تاثیرگذاری خورشید در خزر؛ از افزایش تبخیر تا تهدیدهای زیست‌محیطی خزر
​​​​​​​گروه ‌زیست دریایی- سید عمران طباطبایی - دریای خزر، این نگین پهناور محصور در خشکی، صحنه یک نمایش پیچیده و مداوم از برهم‌کنش نیروهای طبیعی است. در این میان، نور خورشید به عنوان یک بازیگر اصلی و منبع انرژی اولیه، نقش بی‌بدیلی را در شکل‌دهی به تمامی جنبه‌های حیات و دینامیک این اکوسیستم منحصربه‌فرد ایفا می‌کند. 
به گزارش روزنامه اقتصاد سرآمد، سید عمران طباطبایی، فعال رسانه‌ای در مطلبی اختصاصی برای این روزنامه به بررسی تاثیرات مرتبط با نور خورشید در پهنه آبی دریای خزر به عنوان بزرگ‌ترین دریاچه کره‌زمین پرداخته است. نگارنده در این مطلب به تاثیر نور مستقیم خورشید به عنوان ملموس‌ترین عامل در افزایش دمای آب دریای خزر و به واسطه آن تاثیرگذاری در فرایندهای مربوط به افزایش تبخیر و کاهش سطح تراز آبی این منطقه را مورد بررسی قرار داده است. این مطلب را در ادامه می‌خوانید:
تأثیر مستقیم پرتوهای خورشید فراتر از گرم کردن ساده سطح آب است؛ این انرژی کیهانی فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را به‌گونه‌ای درهم می‌تند که سرنوشت این دریا را از اعماق تاریک آن تا لایه‌های فوقانی جو در مقیاس‌های زمانی کوتاه و بلند تعیین می‌کند.
لایه‌بندی حرارتی در دریای خزر
نور خورشید، در ساده‌ترین و مستقیم‌ترین شکل خود، عامل اصلی تعیین‌کننده دمای آب دریای خزر است. پرتوهای خورشیدی با طول موج کوتاه، بخش بزرگی از انرژی خود را به مولکول‌های آب در لایه‌های سطحی منتقل می‌کنند. این افزایش دما تنها یک احساس نیست؛ یک پدیده فیزیکی عمیق است که چگالی آب را تغییر می‌دهد. آب گرم‌شده، چگالی کمتری پیدا می‌کند و به همین دلیل روی لایه‌های سردتر و چگال‌تر که در زیر قرار گرفته اند، شناور می‌ماند.
این فرایند منجربه ایجاد پدیده «لایه‌بندی حرارتی» یا ترموکلاین می‌شود. در ماه‌های گرم سال، لایه سطحی گرم و سبک به وضوح از لایه عمیق سرد و چگال جدا می‌شود. این جدایی یک مانع فیزیکی بسیار مهم ایجاد می‌کند که تبادل عمودی مواد مغذی، گازهای محلول و گرما را بین اعماق و سطح به شدت محدود می‌سازد. در فصل پاییز، با کاهش تابش خورشید و سردشدن هوای سطحی، آب در سطح خنک شده و چگال‌تر می‌شود. این آب سنگین‌تر به سمت پایین فرو می‌رود و لایه‌بندی تابستانه را در هم می‌شکند و یک «جابه‌جایی عمودی» یا اختلاط کامل را باعث می‌شود.
این رویداد فصلی که با وزش بادهای پاییزی تشدید می‌شود، برای حیات دریا حیاتی است، زیرا اکسیژن را به اعماق می‌برد و مواد مغذی انباشته‌شده در کف را به سطح می‌آورد و سوخت لازم برای ایجاد جلبک‌های بهار آینده فراهم می‌آورد. میزان و شدت تابش خورشید به‌طور مستقیم بر زمان، مدت و عمق این لایه‌بندی و اختلاط تأثیر می‌گذارد. تغییرات در الگوهای تابش، ناشی از نوسانات اقلیمی، می‌تواند این چرخه‌های فصلی و نیز ثبات اکوسیستم را برهم زند.
ریشه افزایش فرایند تبخیر در خزر
یکی از ملموس‌ترین تأثیرات مستقیم نور خورشید، فرایند تبخیر است. انرژی خورشیدی به مولکول‌های آب در سطح دریا انرژی جنبشی می‌دهد و آن‌ها را قادر می‌سازد تا از فاز مایع به فاز گاز برسند و از سطح دریا جدا شوند. دریای خزر، به دلیل وسعت زیاد و قرارگیری در عرض‌های جغرافیایی میانی، یک کوره تبخیر عظیم است. این فرایند یک جزء کلیدی در چرخه هیدرولوژیکی دریا به‌شمار می‌رود. میزان تبخیر مستقیماً به شدت و مدت تابش خورشید، دمای هوا، رطوبت و سرعت باد وابسته است.
نوسانات در تابش خورشید که ممکن است تحت تأثیر تغییر ابرناکی یا الگوهای گردش جوی قرار گیرد، می‌تواند نرخ تبخیر را به‌طور قابل‌توجهی تغییر دهد. از آنجایی که آب شیرین ورودی به دریا عمدتاً از طریق رود ولگا و خروجی آن تنها از طریق تبخیر در تعادل ظریف سطح آب دریا تعیین‌کننده است، هر تغییری در نرخ تبخیر مستقیماً بر ارتفاع سطح آب دریای خزر تأثیر می‌گذارد. دوره‌های کاهش تابش خورشید یا افزایش بارندگی که منجربه کاهش تبخیر شود، می‌تواند باعث افزایش سطح آب شود.
دوره‌های پرتوبافی شدید و خشکسالی می‌تواند تبخیر را افزایش داده و منجر ه کاهش سریع سطح آب شود که در سال‌های اخیر نگرانی‌هایی را ایجاد کرده است. این نوسانات سطح آب پیامدهای عظیم زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی برای کشورهای ساحلی دارد و خطوط ساحلی، بنادر، تأسیسات نفتی ساحلی و زیستگاه‌های ارزشمند مانند تالاب‌های شمال ایران مانند انزلی و میانکاله را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

تاثیر نور خورشید در میکروارگانیسم‌ها
در سطح مولکولی، نور خورشید سوخت لازم برای پایه‌ترین فرایند حیات در دریا، یعنی فتوسنتز را فراهم می‌کند. فیتوپلانکتون‌ها که میکروارگانیسم‌های گیاهی شناور هستند، با استفاده از رنگدانه کلروفیل، انرژی نور خورشید را جذب می‌کنند و از آن برای تبدیل دی‌اکسید کربن و مواد مغذی معدنی مانند نیترات و فسفات به ماده آلی و اکسیژن استفاده می‌کنند. این فرایند که تولید اولیه نامیده می‌شود، اساس شبکه غذایی دریای خزر را تشکیل می‌دهد.
تمام زندگی جانوری، از زئوپلانکتون‌های کوچک گرفته تا ماهی‌های کوچک و بزرگ و در نهایت فک‌خزری، همه وابسته به انرژی‌ای هستند که توسط فیتوپلانکتون‌ها از خورشید گرفته شده است. میزان و کیفیت نور خورشید که به سطح آب می‌رسد، به‌طور مستقیم بر میزان این تولید اولیه تأثیر می‌گذارد. عمق نفوذ نور که به شفافیت آب بستگی دارد، منطقه «فوتیک» را تعریف می‌کند که لایه‌ای از آب است که در آن نور برای فتوسنتز کافی است.
در دریای خزر، عواملی مانند شکوفایی جلبکی، ورود رسوبات از رودخانه‌ها و آلودگی‌های انسانی می‌توانند شفافیت آب را کاهش داده و عمق منطقه فوتیک را محدود کنند که در نتیجه ظرفیت تولید کلی اکوسیستم را کاهش می‌دهد. نور خورشید همچنین ریتم‌های زیستی بسیاری از موجودات را تنظیم می‌کند؛ از الگوهای مهاجرت عمودی روزانه زئوپلانکتون‌ها که شب‌ها برای تغذیه به سطح می‌آیند و روزها به اعماق فرو می‌روند تا زمان تولید مثل و رشد بسیاری از گونه‌های ماهی.
نور خورشید همچنین یک عامل شیمیایی قدرتمند است و واکنش‌های فتوشیمیایی متعددی را در آب دریا کاتالیز می‌کند. پرتوهای فرابنفش موجود در نور خورشید می‌توانند مولکول‌های آلی پیچیده، از جمله آلاینده‌های آلی پایدار و هیدروکربن‌های نفتی که متأسفانه در دریای خزر به وفور یافت می‌شوند را تجزیه کنند. این فرایند می‌تواند به کاهش سمیت برخی از این ترکیبات کمک کند و یک مسیر طبیعی برای پاکسازی محیط باشد.

افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی در خزر
محصولات تجزیه‌شده گاهی اوقات می‌توانند خود سمی‌تر از ترکیبات اصلی باشند. علاوه‌بر این، نور UV می‌تواند روی میکروپلاستیک‌ها تأثیر بگذارد، باعث شکنندگی و تجزیه آن‌ها به ذرات ریزتر شود که بلعیده‌شدن آن‌ها توسط موجودات دریایی آسان‌تر است و در نتیجه نگرانی‌های زیست‌محیطی را افزایش می‌دهد.
نور خورشید نیز در چرخه کربن نقش دارد. کربن غیرآلی را به آلی تبدیل می‌کند و می‌تواند بر انحلال‌پذیری دی‌اکسید کربن در آب تأثیر بگذارد. آب‌های گرم‌تر ناشی از تابش بیشتر خورشید، توانایی کمتری برای نگهداری گازهای محلول مانند‌CO2 دارند که این امر می‌تواند بر تعادل اسیدیته‌(pH) آب دریا تأثیر بگذارد. اگرچه این اثر در مقایسه با اقیانوس‌های آزاد در یک دریای بسته مانند خزر ممکن است پیچیده‌تر باشد.
تأثیر نور خورشید بر آب‌وهوای منطقه نیز غیرمستقیم بر دریا اثر می‌گذارد. خزر به عنوان یک منبع عظیم رطوبت و گرما عمل می‌کند. نور خورشید سطح دریا را گرم می‌کند و این گرما سپس به جو منتقل می‌شود. این فرایند در شکل‌گیری الگوهای بادهای محلی، از جمله نسیم دریا و خشکی، نقش دارد. در طول روز، خشکی سریع‌تر از دریا گرم می‌شود، هوای گرم بالا می‌رود و هوای خنک‌تر از روی دریا به سمت ساحل می‌وزد که نسیم دریایی تعریف می‌شود.
در شب، این روند معکوس می‌شود. این گردش‌های محلی بر توزیع آلاینده‌ها، پراکندگی هاگ‌ها و حتی بر فعالیت‌های ماهیگیری و صیادی در دریای خزر تأثیر می‌گذارد. علاوه‌بر این، گرمای ذخیره‌شده در آب دریا در تابستان، در پاییز و زمستان به آرامی آزاد می‌شود و اثر تعدیل‌کنندگی بر آب‌وهوای مناطق ساحلی دارد، از شدت سرمای زمستان می‌کاهد.

تاثیرات منفی اشعه‌های خورشید در خزر
تأثیر نور خورشید همیشه مثبت یا خنثی نیست. افزایش تابش‌UV، به‌ویژه‌UV-B، که ناشی از کاهش لایه ازون است، می‌تواند یک تهدید جدی برای زیست‌شناسی دریایی باشد. پرتوهای‌UV-B می‌توانند به‌DNA، پروتئین‌ها و سایر مولکول‌های زیستی در موجودات دریایی آسیب برسانند. این‌radiation می‌تواند باعث کاهش نرخ فتوسنتز در فیتوپلانکتون‌ها شود که پایه شبکه غذایی را تضعیف می‌کند.
برای موجودات بزرگ‌تر مانند ماهی‌ها، قرارگیری در معرض‌UV-B می‌تواند باعث آسیب‌های پوستی، سرکوب سیستم ایمنی و اختلال در رشد لاروها شود. حتی فک‌خزری که یک گونه نمادین و در معرض خطر انقراض است، در طول ساعت‌های استراحت روی سطح آب در معرض‌doses بالای‌UV قرار می‌گیرد. در حالی‌که داده‌های خاص برای خزر در این زمینه محدود است، این یک نگرانی جهانی است که این اکوسیستم بسته نیز از آن مستثنا نیست.
در یک مقیاس بزرگ‌تر، تغییرات در الگوهای تابش خورشید روی زمین که توسط فعالیت‌های انسانی و تغییرات آب‌وهوایی جهانی هدایت می‌شود، بر دریای خزر تأثیر می‌گذارد. افزایش دمای جهانی نه‌تنها دمای هوا، بلکه دمای سطح دریا‌(SST) را نیز افزایش می‌دهد. این‌warming می‌تواند لایه‌بندی را تقویت کند، دوره‌های‌stratified را طولانی‌تر کند و اختلاط عمودی‌essential را به تأخیر بیندازد یا کاهش دهد.
این امر می‌تواند منجربه کمبود اکسیژن در اعماق آب‌(هیپوکسی) و حتی مناطق مرده‌(anoxic) شود، زیرا مواد آلی در حال پوسیدگی در کف، اکسیژن را مصرف می‌کنند و اختلاطی برای جایگزینی آن وجود ندارد. چنین شرایطی برای بسیاری از گونه‌های آبزی کشنده است و می‌تواند باعث مرگ دسته‌جمعی ماهی‌ها شود. تغییرات آب‌وهوایی همچنین ممکن است روی الگوهای ابرناکی و در نتیجه روی مقدار نور خورشیدی که به سطح دریا می‌رسد، تأثیر بگذارد و تمام زنجیره‌های وابسته به آن را تغییر دهد.

نتیجه‌گیری
نور آفتاب تنها یک منبع روشنایی یا گرمایش برای دریای خزر نیست؛ این یک محرک بنیادی است که فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی آن را با ظرافتی شگفت‌انگیز تنظیم می‌کند. از چگالش لایه‌های آب تا سوخت‌رسانی به پایه شبکه غذایی، از تعیین سطح آب تا تجزیه آلاینده‌ها، ردپای انرژی خورشیدی در هر جنبه‌ای از زندگی این دریا دیده می‌شود. درک این روابط پیچیده برای مدیریت و حفاظت از این اکوسیستم آسیب‌پذیر در برابر فشارهای طبیعی و انسانی، از جمله تغییرات آب‌وهوایی، ضروری است. آینده دریای خزر با نحوه تعامل این بدنۀ آبی با پرتوهای همیشه حاضر خورشید گره خورده است.