Медузы перемешивают океан

Сочетая теоретическое моделирование и полевые наблюдения, исследователи Калифорнийского Технологического Института (Caltech) впервые описали механизм, который объясняет, как некоторые из самых крошечных морских животных могут оказать огромное влияние на крупномасштабное перемешивание вод океана.

Результаты будут опубликованы в журнале Nature, а пока вкратце:
Ранее считалось, что животные не могут существенно влиять на перемешивание вод в океане, что вода – настолько вязкая среда, что любое возмущение, созданное животным, особенно маленьким, очень быстро затухнет. Поэтому влияние животных на процессы переноса тепла, газов и питательных веществ никак не учитывалось.

Но калифорнийцы Дабири (Dabiri) и Кэтиджа (Katija) решили, что такая точка зрения неверна и стали искать теоретические обоснования своей идее.

В аэродинамике учитываются воздушные массы, которые увлекает за собой движущийся объект, и Чарльз Дарвин (нет, не тот Дарвин - его внук) описал подобный механизм для вязкой среды. В этом механизме отдельный организм, двигаясь, буквально тянет за собой окружающую воду.

Взяв эту идею за основу, Дабири и Кэтиджа смоделировали ситуацию, в которой много маленьких животных одновременно перемещается в одном направлении. Ведь каждый день, миллиарды крошечных рачков перемещаются из глубины на поверхность, проплывая несколько сотен метров. Согласно механизму Дарвина, они увлекли бы за собой холодные, более тяжелые массы воды наверх. Ситуация, в которой холодная вода оказывается наверху, неустойчива, и теплые слои стали бы смешиваться с холодными, принесенными планктоном.

Также исследователи из института Caltech обнаружили, что благодаря высокому коэффициенту вязкости воды, механизм Дарвина проявляется сильнее и что перенос воды больше именно для крохотных животных. «Это похоже, как если бы человек плыл в меду, - объясняет Дэбири. – Получается, что с планктоном переносится гораздо больше воды, чем с большим животным, например, с китом.

Чтобы проверить результаты расчетов, ученые поехали на остров Палау, где поставили эксперимент на медузах. Ученые добавляли в воду рядом с медузами флуоресцентную краску, а затем наблюдали, что произойдет. И действительно, пятно не оставалось на месте, когда медуза двигалась, и не рассеивалось в вихрях воды. Окрашенная вода перемещалась вслед за медузой, причем на значительные расстояния.

Ученые убедились, что животные способны вызвать перенос воды, а поскольку они мигрируют наверх, их движение действительно создает инверсию (холодные воды над теплыми), которая приводит к перемешиванию вод океана. Осталось только оценить воздействие большого количества существ – насколько оно масштабное.

Проведя ряд вычислений, Дабири и Кэтиджа пришли к выводу, что влияние биогенного перемешивания существенно. Общая мощность этого процесса, учитывая огромное количество планктона и мелких мигрирующих животных в океане, - триллион ватт. Это сопоставимо с влиянием силы ветра или течений.

Следующий вопрос, которым задались ученые, как полученные результаты повлияют на поведение модели глобальной циркуляции вод всемирного океана. Так можно будет намного точнее смоделировать глобальные изменения климата.