الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في البيئة المائية
- من الطبيعي أن تحتوى الأنهار والبحار مستويات كافية من غاز الأكسجين وغاز ثاني أكسيد الكربون لاستمرار الحياة المائية بما تشمله من نباتات، وحيوانات بحرية، وأسماك، وكائنات دقيقة مثل البكتريا والطحالب.
- يذوب الأكسجين بنسبة ضئيلة في الماء والمصدر الرئيسي للأكسجين له هو الهواء الجوي.
- بالإضافة إلى الدور الذي تقوم به العوالق النباتية والطحالب والنباتات المائية من خلال عملية البناء الضوئي في إنتاج الأكسجين في الماء.
- في البحار والمحيطات يذوب المزيد من الأكسجين في الماء نتيجة الأمواج والاضطراب داخل المحيط والتي يمكن أن تزيد من تبادل الغازات بين الغلاف الجوي والماء.
- بشكل عام، توفر هذه العمليات الطبيعية للمخلوقات البحرية الأكسجين المذاب الضروري لبقائها على قيد الحياة.
ذوبانية غازي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الماء
- تركيز غاز الأكسجين في الهواء أعلى بحوالي 500 مرة من تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون، ولكن غاز الأكسجين أقل قابلية للذوبان في الماء بحوالي 50 مرة.
- تكون قابلية الذوبان للغازين في مياه المحيط المالحة أقل بحوالي 30-20% من قابليتهم للذوبان في الماء العذب.
- بصفة عامة تكون ذوبانية الغازين أقل عند درجات الحرارة الأعلى. فمع ارتفاع درجة الحرارة، تتناقص نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون الذائب في الماء بمعدل أكبر من تناقص نسبة الأكسجين في الماء.
- الشكل البيانى يوضح العلاقة بين قابلية ذوبان الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الماء العذب عند درجات حرارة مختلفة في ظل التركيب الطبيعي للهواء الجوي.
- الجدول التالي يوضح ذوبانية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الماء
تأثير زيادة نسبة غاز الأكسجين المذاب في الماء
(1) تعزيز التنفس
- تعتمد الكائنات المائية في عملية التنفس على الأكسجين المذاب في الماء. وتؤدي زيادة كمية الأكسجين في إلى تحسين قدرتها على التنفس.
(2) تحسين التمثيل الغذائي
- يمكن للمستويات العالية من الأكسجين المذاب أن تدعم عمليات التمثيل الغذائي للكائنات المائية وتعزيز النمو.
(3) زيادة النشاط
- المستويات الكافية من الأكسجين المذاب تحفز الكائنات المائية إلى مزيد من النشاط في السباحة والصيد والتكاثر.
(4) الحفاظ على توازن النظام البيئي
- بعد التوازن الصحي للأكسجين المذاب في الماء أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على نظام ببئي مائي مستقر من خلال دعم مجموعات متنوعة من الأسماك واللافقاريات والنباتات.
مصادر ثاني أكسيد الكربون في البيئة المائية
- يعتبر الغلاف الجوي المصدر الرئيسي لثاني أكسيد الكربون (CO2) في الماء، حيث يتم تبادل ثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والماء.
- تنتج الكائنات البحرية غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يذوب في المياه المحيطة بها كأحد الفضلات الناتجة من عمليتي الأيض.
- الأنشطة البشرية مثل التلوث الصناعي وتحلل المواد العضوية التي تحملها مياه الصرف الزراعي.
تأثير زيادة نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء على الكائنات المائية
- يمكن أن يكون لزيادة نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الماء عدة آثار سلبية على الكائنات المائية منها:
(1) التحمض
- عندما تكون مستويات ثاني أكسيد الكربون مرتفعة في الغلاف الجوي، فإنه يمكن أن يذوب بتركيز أكبر في الماء، مما يؤدي إلى زيادة حمض الكربونيك وانخفاض قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للماء.
- يمكن أن يكون هذا التحمض ضارًا للعديد من أنواع الكائنات المائية خاصة تلك التي تمر بمراحل حياة حساسة مثل مرحلتي البيض والبرقات.
(2) ضعف التنفس
- يمكن أن تؤدي المستويات العالية من ثاني أكسيد الكربون إلى انخفاض نسبة الأكسجين المذاب في الماء، وهو أمر ضروري لتنفس الكائنات المائية.
(3) تقليل التكلس
- تعتمد العديد من الكائنات البحرية مثل المرجان والرخويات وبعض أنواع العوالق على كربونات الكالسيوم لتكوين أصدافها أو هياكلها العظمية، وهي مادة صلبة شحيحة الذوبان في الماء.
- تؤدي زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى تحويل كربونات الكالسيوم إلى بيكربونات كالسيوم تذوب فى الماء، مما يعيق قدرة هذه الكائنات على بناء هياكلها أو الحفاظ عليها.
تأثير نقص نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء على الكائنات المائية
(1) انخفاض عملية التمثيل الضوئي
- تحتاج النباتات والطحالب المائية إلى ثاني أكسيد الكربون للقيام بعملية التمثيل الضوئي.
- قد يؤدي انخفاض توافر ثاني أكسيد الكربون إلى الحد من قدرتها على إنتاج الطاقة، مما يؤثر على الإنتاجية الإجمالية للنظام البيئي.
(2) التأثير على سلاسل الغذاء
- يمكن أن يؤثر التغير في مستوى ثاني أكسيد الكربون في الماء على الكائنات المنتجة مثل العوالق النباتية والطحالب، وبالتالي التأثير على الكائنات في المستويات الأعلى من سلاسل الغذاء.
(3) خلل في توازن الرقم الهيدروجيني
- التركيزات المنخفضة لثاني أكسيد الكربون قد تؤدي إلى زيادة في الرقم الهيدروجيني، مما يؤثر سلبًا على الأنواع الحساسة التي تتكيف مع مدى معين من الرقم الهيدروجيني.
