Lasergeführte Meeresaffen zeigen, wie Zooplanktonwanderungen die globalen Meeresströmungen beeinflussen können

Lasergeführte Meeresaffen zeigen, wie Zooplanktonwanderungen die globalen Meeresströmungen beeinflussen können
Anonim

vom American Institute of Physics

Image

Meeresaffen haben die Aufmerksamkeit sowohl von Kindern als auch von Aquarienliebhabern aufgrund ihres leicht beobachtbaren Lebenszyklus erregt - verkauft als dehydrierte Eier schlüpfen, entwickeln und paaren diese winzigen Salzgarnelen leicht, wenn sie nur ein Becken Salzwasser enthalten.

Physiker sind jedoch an einem kurzfristigen Muster interessiert: Wie andere Zooplanktone wandern auch Salzgarnelen in großen Gruppen vertikal als Reaktion auf wechselnde Lichtverhältnisse, nähern sich nachts der Oberfläche und ziehen sich tagsüber tiefer zurück.

Zwei Forscher am California Institute of Technology haben experimentell gezeigt, dass dieses Muster Wasserströme erzeugt, die viel größer sind als die Summe derjenigen, die von einzelnen Organismen in der Gruppe erzeugt werden. Ihre in der Fachzeitschrift Physics of Fluids vom AIP Publishing veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass die kollektive Bewegung kleiner Meeresorganismen die globalen Zirkulationsmuster der Ozeane auf einem Niveau beeinflussen könnte, das mit Wind und Gezeiten vergleichbar ist.

Da Artemia (Artemia salina) Phototaxis zeigen, eine Tendenz, sich zu einer Lichtquelle zu bewegen, verwendeten die Forscher Monica Wilhelmus und John Dabiri Laser, um einen Schwarm kleiner Krebstiere in einem großen Wassertank zu treiben und ein vertikales Migrationsmuster zu induzieren. Ein blauer Laser, der an der Seite des Tanks aufstieg, ließ die Salzwassergarnele nach oben wandern. Ein grüner Laser über dem Tank hielt sie in der Mitte. Um die resultierenden Ströme sichtbar zu machen, mischten sie mikroskopisch kleine, silberbeschichtete Glaskugeln in das Wasser und zeichneten deren sich ändernde Verteilung während der Migration mit einer Hochgeschwindigkeitskamera auf.

Frühere Studien haben die winzigen Störungen untersucht, die entstehen, wenn sich einzelnes Plankton durch das Wasser bewegt. Für sich genommen sind diese Strömungen nicht stark genug, um breite Strömungsmuster des Ozeans zu beeinflussen. Wenn jedoch zwei oder mehr Organismen wie in diesem Experiment nahe beieinander schwimmen, wirken die Wirbel, die sie erzeugen, zusammen, um stärkere wirbelnde Fluidkräfte zu erzeugen, die die Wasserzirkulation in einem größeren Maßstab verändern könnten.

"Diese Forschung legt eine bemerkenswerte und bisher nicht beobachtete wechselseitige Kopplung zwischen der Biologie und der Physik des Ozeans nahe: Die Organismen im Ozean scheinen die Fähigkeit zu haben, ihre Umwelt durch gemeinsames Schwimmen zu beeinflussen", sagte Dabiri.

Strömungen verteilen Salz, Nährstoffe und Wärme in den Ozeanen und werden Wind und Gezeiten zugeschrieben. Diese Ergebnisse legen jedoch nahe, dass auch lebende Organismen eine Rolle spielen könnten. Die Ergebnisse liefern experimentelle Unterstützung für ein theoretisches Modell, das von Dabiris Gruppe in einem Naturpapier von 2009 vorgeschlagen wurde, in dem die Wirkung von Quallen auf die Vermischung der Ozeane analysiert und vorgeschlagen wurde, dass ein solches Modell auch für kleinere Organismen gelten könnte.

Die Forscher hoffen, das Experiment in einem Tank wiederholen zu können, in dem die Wasserdichte mit der Tiefe zunimmt und die Bedingungen des Ozeans genauer nachahmt. "Wenn im realen Ozean ähnliche Phänomene auftreten, kann die Biomasse im Ozean Wärme, Salzgehalt und Nährstoffe umverteilen", sagte Dabiri.

Da kleine Organismen den größten Teil der ozeanischen Biomasse ausmachen, schätzen die Forscher, dass ihre Bewegungsmuster dem Ozean eine Billion Watt an Energie zuführen könnten - auf Augenhöhe mit Wind und Gezeiten. In einem Aquarium machen Salzgarnelen verlockende Haustiere; In ihrem natürlichen Lebensraum können sie globale Umweltauswirkungen haben.