A nova tecnologia de laser está permitindo que os cientistas do MBARI examinem a estrutura de animais marinhos gigantes como larváceos-girinos, que são atores importantes nos ecossistemas oceânicos. Em um artigo recente em Avanços da Ciência , Os pesquisadores do MBARI descreveram um novo método para medir o fluxo da água do mar em larváceos e outros animais gelatinosos. Os resultados ajudarão os cientistas a entender quanto dióxido de carbono os oceanos estão absorvendo da atmosfera.

Os larváceos desempenham um papel significativo na movimentação de carbono da parte superior do oceano para o fundo do mar. Eles constroem estruturas de muco em forma de balão chamadas de "casas, "que concentram os alimentos filtrando minúsculas partículas da água do mar circundante. Essas partículas contêm carbono orgânico, alguns dos quais se originaram como dióxido de carbono na atmosfera.

Com o tempo, seus filtros ficam sobrecarregados com partículas, e o larváceo abandona sua casa. As casas descartadas desabam e afundam rapidamente no fundo do mar, transportar carbono para o fundo do mar. Uma vez no fundo do mar, este carbono é consumido por animais ou enterrado em sedimentos do fundo do mar. O carbono enterrado provavelmente será removido da atmosfera por milhões de anos.

Como os larváceos gigantes têm apenas alguns centímetros de comprimento, mas construa casas que podem ter um metro de diâmetro, eles são um desafio para estudar. Casas de larváceos intactas são quase impossíveis de coletar em uma rede ou jarro, ou para conter em um aquário de laboratório. Uma vez que eles caem em uma rede ou parede sólida, as casas desmoronam.

Em vez de tentar construir um tanque grande o suficiente para abrigar um larváceo gigante e sua casa, Kakani Katija, bolsista de pós-doutorado do MBARI, tem investigado maneiras de estudar larváceos em oceano aberto, usando uma técnica chamada velocimetria de imagem de partícula (PIV). Os sistemas PIV têm sido usados ​​em laboratórios há décadas para observar e medir padrões complexos de fluxo de água, como correntes, redemoinhos, e redemoinhos.

Em 2015, Katija decidiu adaptar um sistema PIV para uso em alto mar. Seu sistema "DeepPIV" consiste em um laser que emite uma fina lâmina de luz e uma câmera de vídeo que registra minúsculas partículas na água, que são iluminados pelo laser à medida que passam por esta folha de luz. Trabalhando com os engenheiros do MBARI Alana Sherman, Dale Graves, e Chad Kecy, Katija montou o laser e a câmera de vídeo no MiniROV da MBARI, um pequeno veículo operado remotamente (ROV).

Mais tarde naquele ano, Katija se juntou ao cientista sênior Bruce Robison e ao resto da equipe DeepPIV em seu primeiro teste de campo, usando o MiniROV para mergulhar 1, 200 metros (4, 000 pés) abaixo da superfície da Baía de Monterey.

Quando a equipe avistou seu primeiro larváceo gigante, o piloto de ROV ligou os lasers, desligou as luzes do ROV, e manteve o ROV em posição enquanto uma folha de luz laser varria o corpo e a casa do larváceo. Alguns dos cientistas do cruzeiro estudaram larváceos gigantes durante anos, mas quando o laser ligado, de repente, eles puderam ver câmaras e passagens na casa do larváceo que eles nunca souberam que existiam.

"Todos nós ficamos chocados com a forma como funcionou bem, "disse Katija." Houve muitos oohing e aahing na sala de controle. Não foram apenas os cientistas que ficaram chocados e surpresos - foram todos no navio de pesquisa. "

Robison comentou, "O DeepPIV nos permitiu olhar dentro de uma estrutura complexa que só tínhamos visto de fora antes. Como resultado, aprendemos mais sobre larváceos gigantes durante um único mergulho do que nas duas décadas anteriores. "

Eventualmente, Katija foi capaz de filmar o fluxo de partículas dentro das casas de 24 larváceos gigantes ao longo de 13 mergulhos com ROV diferentes. Analisando a filmagem desses mergulhos, Katija mediu a velocidade com que as partículas se moviam. A partir dessas informações, ela poderia calcular a quantidade de água que os larváceos estavam filtrando em suas casas.

Os cálculos de Katija mostraram que cada larváceo gigante na baía de Monterey podia filtrar até 76 litros (20 galões) de água por hora. Isso é quatro vezes maior do que as estimativas anteriores para larváceos gigantes e cinco vezes maior do que as taxas de filtragem por outros filtros alimentadores gelatinosos de oceano aberto, como salps.

Combinando suas estimativas de filtragem com os dados de longo prazo do MBARI sobre a abundância de larváceos gigantes em várias profundidades, Katija calculou o volume total de água filtrada por larváceos gigantes na baía de Monterey. Durante os meses de primavera, quando eles são mais abundantes, Katija estimou que os larváceos poderiam filtrar toda a água entre 100 e 300 metros na baía de Monterey em apenas 13 dias. Isso é o equivalente a 500 piscinas olímpicas por hora.

A pesquisa de Katija mostra que os larváceos desempenham um papel ainda maior do que os cientistas pensavam anteriormente na remoção de carbono da superfície do oceano. Em seu papel, ela observou que o DeepPIV também pode ser usado para medir as taxas de filtração de outros animais de meia-água. Esses dados ajudarão os cientistas a entender quanto carbono os animais do fundo do mar estão removendo dos oceanos e (indiretamente) da atmosfera. Essas informações são vitais para melhorar os modelos de computador das mudanças climáticas.

Seguindo seu sucesso inicial com o DeepPIV, Katija tem colaborado com o biólogo do MBARI Jim Barry para entender como os corais e esponjas das profundezas do mar recolhem pequenas partículas de comida transportadas pelas correntes oceânicas. "Agora que o DeepPIV está disponível para a comunidade oceanográfica, "Katija disse, "abre todos os tipos de possibilidades."