Se videon
Djur simmar genom att trycka på vattnet runt sina kroppar. Till och med små havssimmare som krill — små räkliknande djur — gör ministrömmar med varje spark. Och om det finns många av dessa små varelser? Tillsammans kan de vara kraftfulla nog att röra upp vatten hundratals meter (yards) djupt, tyder en ny studie på.
Att vattenblandning är viktig eftersom många näringsämnen är ojämnt spridda över havet. Nära ytan använder mikroskopiska marina växter och bakterier solljus för att göra mat. I processen använder de upp mineralnäring i vattnet. Dessa inkluderar kväve och fosfor. Så grunt vatten blir sappad av dessa näringsämnen. Men djupare vatten innehåller massor av sådana näringsämnen. Att röra upp havet hjälper till att föra det näringsrika djupvattnet upp mot ytan där växter kan använda det.
Vind, tidvatten och stora strömmar hjälper alla att blanda havet. Men simdjur flyttar vatten också. Och forskare ville veta om små men mycket rikliga djur kan spela en roll. De tänkte på centimeterstor krill och ännu mindre kräftdjur som kallas copepods (KOH-puh-podz).
John Dabiri arbetar vid Stanford University i Kalifornien. Han studerar hur vätskor rör sig runt föremål, inklusive djur. Tidigt, säger han, trodde forskare inte att varelser så små som krill kunde ha stor effekt på ett stort hav. “Den ursprungliga tanken är att dessa djur skulle flaxa med sina bihang och skapa små virvlar ungefär lika stora som deras kroppar”, säger han.
Men sedan antydde mätningar av krill som vandrade i havet att de kunde väcka mer turbulens än forskare först trodde var möjligt. Det gjorde även datorprogram som användes för att förutsäga flödet av vatten runt simmande maneter och copepoder.
2014 var Dabiri medförfattare till en studie för att mäta hur vatten rörde sig runt simma artemia i ett labb. Artemia är små kräftdjur som liknar krill. Artemia i tankar skapade jetstrålar och virvlar i vattnet som var mycket större än de själva, visade studien. “Men det fanns skepsis om huruvida dessa labbresultat var relevanta för havet”, säger Dabiri.
Varför? Havsvatten är inte enhetligt. Vissa ställen är varmare, andra svalare. Vissa delar har mer salt än andra. Sådana skillnader kan dela upp vattnet i lager som vart och ett har sin egen temperatur eller saltkoncentration. Sådana lager blandas inte lätt. Och 2014 års studie hade inte tagit hänsyn till sådana lager. Så det var inte klart om krill- eller artemia-genererad turbulens skulle vara tillräckligt stark eller färdas tillräckligt djupt för att verkligen blanda ihop ett skiktat hav.
Räkkraft
I den nya studien frågade Dabiris team om små djur hade simkraften att blanda havslager. För att testa detta använde de två tankar med vatten i sitt labb. Den ena var 1,2 meter (4 fot) djup, den andra 2 meter (cirka 6 fot) djup. Varje tank innehöll två lager vatten. Ett lager innehöll mer salt, vilket gjorde att det sjönk till botten. Varje tank innehöll också tiotusentals vickande artemia. De ser ut som ett rosa moln som rör sig i vattnet.
Isabel Houghton
Räkorna vandrade i ett tätt gäng. Och att vara så nära varandra bidrog till att förstärka deras individuella ansträngningar.
“När ett djur simmar uppåt, sparkar det bakåt,” säger Dabiri. Samma bit vatten blir sedan sparkad nedåt av ett annat närliggande djur. Sedan en till och en till. Resultatet är en rusning nedåt som blir starkare i takt med att migrationen fortsätter. Så småningom sträcker den sig nedåt ungefär lika djupt som hela gruppen av rörliga djur. I havet kan det vara så mycket som hundratals meter.
Den simmande räkan flyttade vattnet med en hastighet av cirka 1 till 2 centimeter (0,5 till 1 tum) per sekund. Den resulterande strålen var tillräckligt kraftfull för att blanda det grunda vattnet i varje tank med det djupare, saltare vattnet. Forskarna rapporterade sina resultat online den 18 april i Nature.
Vad är grejen?
Havsblandning är en viktig del av den globala klimatcykeln, påpekar Dewar. Det kör upp näringsämnen som foder kommer att mata blomningar av alger vid ytan. Den blandningen påverkar också hur gaser, som koldioxid, rör sig mellan vattnet och luften ovanför.
Forskare visste redan att blandning förekom. Men om små djur låg bakom en del av den blandningen, kan det förändra hur forskare studerade saker som rörde sig av havsströmmar, säger han.
Och den frågan – kan små djur göra någon viktig blandning – var kärnan i den nya studien, konstaterar William Dewar. Han var inte en del av studien. Men som oceanograf vid Florida State University i Tallahassee förstår han problemen här. De nya fynden “argumenterar ganska övertygande” att små djur kan få upp en bra bit av blandning, säger han. Dessa fynd, avslutar han, “motverkar starkt oron över att det mesta marint livet helt enkelt är för litet i storlek för att spela någon roll.”
Nästa steg blir att försöka mäta liknande effekter till havs från fartyg, säger Dabiri. “Tidigare studier letade efter turbulens eller virvlar på skalan av djurens storlek”, säger han. De letade inte efter stora nedåtgående vattenstrålar. “Denna tidning talar om för oss för första gången vad vi ska leta efter.”