Journal of Oceanography

fa تغییرات فصلی سامانه کربنات در آب‌های مرجانی خلیج فارس و پیامدهای آن برای فرایندهای کلسیفیکاسیون و تولید کربن آلی Seasonal Variability of the Carbonate System in Coral Reef Waters of the Persian Gulf and Its Implications for Calcification and Organic Carbon Production شيمی دريا Chemical Oceanography پژوهشي Research/ Original/ Regular Article <div style="text-align: justify;">پیشینه و اهداف: زیستگاه‌های مرجانی خلیج فارس، به‌عنوان اکوسیستم‌هایی با ارزش بالای بوم‌شناختی و اقتصادی، علاوه بر نقش در تنوع زیستی، تأمین غذا، حفاظت از سواحل و کارکردهای پژوهشی و گردشگری، در معرض تنش‌های فزاینده محلی و جهانی قرار دارند. آلودگی‌های نفتی، توسعه‌های ساحلی، ورود مواد مغذی و فاضلاب، در کنار گرمایش و اسیدی‌شدن آب دریا، پایداری این زیستگاه‌ها را تهدید می‌کند. با توجه به اهمیت شیمی کربنات در سلامت مرجان‌ها، این پژوهش با هدف تکمیل داده‌های موجود درباره وضعیت سامانه کربنات و ارزیابی تغییرات فصلی آن در نیمه ایرانی خلیج فارس انجام شد. بدین منظور پایش ماهانه یک‌ساله در سه منطقه مرجانی خارک (شمال‌غرب)، کیش (بخش میانی) و قشم (شرق خلیج فارس) انجام و نتایج با داده‌های گشت دریایی تابستان 2021 تلفیق گردید. روش ها: نمونه‌برداری از نوامبر 2021 تا دسامبر 2022 به‌صورت ماهانه و از عمق یک‌متر زیر سطح انجام شد. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی شامل دما، شوری، اکسیژن محلول، pH، مواد مغذی و قلیاییت کل (AT) اندازه‌گیری شد. شاخص‌های شیمی کربنات از جمله کربن معدنی محلول (DIC)، فشار جزئی CO2، حالت اشباع آراگونیت و نسبت‌های نرمال‌شده محاسبه گردید. برای تحلیل وضعیت تابستانی کل خلیج فارس از داده‌های گشت دریایی شهریور 2021 استفاده شد. یافته ها: میانگین سالانه دما در مناطق خارک، کیش و قشم به‌ترتیب 26.6، 28.8 و 28.0 درجه سانتی‌گراد و میانگین شوری 39.9، 38.3 و 37.2 بود. میانگین AT به‌ترتیب 2534، 2456 و 2421 و میانگین DIC برابر 2147، 2078 و 2062 میکرومول بر کیلوگرم به‌دست آمد. کمینه DIC در تابستان و بیشینه آن در فصول سرد مشاهده شد. میانگین سالانه pH (حدود 8.04) و pCO2 (حدود 410–416 میکرواتمسفر) تفاوت معنی‌داری میان جزایر نشان نداد و آب‌ها در ماه‌های مختلف می‌توانند نقش منبع یا مخزن CO2 را ایفا کنند. آب‌های هر سه منطقه در تمام سال نسبت به آراگونیت در حالت فوق‌اشباع بودند و بیشترین مقادیر اشباع در فصول گرم ثبت شد. کاهش قلیاییت نسبت به خط رقیق‌شدگی آب اقیانوس هند بیانگر ترسیب زیستی کلسیم کربنات در خلیج فارس است؛ این کاهش در خارک بیشترین و در قشم کمترین مقدار را نشان داد که با زمان ماندگاری آب و فاصله از تنگه هرمز سازگار است. نسبت تولید کربن آلی به تشکیل کلسیم کربنات در تابستان 2.6 به 1 و میانگین سالانه حدود 1.1 به 1 برآورد شد که تایید کننده افزایش نسبت تولید کربن آلی توسط فتوسنتز نسبت به تولید زیستی کلسیم کربنات در چند دهه گذشته است. نتیجه‌گیری: شیمی کربنات آب‌های مرجانی خلیج فارس تحت تأثیر نوسانات دمایی، تبخیر شدید، زمان ماندگاری آب و فعالیت‌های زیست‌ژئوشیمیایی قرار دارد. در شرایطی که شاخص حالت اشباع آراگونیت در آبسنگ‌های مرجانی خلیج فارس همواره در وضعیت فوق‌اشباع قرار دارد، و با توجه به نوسانات شدید دمایی فصلی در این پهنه و تأثیر قابل‌توجه دما بر مقدار این شاخص، نسبت هیدروژن‌کربنات به یون هیدروژن می‌تواند به‌عنوان معیاری مقاوم‌تر و قابل‌اتکاتر برای ارزیابی اثر نوسانات فصلی شیمی کربنات بر فرآیند کلسیفیکاسیون مرجان‌ها مورد استفاده قرار گیرد. افزایش نسبی سهم فتوسنتز در مقایسه با کلسیفیکاسیون در سال‌های اخیر احتمالاً با تغییرات اقلیمی، افزایش ورودی مواد مغذی و کاهش پوشش مرجانی مرتبط است. در مجموع، نتایج نشان می‌دهد که زیستگاه‌های مرجانی خلیج فارس در عین فوق‌اشباع بودن از نظر کربنات، نسبت به تغییرات اقلیمی و فشارهای انسانی حساس‌اند و پایش مستمر شیمی کربنات برای ارزیابی آینده این اکوسیستم‌ها ضروری است.  </div> <div style="text-align: justify;">Background and Objectives: Coral reef habitats of the Persian Gulf are ecologically and economically important, supporting biodiversity, food resources, coastal protection, research, and tourism. However, they are increasingly threatened by local and global stressors, including oil pollution, coastal development, nutrient and wastewater inputs, ocean warming, and acidification. Given the key role of carbonate chemistry in coral health, this study investigated seasonal variability of the carbonate system in Iranian waters of the Persian Gulf through one year of monthly monitoring at three reef regions—Khark, Kish, and Qeshm—combined with data from a summer 2021 oceanographic cruise. Methods: Monthly sampling was carried out from November 2021 to December 2022 at 1 m below surface. Physical and chemical parameters, including temperature, salinity, dissolved oxygen, pH, nutrients, and total alkalinity (AT) were measured. Carbonate system parameters such as dissolved inorganic carbon (DIC), partial pressure of CO2 (pCO2), aragonite saturation state (Ωar), and salinity-normalized indices were calculated. Summer conditions across the Persian Gulf were further evaluated using data from the September 2021 research cruise. Findings: Mean annual temperatures at Khark, Kish, and Qeshm were 26.6, 28.8, and 28.0 °C, respectively, with corresponding mean salinities of 39.9, 38.3, and 37.2. Mean AT values were 2534, 2456, and 2421 µmol/kg, and mean DIC values were 2147, 2078, and 2062 µmol/kg, respectively. Minimum DIC occurred in summer and maximum values during colder seasons. Annual mean pH (~8.04) and pCO2 (~410–416 µatm) showed no significant spatial differences, and reef waters alternated seasonally between acting as a CO2 source and sink. Waters at all sites remained supersaturated with respect to aragonite throughout the year, with highest saturation states in warmer months. Alkalinity depletion relative to the Indian Ocean source water dilution line indicates substantial biological CaCO3 precipitation within the Gulf, with the greatest reduction observed at Khark and the lowest at Qeshm, consistent with water residence time and proximity to the Strait of Hormuz. The ratio of organic carbon production to CaCO3 formation was estimated at 2.6:1 in summer and approximately 1.1:1 on an annual basis, indicating a relative increase in photosynthetic production compared to calcification in recent decades. Conclusion: Carbonate chemistry in the reef waters of the Persian Gulf is strongly controlled by temperature, intense evaporation, water residence time, and biogeochemical processes. Although aragonite saturation remains consistently supersaturated, the strong seasonal temperature variability makes the bicarbonate-to-hydrogen ion ratio a more reliable indicator of seasonal effects on coral calcification. The increasing dominance of photosynthesis relative to calcification in recent decades is likely linked to climate change, nutrient enrichment, and declining coral cover. Overall, despite persistent carbonate supersaturation, Persian Gulf reef habitats remain vulnerable to climatic and anthropogenic pressures, highlighting the need for continued carbonate chemistry monitoring.</div> خلیج فارس, شیمی کربنات, مرجان‌ها, کلسیفیکاسیون, حالت اشباع آراگونیت Persian Gulf, carbonate chemistry, coral reefs, calcification, aragonite saturation state 97 116 http://joc.inio.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-842-3&slc_lang=fa&sid=1 Abolfazl Saleh ابوالفضل صالح saleh@inio.ac.ir 100319475328460015746 100319475328460015746 Yes پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی Mohammadali Hamzeh محمد علی حمزه mahamzeh1183@gmail.com 100319475328460015747 100319475328460015747 No پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی Davoud Jahedi Vaighan داوود جاهدی وایقان davoudjahedi36@gmail.com 100319475328460015748 100319475328460015748 No پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی Maryam Mohammadi مریم محمدی k.mmraha@gmail.com 100319475328460015749 100319475328460015749 No اداره حفاظت از محیط زیست سازمان منطقه آزاد کیش