Enxames de minúsculos organismos oceânicos conhecidos coletivamente como zooplâncton podem ter uma influência exagerada em seu ambiente. Uma nova pesquisa em Stanford mostra que grupos de indivíduos com um centímetro de comprimento, cada batendo em pequenas pernas emplumadas, posso, no agregado, criar correntes poderosas que podem misturar água a centenas de metros de profundidade.

Embora o trabalho tenha sido realizado em laboratório, a descoberta é a primeira a mostrar que o zooplâncton em migração - ou mesmo qualquer organismo - pode criar turbulência em escala grande o suficiente para misturar as águas do oceano. O trabalho pode alterar a forma como os cientistas oceânicos pensam sobre os ciclos globais de nutrientes como o carbono, fosfato e oxigênio, ou mesmo as próprias correntes oceânicas.

“A dinâmica dos oceanos está diretamente conectada ao clima global por meio de interações com a atmosfera, "disse John Dabiri, professor de engenharia civil e ambiental e de engenharia mecânica. "O fato de que os animais nadadores podem desempenhar um papel significativo na mistura do oceano - uma ideia que tem sido quase herética na oceanografia - poderia, portanto, ter consequências muito além das águas imediatas onde os animais residem."

Dabiri, que foi o autor sênior do trabalho publicado em 18 de abril em Natureza , acrescentou que as descobertas também podem ajudar os cientistas a entender como o oceano sequestra dióxido de carbono da atmosfera e levar a atualizações nos modelos climáticos oceânicos.

"No momento, muitos de nossos modelos de clima oceânico não incluem o efeito dos animais ou, se incluem, são participantes passivos do processo, "Dabiri disse.

Águas agitadas

Um dos zooplâncton mais comum, O krill está entre os organismos marinhos mais abundantes e migra diariamente em enxames gigantes, dirigindo-se a centenas de metros de profundidade durante o dia e à superfície do oceano à noite para se alimentar.

Dabiri sabia que em termos de forças que impulsionam a mistura dos oceanos, Acredita-se que o vento e as correntes das marés desempenhem o papel principal. Mas ele se perguntou se migrações de zooplâncton gigante também poderiam estar envolvidas - uma ideia proposta pela primeira vez pelo oceanógrafo Walter Munk em 1966, e desde então debatido, mas nunca explorado sistematicamente.

Dabiri e a estudante de graduação Isabel Houghton tentaram responder a essa pergunta não no oceano, mas no ambiente relativamente controlado de grandes tanques de água no laboratório. A dupla trabalhou com Jeffrey Koseff e Stephen Monismith, professores de engenharia civil e ambiental que são especialistas em mistura no oceano, para criar ambientes de fluxo que imitam o oceano com água mais salgada no fundo do tanque e menos água salgada no topo. O gradiente resultante reflete as condições do oceano que qualquer organismo precisaria interromper para fazer o ciclo dos nutrientes entre a superfície do oceano e as águas bem abaixo.

"Não há mistura profunda apreciável de oxigênio ou dióxido de carbono no oceano se você não pode superar a influência estabilizadora da salinidade e gradientes de temperatura, "Koseff disse.

No laboratório, o grupo estava procurando ver se os minúsculos organismos que eles estudaram - principalmente artémia (também conhecido como macacos do mar) como substitutos do krill menos resistente a laboratórios - estão simplesmente agitando a água localmente, deixando o gradiente intacto, ou redistribuindo o sal em uma mistura mais uniforme. Se eles podem misturar camadas no laboratório, as chances são de que eles possam fazer o mesmo no oceano, o grupo discutiu.

Nadando à luz do laser

Para realizar o estudo, Houghton colocou artémia no tanque e ativou o laser ou luzes LED de cima ou de baixo, porque artémia são atraídos pela luz, então eles migraram em direção à fonte. Quando ela inverteu as luzes, as pequenas criaturas correram para o outro lado em uma migração que durou cerca de 10 minutos.

Com câmeras gravando de perto os movimentos dos animais, o grupo foi capaz de medir os redemoinhos de água individuais em torno de cada camarão de salmoura e as correntes maiores no tanque. A partir destes, eles mostraram que a turbulência de organismos individuais se agrega em um jato turbulento muito maior na esteira da migração.

O que mais, esses fluxos eram poderosos o suficiente para misturar o gradiente de sal do tanque. "Eles não estavam apenas deslocando o fluido que então retornou ao seu local original, "Houghton disse." Tudo se misturou irreversivelmente. "

Antes deste trabalho, os cientistas pensaram que o krill e outro zooplâncton só poderiam criar turbulência em sua própria faixa de tamanho - da ordem de centímetros. Isso dificilmente é o suficiente para mover nutrientes em uma escala significativa. Agora, parece que o zooplâncton tem a capacidade de misturar as águas do oceano, pelo menos regionalmente. Além disso, Dabiri disse que suas descobertas podem não se aplicar apenas a organismos como o krill no quilômetro superior do oceano, mas também para águas-vivas, Lula, peixes e mamíferos que nadam ainda mais fundo, potencialmente agitando toda a coluna de água.

Dabiri disse que seus membros de laboratório precisam verificar suas descobertas no oceano, que envolverá encontrar e seguir enxames de krill em locais tão diversos como a costa da Califórnia e as águas geladas da Antártica. Mas se eles continuarem a ver a mistura nas escalas que o trabalho de laboratório sugere, as descobertas podem mudar a maneira como os cientistas oceânicos pensam sobre o papel dos animais em influenciar seu ambiente aquático - e potencialmente nosso clima na terra.

Começar simples para grandes resultados

Apesar do impacto potencial do trabalho na forma como os cientistas oceânicos pensam sobre o papel dos animais marinhos em questões globais, como o clima e os ciclos de nutrientes, esta pesquisa tem um passado histórico. Seu financiamento já foi incluído em uma lista de resíduos do governo conhecida como The Wastebook, que se referia a ele como estudar o nado sincronizado em macacos do mar.

"Começando de forma simples e usando um organismo não ortodoxo como a artémia, permitiu-nos agora ir para o oceano e medir algo onde temos um alvo mais específico em mente, "Dabiri disse.

Medições que teriam custado US $ 20, 000 por dia a bordo de um navio custam apenas cerca de US $ 100 por dia no laboratório, economizando dinheiro significativo e produzindo resultados que são relevantes para cientistas e formuladores de políticas.