Μπορούν οι θαλάσσιοι πίθηκοι να ταράξουν τη θάλασσα;
Οι μικροσκοπικοί στροβιλισμοί που δημιουργούνται από γαρίδες άλμης και άλλα μικροσκοπικά υδρόβια πλάσματα θα μπορούσαν να αναμειγνύουν τα ανώτερα στρώματα των θαλασσών, όπως και οι άνεμοι και τα κύματα, προτείνει μια νέα μελέτη. Μια τέτοια «βιομίξη» θα μπορούσε να παίξει σημαντικό ρόλο στην ανακατανομή της θερμότητας, του αλατιού και των θρεπτικών ουσιών στα ανώτερα στρώματα του ωκεανού. Ωστόσο, ορισμένοι ερευνητές αμφισβητούν πόσο αποτελεσματικά η βιομίξη αναμειγνύει τα νερά της ηλιόλουστης επιφάνειας που ταλαντώνεται από τα κύματα με αυτά από τα δροσερά, ήρεμα βάθη.
Οι άνεμοι, τα κύματα και οι παλίρροιες είναι ζωτικής σημασίας για την ανάμειξη των επιφανειακών υδάτων των λιμνών και των θαλασσών, τη μεταφορά της θερμότητας προς τα κάτω και την ταυτόχρονη φέρνοντας τα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά νερά στην επιφάνεια όπου το φυτοπλαγκτόν που συγκομίζει φως τα χρειάζεται για να ευδοκιμήσει. Αλλά τα μικρά θαλάσσια πλάσματα βοηθούν τέτοιες διαδικασίες καθώς μεταναστεύουν στην επιφάνεια του ωκεανού κάθε βράδυ για να αναζητήσουν τροφή και στη συνέχεια επιστρέφουν στη σχετική ασφάλεια των μη φωτισμένων βάθη κατά τη διάρκεια της ημέρας, πιστεύουν ορισμένοι ερευνητές. Ένας από τους πιο γνωστούς από αυτούς τους ταξιδιώτες, γνωστός στα παιδιά σε όλο τον κόσμο ως ο θαλάσσιος πίθηκος, είναι η γαρίδα άλμης Artemia salina , λέει ο John Dabiri, ένας ρευστοδυναμικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) στην Πασαντένα. Αν και οι μικροί στροβιλισμοί που δημιουργούνται από τα γρήγορα ανακινούμενα πόδια ενός και μόνο θαλάσσιου πιθήκου δεν είναι αρκετά δυνατοί για να ταράξουν σημαντικά τις θάλασσες, οι δίνες που εκτινάσσονται από δισεκατομμύρια από αυτές μπορεί να κάνουν το κόλπο, πρότειναν ο Dabiri και άλλοι. Για να δοκιμάσουν την ιδέα, αυτός και η Monica Wilhelmus, επίσης από το Caltech, μέτρησαν τα μικροσκοπικά ρεύματα που προκαλούνται από τεχνητά προκαλούμενες μεταναστεύσεις γαρίδων άλμης στο εργαστήριο.
Ο Dabiri και ο Wilhelmus χρησιμοποίησαν μπλε και πράσινα λέιζερ για να παρακινήσουν χιλιάδες γαρίδες άλμης μήκους 5 χιλιοστών να «μεταναστεύουν» προς και από τον πυθμένα μιας δεξαμενής βάθους 1,2 μέτρων. Τα πλάσματα έλκονται έντονα από αυτά τα χρώματα, λέει ο Dabiri. Οι ερευνητές έριξαν το μπλε λέιζερ στη δεξαμενή και το κίνησαν αργά πάνω-κάτω για να ελέγξουν τις κάθετες κινήσεις των καρκινοειδών. Τα συμπαγή τοιχώματα της δεξαμενής θα μπορούσαν να επηρεάσουν έντονα τα μοτίβα ροής που δημιουργούνται από τις γαρίδες καθώς κολυμπούσαν, έτσι οι ερευνητές κράτησαν τις γαρίδες μακριά από τις άκρες της δεξαμενής εκπέμποντας την πράσινη δέσμη λέιζερ απευθείας στο κέντρο. Για να βοηθήσουν στην οπτικοποίηση των στροβιλισμών και των στροβιλισμών που δημιουργούνται από τις γαρίδες, οι ερευνητές πρόσθεσαν άφθονες ποσότητες μικροσφαιρών επικαλυμμένων με ασήμι στο νερό και τις φώτισαν με κόκκινο λέιζερ, ένα χρώμα που δεν φαίνεται να επηρεάζει τη συμπεριφορά των γαρίδων.
Τα βίντεο υψηλής ταχύτητας της ομάδας με τις γεμάτες, φωτισμένες με λέιζερ μεταναστεύσεις κατέγραψαν εικόνες στροβιλισμών πολύ μεγαλύτερων από τα ίδια τα πλάσματα, που προέκυψαν από τις αλληλεπιδράσεις μικρότερων ροών που δημιουργήθηκαν από άτομα. Όσο μεγαλύτεροι είναι οι στροβιλισμοί, τόσο πιο αποτελεσματική μπορεί να είναι η ανάμειξη, λέει ο Dabiri. "Έτσι, ακόμη και για αργές μεταναστεύσεις, θα μπορούσαν να υπάρξουν ισχυρές επιπτώσεις", σημειώνει.
Προηγούμενες μελέτες υποδεικνύουν ότι το φυτοπλαγκτόν που συγκομίζει το φως, η βάση της τροφικής αλυσίδας του ωκεανού, συλλέγει περίπου 60 τεραβάτ ηλιακής ενέργειας, λέει ο Dabiri. Ακόμα κι αν οι θαλάσσιοι οργανισμοί που καταναλώνουν φυτοπλαγκτόν μετατρέπουν μόνο το 1% αυτής της ενέργειας σε ανάμειξη των ωκεανών, αυτό είναι συλλογικά συγκρίσιμο με τη δύναμη ανάμειξης των ανέμων και της παλίρροιας, αναφέρουν οι Dabiri και Wilhelmus στο διαδίκτυο σήμερα στο Physics of Fluids .
«Πρόκειται για μια πραγματικά καινοτόμο πειραματική διάταξη που παρέχει μια ωραία απεικόνιση των ταχυτήτων ροής», λέει ο Christian Noss, ένας ρευστοδυναμικός στο Πανεπιστήμιο του Koblenz-Landau στη Γερμανία. Η Jeannette Yen, βιολογική ωκεανογράφος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια στην Ατλάντα, συμφωνεί. «Μου αρέσει η ιδέα να χρησιμοποιώ τη συμπεριφορά [των γαρίδων] για να τις παρασύρω στην κάμερα», λέει.
Αλλά οι επιστήμονες διαφωνούν σχετικά με το πόσο αποτελεσματικά μπορεί να είναι τα δισεκατομμύρια πόδια θαλάσσιων πιθήκων που αναδεύονται στην ανάμειξη στρωμάτων ωκεανών που έχουν βάθος εκατοντάδων μέτρων. «Δεν θα ήθελα να πω ακόμα ότι η [βιομίξη] είναι σημαντική σε παγκόσμια κλίμακα» αποκλειστικά με βάση ένα εργαστηριακό πείραμα, λέει ο Stephen Monismith, μηχανολόγος ρευστών στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στο Πάλο Άλτο της Καλιφόρνια. Ο André Visser, φυσικός ωκεανογράφος στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας στο Charlottenlund, συμφωνεί. "Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας [από τις γαρίδες] πιθανώς πηγαίνει στη θέρμανση του νερού" αντί να το αναμειγνύει, λέει.
Στην πραγματικότητα, το ανώτερο και το κατώτερο στρώμα των θαλασσών έχουν μετρήσιμες διαφορές στην πυκνότητα, μια διαστρωμάτωση που, σύμφωνα με τη θεωρία, θα μείωνε την αποτελεσματικότητα οποιασδήποτε βιομίξης. Και τον Μάιο, πειράματα παρόμοια με του Dabiri πρότειναν ότι η διαστρωμάτωση καταπνίγει την ανάμειξη. Σε εκείνη την έρευνα, ο Noss και ο συνάδελφός του Andreas Lorke, επίσης από το Koblenz-Landau, μελέτησαν τις επιπτώσεις μεγάλων πλήθων υδρόβιων πλασμάτων που ονομάζονται Daphnia (κοινώς γνωστοί ως ψύλλοι του νερού) καθώς μετανάστευσαν πάνω-κάτω σε μια δεξαμενή με ήπια στρωματοποιημένο νερό. Όπως ήταν αναμενόμενο, η διαστρωμάτωση περιόρισε τη βιομίξη που δημιουργήθηκε από την κολυμβητική Daphnia , λέει ο Noss. Αυτά τα αποτελέσματα δεν προκαλούν έκπληξη, λέει ο Visser. "Είναι δύσκολο να σηκώσεις βαρύ νερό και να σπρώξεις το ελαφρύ νερό προς τα κάτω."
Η επόμενη σειρά εργαστηριακών πειραμάτων του Dabiri και των συναδέλφων του θα εξετάσει τις επιπτώσεις της μετανάστευσης θαλάσσιων πιθήκων σε στρωματοποιημένα ύδατα, λέει. Αυτά τα πειράματα θα πρέπει να αποκαλύψουν εάν οι θαλάσσιοι πίθηκοι είναι καλύτεροι μίξερ από τους ψύλλους του νερού.
