Крошечные водовороты, созданные артемией и другими крохотными водными существами, могли смешать верхние ярусы морей, а также ветры, и волны делают, новое исследование предлагает. Такое «биосмешивание» могло играть важную роль в перераспределении тепла, соли и питательных веществ в верхних ярусах океана. Однако некоторый вопрос об исследователях, как эффективно биосмесительные смеси воды побежденной волной освещенной солнцем поверхности с теми от холодных, спокойных глубин.Ветры, волны и потоки крайне важны для смешивания подповерхностных вод озер и морей, транспортировка тепла вниз и одновременно обеспечение вод с большим содержанием биогенных веществ до поверхности, где получающему свет фитопланктону нужны они для процветания.
Но маленькие морские существа помогают таким процессам, поскольку они мигрируют к поверхности океана каждую ночь, чтобы добыть продовольствие и затем возвратиться к относительной безопасности неосвещенных глубин в течение часов дневного света, некоторые исследователи думают. Один из самых знакомых из этих путешественников, известных детям во всем мире как морская обезьяна, является артемией солончак Artemia, говорит Джон Дэбири, жидкость dynamicist в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене. Несмотря на то, что маленькие водовороты, созданные быстро крутящимися ногами единственной морской обезьяны, не достаточно сильны для значительного побуждения морей, водовороты, поднятые миллиардами из них, могли бы добиться цели, Дэбири и другие сделали предложение. Для испытания понятия он и Моника Вилхелмус, также Калифорнийского технологического института, измерили крошечные потоки, вызванные искусственно наведенными миграциями артемии в лаборатории.
Дабири и Вилхелмус использовали синие и зеленые лазеры, чтобы побудить тысячи артемии 5 миллиметров длиной «мигрировать» к и от нижней части резервуара 1,2 метра глубиной. Существа сильно привлечены к тем цветам, говорит Дабири.
Исследователи блистали синий лазер в резервуар и медленно перемещали его вверх и вниз для управления вертикальными перемещениями ракообразных. Твердые стены резервуара могли сильно влиять на характеры движения потока, сгенерированные креветками, когда они плавали, таким образом, исследователи держали креветки отдельно от краев резервуара путем блистания зеленый лазерный луч непосредственно вниз в центр.
Чтобы помочь визуализировать водовороты и водовороты, сгенерированные креветками, исследователи добавили обильные суммы покрытых серебром микросфер к воде и осветили их красным лазером, цвет, который, кажется, не влияет на поведение креветок.Быстродействующие видео бригады изобилия, освещенные лазером миграции отловили изображения водоворотов, намного больше, чем сами существа, следовавшие из взаимодействий меньших потоков, созданных людьми. Чем больше водовороты, тем более эффективный смешивание могло бы быть, Дабири, говорят. “Таким образом, даже для медленных миграций, могли быть сильные результаты”, отмечает он.Предыдущие исследования предлагают, чтобы получающий свет фитопланктон, основа цепи питания океана, собрал приблизительно 60 тераватт солнечной энергии, говорит Дабири.
Даже если морские организмы, потребляющие фитопланктон, преобразовывают только 1% той энергии в смешивание океанов, это коллективно сопоставимо со смесительной энергией ветров и потоков, Дабири и Вилхелмус сообщают онлайн сегодня в Физике Жидкостей.“Это – действительно инновационная экспериментальная установка, приводящая хороший пример скоростей потока”, говорит Кристиан Носс, жидкость dynamicist в университете Кобленцского Ландо в Германии. Жанет Янь, биологический океанограф в Технологическом институте штата Джорджия в Атланте, соглашается. “Мне нравится идея использовать [креветки] поведение для соблазнения их в камеру”, говорит она.Но ученые не соглашаются о том, как эффективные миллиарды крутящихся морских ног обезьяны могли бы быть в смешивании океанских слоев, которые являются сотнями метров глубоко. «Я не хотел бы сказать просто все же, что [биосмешивание] важно в глобальном масштабе” исключительно на основе эксперимента лаборатории, говорит Стивен Монисмит, жидкость mechanicist в Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния.
Андрэ Виссер, физический океанограф в Датском техническом университете в Шарлоттенлунде, соглашается. “Большая часть энергии [от креветок], вероятно, входит в нагревание воды” вместо того, чтобы смешать его, говорит он.Фактически, верхние и более низкие слои морей имеют измеримые различия в плотности, стратификация, которая, согласно теории, уменьшила бы эффективность любого биосмешивания.
И в мае, эксперименты, подобные Дабири, предположили, что стратификация душит смешивание. В том исследовании Носс и коллега Андреас Лорке, также Кобленцского Ландо, изучили результаты больших толп водных существ под названием Дафния (обычно известный как водные блохи), когда они мигрировали вверх и вниз в резервуаре мягко стратифицированной воды. Как ожидалось стратификация уничтожила биосмешивание, сгенерированное плавающей Дафнией, говорит Носс. Те результаты не удивительны, говорит Виссер. “Трудно поднять тяжелую воду и оттолкнуть легкую воду”.
Dabiri и следующий набор его коллег экспериментов лаборатории посмотрят на результаты морских миграций обезьяны в стратифицированных водах, говорит он. Те эксперименты должны показать, являются ли морские обезьяны лучшими миксерами, чем водные блохи.