طوف الجليد: الموقع والخصائص والكائنات الحية - بيئة - 2026

على كيس من الثلج أو الجليد البحري هو مجموعة من الصفائح الجليدية العائمة التي يتم تشكيلها من خلال تجميد مياه البحر في المناطق المحيطية القطبية للأرض. يغطي الجليد البحري المحيطات القطبية الأرضية موسمياً (فقط خلال الشتاء) ، أو بشكل دائم طوال العام. إنها أبرد البيئات على هذا الكوكب.

تقدم دورات درجة الحرارة والإشعاع الشمسي في المحيطات القطبية تباينًا كبيرًا. يمكن أن تتراوح درجة الحرارة بين -40 و -60 درجة مئوية وتتأرجح دورات التشعيع الشمسي بين 24 ساعة من ضوء النهار في الصيف والظلام التام في الشتاء.

الشكل 1. تتبع على كيس الثلج. المصدر: LBM1948 ، من ويكيميديا ​​كومنز

يغطي الجليد البحري أو حزمة الجليد 7٪ من سطح الكوكب وحوالي 12٪ من إجمالي محيطات اليابسة. يقع معظمها في القبعات القطبية: خوذة القطب الشمالي للمحيط المتجمد الشمالي في الشمال ، وخوذة القطب الجنوبي القطبية في الجنوب.

يخضع الجليد البحري لدورة سنوية من تقليص مساحة سطحه وإعادة بنائها ، وهي عملية طبيعية تعتمد عليها حياته وهيكل النظام الإيكولوجي.

كما أن سمك الصفائح الجليدية القطبية متغير بدرجة كبيرة ؛ يتراوح بين متر واحد (في أوقات الذوبان) و 5 أمتار (في أوقات الثبات). في بعض الأماكن ، يمكن أن تتكون صفائح من الجليد البحري يصل سمكها إلى 20 مترًا.

نظرًا للعمل المشترك للرياح ، والتقلبات في التيارات البحرية ، والتغيرات في درجات حرارة الهواء والبحر ، فإن الجليد البحري هو أنظمة ديناميكية للغاية.

الموقع والخصائص

طوف الجليد في القطب الجنوبي

تقع حزمة الجليد في القطب الجنوبي في القطب الجنوبي ، حول قارة أنتاركتيكا.

سنويًا ، خلال شهر ديسمبر ، يذوب جليده أو يذوب ، بسبب ارتفاع درجة حرارة الصيف في نصف الكرة الجنوبي من الأرض. امتداده 2.6 مليون كم ².

في الشتاء ، مع انخفاض درجات الحرارة ، تتشكل مرة أخرى وتصل إلى مساحة تعادل مساحة القارة ، 18.8 مليون كيلومتر ^مربع.

طوف الجليد في القطب الشمالي

في حزمة الجليد في القطب الشمالي ، فقط الأجزاء الأقرب إلى المناطق القارية تذوب سنويًا. في الشتاء الشمالي تصل مساحتها إلى 15 مليون كيلومتر ^مربع وفي الصيف 6.5 مليون كيلومتر ^{مربع فقط}.

الشكل 2. قارب يعبر حزمة الجليد. المصدر: LBM1948 ، من ويكيميديا ​​كومنز

فيزياء الجليد البحري

طفو كتل الجليد البحري

الجليد أقل كثافة من الماء ويطفو على سطح المحيط.

عندما ينتقل الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، فإن البنية البلورية المتكونة لها مساحات خالية فارغة وتكون نسبة الكتلة / الحجم (الكثافة) أقل من الماء في الحالة السائلة.

القنوات والمسام الداخلية

عندما تصلب المياه النقية إلى جليد ، فإنها تشكل مادة صلبة هشة لا تشتمل إلا على فقاعات غازية. في المقابل ، عندما تتجمد المياه البحرية ، يكون الجليد الناتج عبارة عن مصفوفة شبه صلبة ، مع قنوات ومسام مملوءة بمحلول ملحي لمياه البحر.

الملوحة

المواد الذائبة ، بما في ذلك الأملاح والغازات ، لا تدخل في التركيب البلوري ، ولكنها تستقر في المسام أو تدور عبر القنوات.

يعتمد شكل هذه المسام والقنوات ، والحجم الكلي للجليد الذي تشغله ، وملوحة المحلول البحري الموجود ، على درجة الحرارة وعمر تكوين الجليد.

هناك تصريف للمحلول البحري نتيجة قوة الجاذبية ، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في الملوحة الكلية للجليد البحري.

يزداد فقدان الملوحة هذا في الصيف ، عندما تذوب الطبقة السطحية للكتلة الجليدية العائمة وتتسرب ؛ هذا يدمر بنية المسام والقنوات ويتدفق المحلول البحري الذي تحتوي عليه.

درجة الحرارة

يتم تحديد درجة الحرارة على السطح العلوي للكتلة الجليدية العائمة (حوالي -10 درجة مئوية) ، من خلال درجة حرارة الهواء (التي يمكن أن تصل إلى -40 درجة مئوية) وبسعة العزل للغطاء الثلجي.

في المقابل ، فإن درجة حرارة الجانب السفلي من كتلة جليدية عائمة تساوي درجة تجمد مياه البحر التي تقع عليها (-1.8 درجة مئوية).

ينتج عن هذا تدرجات في درجة الحرارة والملوحة - وبالتالي في المواد المذابة والغازات - وحجم المسام والقنوات في كتلة الجليد البحري.

وبهذه الطريقة ، خلال فترة الخريف والشتاء يكون الجليد البحري أكثر برودة وملوحة أعلى.

الكائنات الحية التي تعيش في الجليد البحري

تعد عوامات الجليد مناطق ذات إنتاجية عالية ، كما يتضح من العدد الكبير من الثدييات والطيور التي تصطاد وتتغذى في هذه المناطق. ومن المعروف أن العديد من هذه الأنواع تهاجر لمسافات شاسعة لتتغذى في هذه المناطق من الجليد البحري.

تكثر الدببة القطبية وحيوانات الفظ في حزمة الجليد في القطب الشمالي ، وتكثر طيور البطريق وطيور القطرس على حزمة الجليد في القطب الجنوبي. يوجد فقمات وحيتان في كلا منطقتي الجليد البحري.

يوجد في الجليد البحري تطور موسمي كبير للعوالق النباتية والطحالب الدقيقة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي والمنتجين الأساسيين للسلسلة الغذائية.

هذا الإنتاج هو ما يدعم العوالق الحيوانية والأسماك والكائنات الحية في أعماق البحار ، والتي بدورها تتغذى عليها الثدييات والطيور المذكورة أعلاه.

تنوع الكائنات الحية في الجليد البحري أقل من تنوع المناطق الاستوائية والمعتدلة ، ولكن في الجليد الطافي يوجد أيضًا عدد هائل من الأنواع.

الشكل 3. دب قطبي يقفز من جزيرة سبيتسبيرغن ، سفالبارد ، النرويج. المصدر:

أشكال الحياة في الفراغات داخل الجليد البحري

المعلمة الرئيسية لوجود الحياة داخل الجليد البحري هو وجود مساحة كافية داخل مصفوفة الجليد ، وهي مساحة تسمح أيضًا بالحركة وامتصاص العناصر الغذائية وتبادل الغازات والمواد الأخرى.

تعمل المسام والقنوات داخل مصفوفة الجليد البحري كموائل للعديد من الكائنات الحية. على سبيل المثال ، يمكن أن تعيش البكتيريا وأنواع مختلفة من دياتومات الطحالب والأوليات والأراضي الخثية والسوط ومجدافيات الأرجل في القنوات والمسام.

تم إثبات قدرة الروتيفر وأراضي الخث فقط على عبور القنوات والهجرة عبر آفاق الجليد البحري.

تعيش باقي الكائنات الحية ، مثل البكتيريا ، والسوط ، والدياتومات ، والطفيليات الصغيرة ، في مسام أصغر من 200 ميكرومتر ، وتستخدمها كملاذ حيث تستفيد من انخفاض ضغط الافتراس.

البكتيريا والبكتيريا الأثرية والبكتيريا الزرقاء والطحالب الدقيقة في الجليد البحري

الأنواع السائدة في حزمة الجليد هي كائنات دقيقة محبة للنفسية ، أي الكائنات المتطرفة التي تتحمل درجات حرارة منخفضة للغاية.

تشكل البكتيريا غير المتجانسة المجموعة السائدة داخل الكائنات بدائية النواة التي تعيش في الجليد البحري ، وهي محبة للنفسية ومتحملة للهالوت ، أي أنها تعيش في ظروف عالية الملوحة ، كأنواع تعيش بحرية وترتبط أيضًا بالأسطح.

كما تم الإبلاغ عن الأركيا في كل من الصفائح الجليدية ، القطب الشمالي والقارة القطبية الجنوبية.

تعيش عدة أنواع من البكتيريا الزرقاء في الجليد البحري في القطب الشمالي ولكن لم يتم العثور عليها في القطب الجنوبي.

طحالب الدياتوم هي المجموعة الأكثر دراسة من حقيقيات النوى في الجليد البحري ، ولكن هناك أيضًا دينوفلاجيلات ، وأهداب ، وفورامينيفيرا ، ونبات كلوروفيت ، من بين آخرين.

يؤثر تغير المناخ بشكل خاص على الجليد القطبي الطافي والعديد من أنواعها مهددة بالانقراض بسبب هذا السبب.

المراجع

1. Arrigo، KR and Thomas، DN (2004). أهمية بيولوجيا الجليد البحري على نطاق واسع في المحيط الجنوبي. علوم أنتاركتيكا. 16: 471-486.
2. بريرلي ، أ.س وتوماس ، دي إن (2002). إيكولوجيا المحيط الجنوبي حزمة الجليد. التقدم في علم الأحياء البحرية. 43: 171-276.
3. كافيتشولي ، ر. (2006). الأركيا المتكيفة مع البرد. مراجعات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة. 4: 331-343.
4. كولينز ، ري ، كاربنتر ، إس دي وديمنج ، جي دبليو (2008). عدم التجانس المكاني والديناميكيات الزمنية للجسيمات والبكتيريا و pEPS في الجليد البحري الشتوي في القطب الشمالي. مجلة النظم البحرية. 74: 902-917.
5. حراثة ، RL ؛ الراعي أ. وينغهام ، دي جي (2015). زيادة حجم الجليد البحري في القطب الشمالي بعد انصهار منخفض بشكل غير طبيعي في عام 2013. Nature Geoscience. 8 (8): 643-646. دوى: 10.1038 / NGEO2489.