آب دریا آزمایش کردند. موجودات زنده (نوعی سیانوباکتری به نام سینکوکوکوس) با همان غلظت مس موجود در آئروسل ها مردند. مطالعات دیگر گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون‌ها را مقایسه کردند و تفاوت‌هایی در حساسیت آنها به مس یافتند.
پایتان گفت: "جمعیت برخی از ارگانیسم ها سقوط کردند، در حالی که برخی دیگر مستقیماً از آن عبور کردند. بنابراین اثرات رسوب مس می تواند تعادل در اکوسیستم را تغییر دهد و به گونه های کمتر حساس اجازه تسلط بر آنها را بدهد".
برای بررسی پیامدهای جهانی رسوب مس در اتمسفر، محققان داده هایی را از منابع مختلف در مورد غلظت مس در ذرات معلق در هوا، توزیع جهانی ذرات معلق در هوا و نرخ رسوب آئروسل جمع آوری کردند. آنها با استفاده از مدل رسوب اتمسفر، میزان رسوب مس را در مناطق مختلف اقیانوس ها محاسبه کردند. آنها همچنین سهم منابع مس مصنوعی را در مقایسه با میزان رسوب مس پیش از صنعتی تخمین زدند.
تجزیه و تحلیل آنها نشان می دهد که منابع ساخته دست بشر حدود 40 درصد مس ته نشین شده در اقیانوس ها از ذرات معلق در هوا را تشکیل می دهند. پایتان گفت، اگرچه بیشتر رسوب مس از منابع طبیعی گرد و غبار ناشی می شود، اما منابع ساخت دست بشر احتمالاً در طول زمان افزایش می یابد. علاوه بر این، او گفت، ممکن است آلاینده های دیگری در ذرات معلق در جو وجود داشته باشد که می تواند اثرات سمی روی فیتوپلانکتون های دریایی نیز داشته باشد.
مطالعه مدل‌سازی نشان داد که مناطق خاصی - مانند خلیج بنگال و باد جنوب و شرق آسیا - به ویژه در معرض خطر اثرات رسوب مس بر اکوسیستم‌های اقیانوسی هستند.
پایتان گفت: این مطالعه پیامدهای متعددی برای محققان تغییرات آب و هوایی دارد. مقدار گرد و غباری که از زمین می پرد ممکن است در نتیجه تغییرات در اکوسیستم های زمینی تغییر کند. اثرات گرد و غبار بر رشد فیتوپلانکتون ها بسته به تعادل مواد مغذی و سموم می تواند مثبت یا منفی باشد. و همانطور که فیتوپلانکتون های دریایی رشد می کنند و فتوسنتز می کنند، دی اکسید کربن را از جو بیرون می کشند و غلظت اتمسفر گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند.
پایتان که از بنیاد ملی علوم برای انجام مطالعات بعدی بودجه دریافت کرده است، گفت: «سوالات زیادی برای پیگیری وجود دارد.»
علاوه بر Paytan، نویسندگان همکار مقاله PNAS کاترین مکی و یانگ چن از UCSC هستند. ایوان لیما و اسکات دونی از موسسه اقیانوس شناسی وودز هول. ناتالی ماهوالد از دانشگاه کرنل؛ روشل لابیوسا از سازمان زمین شناسی ایالات متحده در پارک منلو؛ و آنتون پست از موسسه بین دانشگاهی علوم دریایی در اسرائیل.
