نسیم گیلان - ایسنا /ناپدید شدن یخ‌های دریایی در مناطق قطبی به‌دلیل گرمایش جهانی نه فقط میزان نور ورودی به اقیانوس را افزایش می‌دهد، بلکه رنگ آن را نیز تغییر می‌دهد.
این تغییرات عواقب گسترده‌ای برای موجودات فتوسنتزکننده مانند جلبک‌های یخی و فیتوپلانکتون‌ها دارد و حاصل نتایج تحقیقات جدیدی است که توسط زیست‌شناسان دریایی، مونیکا سوجا-ووژنیاک و جف هویسمن از موسسه «تنوع زیستی و دینامیک اکوسیستم» (IBED) در دانشگاه «آمستردام» هلند انجام شده است.
این گروه تحقیقاتی بین‌المللی شامل ساندر ووترسن، شیمیدان فیزیکی، همچنین دانشمندانی از هلند و دانمارک بررسی کردند که چگونه از بین رفتن یخ دریا، محیط نوری زیر آب را تغییر می‌دهد. یخ دریا و آب دریا به‌طور اساسی در نحوه انتقال نور متفاوت هستند؛ یخ دریا نور را به شدت پراکنده و بخش زیادی از آن را منعکس می‌کند و فقط به مقدار کمی از آن اجازه نفوذ می‌دهد. با این حال، این مقدار محدود نور، هنوز حدود طیف کاملی از طول موج‌های مرئی را در بر می‌گیرد. در مقابل، آب دریا، نور قرمز و سبز را جذب و نور آبی به اعماق ستون آب (مجموعه آبی که از سطح اقیانوس تا کف دریا امتداد دارد) نفوذ می‌کند و همان چیزی است که به اقیانوس رنگ آبی می‌دهد.
به گزارش ایسنا، شیمی فیزیکی، علمی است که به بررسی رفتار مواد در سطح مولکولی و تغییرات شیمیایی می‌پردازد.

ارتعاشات مولکولی آب
یکی دیگر از تفاوت‌های کلیدی بین یخ و آب مایع، نقش ارتعاشات مولکولی است. در آب مایع، مولکول‌های H₂O آزادانه حرکت و ارتعاش می‌کنند که منجر به تشکیل نوارهای جذبی متمایز در طول موج‌های خاص می‌شود. این نوارها به‌صورت انتخابی بخش‌هایی از طیف نور را حذف و شکاف‌هایی در نور موجود برای فتوسنتز ایجاد می‌کنند.
نتایج تحقیقات قبلی مایک استامپ و پروفسور هویسمن نشان داد که این ویژگی‌های جذب مولکولی، «جایگاه‌های طیفی» ایجاد می‌کنند که مجموعه‌های متمایزی از طول موج‌های موجود برای موجودات زنده فتوسنتزی است.
فیتوپلانکتون‌ها و سیانوباکتری‌ها، رنگدانه‌های متنوعی را که با جایگاه‌های طیفی مختلف تنظیم شده‌اند، تکامل می‌دهند و توزیع جهانی آنها را در اقیانوس‌ها، آب‌های ساحلی و دریاچه‌ها ممکن می‌سازند، با این حال، مولکول‌های آب یخ در شبکه کریستالی سفت و سخت قفل شده‌اند که این ساختار ثابت، توانایی آنها را برای ارتعاشات مولکولی سرکوب می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های جذب آنها را تغییر می‌دهد. در نتیجه، یخ فاقد نوارهای جذب آب مایع است و از این رو طیف وسیع‌تری از نور در زیر یخ دریا حفظ می‌شود. این تفاوت اساسی نقش کلیدی در تغییر طیفی دارد که با ذوب شدن یخ دریا رخ می‌دهد.

پیامدهای زیست‌محیطی
همین که یخ‌های دریا ناپدید شوند و به آب‌های آزاد راه یابند، محیط نوری زیر آب از طیف وسیعی از رنگ‌ها به طیف باریک‌تری با غالبیت آبی تغییر می‌کند و این تغییر طیفی برای فتوسنتز بسیار مهم است.
سوجا-ووژنیاک، محقق اصلی این تحقیق می‌گوید: رنگدانه‌های فتوسنتزی جلبک‌هایی که زیر یخ دریا زندگی می‌کنند، طوری سازگار شده‌اند که از طیف وسیع رنگ‌های موجود در مقدار نور کمی که از یخ و برف عبور می‌کند، به بهترین شکل استفاده کنند. وقتی یخ ذوب می‌شود، این موجودات ناگهان خود را در محیطی با رنگ غالب آبی می‌بینند که تناسب کمتری برای رنگدانه‌های آنها فراهم می‌کند.
محققان با استفاده از مدل‌های نوری و اندازه‌گیری‌های طیفی نشان دادند که این تغییر در رنگ نور نه فقط عملکرد فتوسنتز را تغییر می‌دهد، بلکه ممکن است منجر به تغییراتی در ترکیب گونه‌ها نیز شود. گونه‌های جلبکی که مختص نور آبی هستند، ممکن است در مقایسه با جلبک‌های یخی، مزیت رقابتی قوی کسب کنند.
به گفته پروفسور هویسمن، این تغییرات می‌توانند اثرات آبشاری بوم‌شناختی داشته باشند. جلبک‌های فتوسنتزی پایه و اساس شبکه غذایی قطب شمال را تشکیل می‌دهند. تغییرات در بهره‌وری یا ترکیب گونه‌ای آنها می‌تواند به سمت بالا گسترش پیدا کند و بر ماهی‌ها، پرندگان دریایی و پستانداران دریایی تاثیر بگذارد. علاوه بر این، فتوسنتز نقش مهمی در جذب طبیعی دی‌اکسید کربن (CO2) اقیانوس دارد.
این یافته‌ها نشان می‌دهد که تغییرات اقلیمی در مناطق قطبی چیزی بیش از ذوب یخ‌ها است و این تغییرات باعث تغییرات اساسی در فرآیندهای کلیدی مانند انتقال نور و جریان انرژی در اکوسیستم‌های دریایی می‌شوند.
سایت فیز گزارش کرد، محققان بر اهمیت گنجاندن طیف‌های نوری و فتوسنتز به‌طور صریح‌تر در مدل‌های اقلیمی و پیش‌بینی‌های اقیانوسی، به‌ویژه در مناطق قطبی که تغییرات محیطی با سرعت بی‌سابقه‌ای در حال افزایش است، تاکید می‌کنند.
یافته‌های این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.