يزخر خليج المكسيك بالحياة البحرية في معظم أوقات العام، من القشريات الصغيرة إلى حيتان البالين الضخمة. لكن في كل صيف، تقع كارثة. في شهر مايو تقريبًا، تبدأ الحيوانات بالفرار من المنطقة. وسرعان ما تبدأ كائنات لا تستطيع السباحة أو لا تستطيع السباحة بسرعة كافية بالاختناق والموت بأعداد هائلة. من أواخر الربيع إلى أوائل الخريف، تتحول آلاف الكيلومترات المربعة على طول الساحل إلى منطقة بحرية ميتة، منطقة غير قادرة على دعم معظم أشكال الحياة المائية. هذه اللعنة السنوية الغريبة ليست فريدة من نوعها. تشكلت مناطق ميتة مثل هذه في جميع أنحاء العالم. لكن لاستكشاف العلة المسببة لهذه الظروف المميتة، نحتاج أولًا إلى فهم كيفية عمل النظام البيئي البحري الصحي. في أي مسطح مائي يتلقى كفايته من أشعة الشمس، تزدهر الكائنات الحية الشبيهة بالنباتات مثل الطحالب والبكتيريا الزرقاء.
For most of the year, the Gulf of Mexico is teeming with marine life, from tiny crustaceans to massive baleen whales. But every summer, disaster strikes. Around May, animals begin to flee the area. And soon, creatures that can’t swim or can’t swim fast enough begin to suffocate and die off in massive numbers. From late spring to early autumn, thousands of square kilometers along the coast become a marine dead zone— unable to support most forms of aquatic life. This strange annual curse isn’t unique; dead zones like this one have formed all over the world. But to explore what’s creating these lethal conditions, we first need to understand how a healthy marine ecosystem functions. In any body of water that receives sufficient sunlight, plant-like organisms such as algae and cyanobacteria thrive.
تلطخ غيوم الطحالب سطح المياه العميقة، وفي المناطق الضحلة تكسى الأرض بغطاء من الأعشاب والنباتات البحرية العملاقة. لا تشكل هذه الكائنات أساس سلاسل الغذاء المحلية فحسب، بل يوفر تركيبها الضوئي الأكسجين اللازم لبقاء الحيوانات المائية على قيد الحياة. إلى جانب ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون، يعتمد نمو الطحالب أيضًا على العناصر الغذائية مثل الفوسفور والنيتروجين. في حين أن هذه الموارد عادة ما تكون شحيحة الوفرة.
Clouds of algae streak the surface of deep waters, and in shallower regions, large seaweeds and seagrass cover the ground. Not only do these organisms form the foundation of local food chains, their photosynthesis provides the oxygen necessary for aquatic animals to survive. Besides sunlight and C02, algae growth also depends on nutrients like phosphorus and nitrogen. While such resources are typically in short supply,
قد تغمر أحيانًا مُستجمعات المطر المحيطة المياه الساحلية بهذه العناصر الغذائية. فمثلًا قد تجرف عاصفة مطيرة كبيرة الرواسب الغنية بالمغذيات من غابة إلى بحيرة. تؤدي هذه الموارد الإضافية إلى زيادة هائلة في نمو الطحالب في عملية تعرف باسم التخثث. ولكن بدلًا من توفير المزيد من الطعام والأكسجين، هذا الارتفاع في النمو له عواقب مميتة. يؤدي نمو المزيد من الطحالب على السطح إلى حجب أشعة الشمس عن النباتات الموجودة بالأسفل. تموت هذه النباتات المحرومة من الضوء وتتحلل في عملية تستهلك إمدادات الأكسجين المستنفد بالفعل من المياه. بمرور الوقت، يمكن أن يقلل ذلك من محتوى الأكسجين إلى أقل من 2 ميليغرام من الأكسجين لكل لتر، ما يؤدي لإنشاء منطقة ميتة غير مأهولة. هناك مسطحات مائية نادرة تعتمد على التخثث الطبيعي. تعج مناطق مثل خليج البنغال بالحياة البحرية التي تعيش في القاع والتي تكيفت مع ظروف انخفاض الأكسجين. لكن النشاط البشري جعل التخثث حدثًا منتظمًا وواسع الانتشار. النفايات الغنية بالمغذيات من أنظمة الصرف الصحي والعمليات الصناعية غالبًا ما ينتهي بها المطاف في البحيرات ومصبات الأنهار والمياه الساحلية. ويعد خليج المكسيك أحد أكبر مناطق الإغراق على وجه المعمورة لأحد الملوثات دون غيره: إنه السماد. تعتمد الزراعة الأمريكية بشكل كبير على الأسمدة القائمة على النيتروجين والفوسفات. 31 ولاية، بالإضافة لكبار المنتجين الزراعيين في أمريكا، كلهم متصلون بحوض نهر المسيسيبي، وتصب كل مياه الصرف التي ينتجون في خليج المكسيك. يستخدم المزارعون معظم هذا السماد خلال موسم الزراعة الربيعي، لذلك يحدث فيضان المغذيات بعد فترة وجيزة. في الخليج، تغرق الطحالب المتحللة في المياه المالحة الباردة بالقرب من قاع البحر. نظرًا لعدم اختلاط المياه المنخفضة الكثيفة بالمياه العذبة الأكثر دفئًا أعلاها، يمكن أن تستغرق العواصف الاستوائية أربعة أشهر لإعادة المياه المؤكسجة بالكامل إلى الخليج. هذه المنطقة الميتة تكلف حاليًا صناعة المأكولات البحرية والسياحة الأمريكية ما يصل إلى 82 مليون دولار في السنة، وهذه التكلفة ستزداد حتمًا مع زيادة حجم المنطقة الميتة. تبلغ في المتوسط مساحة منطقة الخليج الميتة حوالي 15,000 كيلومتر مربع، لكنها نمت في عام 2019 إلى أكثر من 22,000 كيلومتر مربع، وهو ما يعادل مساحة ولاية نيو جيرسي. النشاط البشري مسؤول بالمثل عن المناطق الميتة المتنامية حول العالم. إذن ما الذي يمكن عمله؟ على المدى القصير، يمكن للبلدان وضع لوائح أكثر صرامة بشأن الجريان السطحي الصناعي، وحظر التخلص من مياه الصرف الصحي غير المعالج في مياه المحيطات. يمكننا إنشاء مناطق عازلة في المزارع تتكون من الأشجار والشجيرات لامتصاص مياه الجريان السطحي. ومع ذلك ستتطلب الحلول طويلة المدى تغييرات جذرية في الطريقة التي نزرع بها الغذاء. يتم تشجيع المزارعين حاليًا لاستخدام التقنيات التي تقلل من صحة التربة وتعتمد بشكل كبير على الأسمدة الغنية بالنيتروجين. ولكن ستكون هناك حاجة أقل لهذه المواد الكيميائية إذا استعدنا المغذيات الطبيعية للتربة من خلال زراعة المحاصيل المتنوعة التي تساهم في تخصيب التربة ودرأ تآكلها. نأمل أن نتمكن من إجراء هذه التغييرات الأساسية قريبًا. لأنه إذا لم نفعل ذلك، فقد يموت مستقبل أنظمتنا البيئية البحرية دونما رجعة.
sometimes the surrounding watershed can flood coastal waters with these nutrients. For example, a large rainstorm might wash nutrient-rich sediment from a forest into a lake. These additional resources lead to a massive increase in algae growth known as eutrophication. But rather than providing more food and oxygen, this surge of growth has deadly consequences. As more algae grows on the surface, it blocks sunlight to the plants below. These light-deprived plants die off and decompose in a process which uses up the water’s already depleted oxygen supply. Over time, this can reduce the oxygen content to less than 2 milligrams of oxygen per liter, creating an uninhabitable dead zone. There are rare bodies of water that rely on natural eutrophication. Regions like the Bay of Bengal are full of bottom-dwelling marine life that has adapted to low-oxygen conditions. But human activity has made eutrophication a regular and widespread occurrence. Nutrient-rich waste from our sewage systems and industrial processes often end up in lakes, estuaries and coastal waters. And the Gulf of Mexico is one of the largest dumping zones on earth for one particular pollutant: fertilizer. American agriculture relies heavily on nitrogen and phosphate-based fertilizers. 31 states, including America’s top agricultural producers, are connected to the Mississippi River Basin, and all of their runoff drains into the Gulf of Mexico. Farmers apply most of this fertilizer during the spring planting season, so the nutrient flood occurs shortly after. In the Gulf, decomposing algae sinks into the band of cold saltwater near the seafloor. Since these dense lower waters don’t mix with the warmer freshwater above, it can take four months for tropical storms to fully circulate oxygenated water back into the gulf. This dead zone currently costs U.S. seafood and tourism industries as much as $82 million a year, and that cost will only increase as the dead zone gets bigger. On average the gulf dead zone is roughly 15,000 square kilometers, but in 2019 it grew to over 22,000 square kilometers— approximately the size of New Jersey. Human activity is similarly responsible for growing dead zones around the world. So what can be done? In the short term, countries can set tighter regulations on industrial run-off, and ban the dumping of untreated sewage into ocean waters. On farms, we can plant buffer zones composed of trees and shrubs to absorb runoff. However, long term solutions will require radical changes to the way we grow food. Farmers are currently incentivized to use techniques that reduce the health of the soil and rely heavily on nitrogen-rich fertilizers. But there would be less need for these chemicals if we restore the soil’s natural nutrients by planting diverse crops that manage soil erosion and fertility. Hopefully we can make these fundamental changes soon. Because if we don’t, the future of our marine ecosystems may be dead in the water.