Однако физиков интересует более краткосрочная закономерность: как и другие зоопланктоны, морские креветки вертикально мигрируют большими группами в ответ на изменение световых условий, приближаются к поверхности ночью и уходят глубже в течение дня.Два исследователя из Калифорнийского технологического института экспериментально показали, что этот узор создает водные потоки, намного превышающие сумму потоков, создаваемых отдельными организмами в группе. Их результаты, опубликованные в журнале Physics of Fluids от AIP Publishing, предполагают, что коллективное движение мелких морских организмов может повлиять на структуру глобальной циркуляции океана на уровне, сопоставимом с ветром и приливами.Поскольку морская креветка (Artemia salina) демонстрирует фототаксис, тенденцию двигаться к источнику света, исследователи Моника Вильгельмус и Джон Дабири использовали лазеры, чтобы загнать стаю мелких ракообразных в большой резервуар с водой и вызвать модель вертикальной миграции.
Синий лазер, поднимающийся вдоль борта резервуара, заставлял креветок двигаться вверх; зеленый лазер над резервуаром удерживал их по центру. Чтобы визуализировать возникающие токи, они смешали микроскопические покрытые серебром стеклянные шарики с водой и зафиксировали их изменение в процессе миграции с помощью высокоскоростной камеры.Предыдущие исследования изучали крошечные возмущения, возникающие при движении одиночного планктона в воде. Взятые по отдельности, эти течения недостаточно сильны, чтобы повлиять на широкие структуры океанских потоков.
Однако, когда два или более организма плавают в непосредственной близости друг от друга, как они это делали в этом эксперименте, создаваемые ими водовороты взаимодействуют, создавая более мощные силы закрученной жидкости, которые могут изменить циркуляцию воды в более широком масштабе.«Это исследование предполагает замечательную и ранее не наблюдаемую двустороннюю связь между биологией и физикой океана: организмы в океане, похоже, обладают способностью влиять на окружающую среду своим коллективным плаванием», — сказал Дабири.Течения распределяют соль, питательные вещества и тепло по океанам, и их связывают с ветрами и приливами, но эти результаты предполагают, что живые организмы также могут играть определенную роль. Полученные данные обеспечивают экспериментальную поддержку теоретической модели, предложенной группой Дабири в статье Nature 2009 года, в которой проанализировано влияние медуз на перемешивание океана и предложено, что такая модель также может применяться к более мелким организмам.
Исследователи надеются повторить эксперимент в резервуаре, где плотность воды увеличивается с глубиной, более точно имитируя условия океана. «Если подобное явление произойдет в реальном океане, это будет означать, что биомасса в океане может перераспределять тепло, соленость и питательные вещества», — сказал Дабири.Поскольку небольшие организмы составляют основную часть океанической биомассы, исследователи подсчитали, что их модели движения могут дать океану триллион ватт энергии — наравне с ветром и приливами.
Внутри аквариума из соленых креветок получаются увлекательные домашние животные; в их естественной среде обитания они могут иметь глобальное воздействие на окружающую среду.