“כדורי זיכרון” של ברזל מראים שמאגר החומר האורגני המומס בים היה קטן בנאופרוטרוזואיקון, וגדל רק עם חמצון העומק והסתבכות מארגי המזון – תיקון חשוב לדיון הציבורי
האם באמת “פעם היה הרבה יותר פחמן בים”, ולכן ההווה לא יוצא דופן? מחקר חדש ב-Nature מספק תשובה שונה: הוא בונה לראשונה רישום נתונים רציף של חומר אורגני מומס במי הים (DOC) לאורך 1.65 מיליארד שנה. התמונה שעולה ברורה: לא התקיימו “סופר־מאגרים” ימיים קדומים. לאורך רוב ההיסטוריה הגיאולוגית, המאגר היה מצומצם, ורק עם חמצון העומק הימי ועליית אקוסיסטמות מורכבות בעידן הפנרוזואיקון הוא הגיע לרמות הדומות למודרניות.
:את המחקר הוביל פרופ' ניר גלילי, חוקר ישראלי מ-ETH ציריך וסגל חדש במחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת במכון ויצמן למדע. בין השותפים: פרופ' אלון ניסן (האוניברסיטה העברית), פרופ' אוריה אלקולומברי, ד"ר יפעת קפלן-עשירי (מכון ויצמן), וחוקרים נוספים.
“הרישום מבוסס-הנתונים מציע שלושה שלבים אבולוציוניים, ולא ‘קפיצה’ נאופרוטרוזואית עצומה.” אומר גלילי.
“חומר אורגני מומס במי הים” הוא אוסף מולקולות ביולוגיות זעירות (סוכרים, חומצות אמיניות, ליפידים ועוד) שהתמוססו במים. זהו מאגר פחמן גדול המשפיע על כימיית הים ועל חילופי גזים עם האטמוספירה—אך אינו זהה לרמת הפחמן הדו-חמצני באוויר. לכן חשוב למדוד את המאגר הימי בפני עצמו, ולא להשליך ממנו-אליו באופן אוטומטי.
חומר אורגני מומס במי הים (DOC)” מורכב משברי מולקולות ביולוגיות זעירות שנוצרו מפירוק יצורים ימיים. הן מזינות מיקרובים, משפיעות על מחזורי חנקן וזרחן, ומשנות את חילופי הגזים בין הים לאוויר. גודל המאגר דומה לסך הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה—עוד סיבה מדוע צריך למדוד אותו נכון.
החידוש של גלילי וצוותו הוא “פרוקסי” ישיר: הם מדדו פחמן אורגני קדום הלכוד בתוך אואואידים—גרגרי ברזל ימיים זעירים ושכבתיים שנוצרו בים. אפשר לחשוב עליהם כמו “כדורי זיכרון” מינרליים, שמשמרים חתימה של הפחמן האורגני שהיה מומס במים בזמן היווצרותם. מעל מאה דגימות ממאות מיליוני עד מיליארדי שנים נאספו לעקומה אחת: סיפורו הארוך של המאגר הימי.
שלושה מצבים של מערכת-כדור הארץ
- פלאו-עד מזופרוטרוזואיקון: אוקיינוסים דלי חמצן, עולם מיקרוביאלי קטן-תאים. חלקיקים שקעו לאט; “הלולאה המיקרוביאלית” בפני הים הייתה חזקה, אבל בעומק לא נצבר מאגר עצום. “העומק הימי לא צבר את מאגרי ה-DOC העצומים שהוצעו בעבר" מסביר פרופ' גלילי.
- נאופרוטרוזואיקון: הופעת תאים גדולים וקולוניות ורב-תאיים מוקדמים. חלקיקים שוקעים מהר יותר, הלולאה המיקרוביאלית נחלשת בפני הים, ויש יותר קבורה של חומר חלקיקי בסדימנטים. התוצאה: ה-DOC בפני השטח קטן עוד יותר.
- פנרוזואיקון: העומק הימי מחומצן לחלוטין, ומארגי המזון מסתבכים (מרעה, ביומינרליזציה, ספוגים). בתנאים כאלה חלקיקים נמסים בדרך למטה, והמיקרובים “ממחזרים” פחמן מחדש אל המאגר המומס. כך נבנה שוב מאגר משמעותי—בדומה למודרני.
העליה הגדולה היתה לפני הופעת צמחי היבשה
העלייה הגדולה במאגר המומס מתרחשת כבר באורדוביק, לפני הופעת צמחי היבשה. לכן קשה לטעון שהיא נבעה בעיקר מנגר יבשתי “עשיר באורגני”. המנגנון שמסביר טוב יותר את העלייה הוא תהליכים ימיים פנימיים: חמצון העומק, שינוי גודל ומהירות שקיעה של חלקיקים, ומבנה מארגי המזון.
יש מי שמציגים את העבר כ”אליבי”: אם בעבר היו “מאגרי-ענק של פחמן” שהעידו על שיעור גבוה של דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה, אולי ההווה לא יוצא דופן. הממצאים החדשים מחלישים את הקו הזה: הם מראים שהים לא היה מחסן פחמן אינסופי ברוב ההיסטוריה הגיאולוגית, וששינויים גדולים התרחשו בהקשרים פיזיים-כימיים ובקצבים שונים מאוד ממה שאנו גורמים כיום.
לדברי החוקרים, הנתונים גם מסייעים לכוון מודלים של מחזור הפחמן: במקום להסתמך על השערות גסות, יש לנו כעת סרגל עצמאי הבוחן איך מאגר ימי מרכזי מגיב לחמצון, למורכבות ביולוגית ולדינמיקת חלקיקים. זה חיוני לעתיד—בעידן של התחממות, חמצת הים והפרעות אנושיות. “הרגעים שבהם השתנו חמצון העומק ומורכבות האקוסיסטמות—הם רגעי המפנה של מאגרי הפחמן הימיים.” מציינים החוקרים.
מסקנה
ההיסטוריה של הים אינה “אגם סמיך” קדום וגם לא קו ישר. היא דינמית, מתואמת עם חמצון האוקיינוסים ועם חדשנות ביולוגית. ובעיקר—היא לא מספקת עוגן לטיעון ש“פעם היה הרבה יותר פחמן, אז היום לא חריג”. ההווה שונה במקור, בקצב ובמשובים. ההיסטוריה לא נותנת לנו פטור—היא נותנת לנו שיעורי בית.
עוד בנושא באתר הידען:
