Планктонные рачки оказались могучей силой, перемешивающей воду в океане

Микроскопические и неторопливые планктонные рачки оказались неожиданно важным элементом перемешивания морской воды: их роль не менее значительна, чем у ветра и волн.

Моделью для лабораторных экспериментов ученым из Стэнфордского университета послужили широко распространенные планктонные рачки артемии. Команда профессора Джона Дабири (John Dabiri) использовала большие емкости, наблюдая за медленными (один-два сантиметра в секунду) перемещениями этих крошечных жаброногих: они обнаружили, что групповые движения создают достаточно мощные и масштабные потоки воды. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые заключают, что артемии и их родственники должны участвовать в перемешивании теплых и слабосоленых верхних слоев воды с нижними, холодными и более плотными.

Принято считать, что такие крошечные и далеко не стремительные планктонные животные способны создавать только крошечные вихри, сравнимые с собственным телом, длина которого редко превышает один-полтора сантиметра. Лишь отдельные данные и опыты указывали на то, что их влияние на перемешивание воды ученые недооценивали. Так, в 2014 году Джон Дабири с коллегами использовали высокие (1,2 и два метра) аквариумы, заметив, что миграции планктона могут вызывать турбулентные завихрения куда больших размеров, способствуя активному перемешиванию воды.

Эту информацию встретили с определенным скепсисом, поэтому ученые изменили методику эксперимента. Авторы учли, что в естественных условиях морская вода стратифицирована и переходит от верхних теплых и не слишком соленых слоев на глубину — все более холодную, соленую и плотную. В течение суток рачки мигрируют то выше, к дневному солнцу, то дальше на глубину. Ученые заполнили аквариумы водой разной солености, добавили в них по 135 тысяч артемий и заставляли их совершать вертикальные миграции в лаборатории, используя искусственное освещение. 

Обнаружилось, что животные перемещались довольно тесными группами, которые усиливали создаваемые отдельными особями турбулентные потоки. Вихрь, выброшенный одним животным, подхватывается следующим — и получает дополнительное ускорение. В итоге создаются потоки, охватывающие уже не миллиметровые размеры одного рачка, а метровые — всей многочисленной «стаи».

В естественных условиях численность совместно мигрирующих групп зоопланктона достигает многих миллионов, охватывая сотни метров глубины и километры в поверхности. Соответственно, увеличиваются и вызываемые ими токи воды. Ученые считают, что их влияние на перемешивание морской воды должно быть колоссальным — возможно, даже превосходит роль ветра. Микроскопические рачки оказываются важнейшим элементом не только глобальных пищевых цепочек, но и глобального климата.