"Több dolgok vannak földön és égen Horatio, mintsem bölcselmetek azt álmodni képes"
(William Shakespeare: Hamlet)
A világtenger biomasszájában a fotoszintetizáló egysejtű algák, azaz a növényi vagy fitoplankton mellett az ugyancsak nyíltvízi, sodródó, planktonikus életmódot folytató parányi rákok alkotják a legnagyobb tömeget. Ezek az apró rákocskák más lényegesen nagyobb testű tengeri állatokkal együtt naponta megteszik vándorútjukat az óceán mélyéről a felszínre, és vissza.
A nyílt tengeri vízoszlop függőleges és napi periodicitású mozgását már korábban is ismerték az oceanográfusok,
ám ezt kizárólag fizikai állapothatározókra, a sótartalom és hőmérséklet változásaira vezették vissza.
A termohalin konvekciónak nevezett jelenség fizikai okainak hátterében a napsugárzás áll.
A napsugárzás hatására a mérsékelt, illetve a meleg égövön, különösen a késő délelőtti és a kora délutáni órákban intenzívvé válik a felszíni párolgás, ami miatt a felszíni vízrétegek egyre sűrűbbé és sósabbá válnak. Amikor a nap lenyugszik, ez a meleg és sűrű vízréteg a mélybe süllyed, felszínre nyomva a hűvös mélységi víztömeget.
A víztömegek naponta változó cseréjét az állatok is követik:
éjszaka, amikor a felszín közelébe emelkednek a hidegebb mélyvízi rétegek, a szürkületi vagy bathyális zóna több száz méteres mélységben élő lakói is követik ezt a mozgást.
Az aprócska rákok hihetetlen tömegben, vertikálisan haladva akár kilométeres oszlopot képezve úsznak fel, majd napfelkelte után pedig vissza, a homályos és hideg mélységbe. Mozgásuk közben mindegyik rákocska kis örvényeket kelt maga körül.
Korábban vitatott volt az oceanográfusok körében, hogy ezek az örvények – az állatok igen apró méretére figyelemmel – egyáltalán játszhatnak-e bármilyen szerepet az óceán vizének keveredésében.
A Stanford University (Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok) kutatócsoportjának vizsgálati eredményei azt mutatják, hogy az apró rákok vízoszlopban való periodikus és tömeges mozgása
igen jelentős, eddig nem feltételezett hatást gyakorol az óceáni áramlatokra,
sőt, ezzel összefüggésben közvetett módon még a klímára is.
John Dabiri, a Stanford University egyetem mérnöke és kollégái egy olyan módszerrel álltak elő, amivel képesek voltak laboratóriumi körülmények között előállítani és tanulmányozni a nyüzsgő rákok okozta áramlások szerkezetét.
A kísérletet a planktonikus életmódot folytató, az óceáni víztömegben igen gyakori sórákkal (Artemie salina) végezték el, de megfigyelési eredményeik a hasonló életmódot folytató és más, ugyancsak a zooplankton részét alkotó apró rákra, így például a szintén tömegesen előforduló krillekre is érvényesnek mondhatóak.
A tudósok egy 1,2 és egy 2 méter magas tartályt eltérő sótartalmú vízzel töltöttek fel, tehát mindkét tartályban két eltérő sűrűségű vízréteg alakult ki a vízoszlopon belül. Az egyik tartályt kék színű fényt kibocsátó diódákkal látták el, a másikat pedig kék színű lézerrel világították meg.
Mindkét tartályban 135 – 135 ezer apró sórákot helyeztek el.
Amint a parányi állatok lesüllyedtek a tartály fenekére, a kutatók bekapcsolták a fényeket,
hogy annak hatására a rákok feljöjjenek a felszínre. Ahhoz, hogy a valóságoshoz hasonló keveredést produkáljanak, oly mértékű örvényeket kell kelteniük, ami arányos a rétegződés hosszmértékéhez.
Néhány kísérletnél mikroszkopikus részecskéket kevertek el a vízbe, ennek segítségével tették láthatóvá és sokkal jobban nyomon követhetővé a sórákok keltette áramlást. Mivel a víz sűrűsége szerint töri meg a fényt, a tudósok lefényképezhették, hogyan örvénylik a víz a kis gerinctelenek körül.
A kísérleti eredmények még a kutatók számára is döbbenetesnek bizonyultak,
mert kiderült, hogy a rákok csaknem ezerszer gyorsabban keverték össze a két eltérő sűrűségű vízréteget a természetes keveredés sebességéhez képest.
A másik meglepő megfigyelési eredmény,
hogy méretükhöz képest a rákok kifejezetten nagy örvényt keltettek.
Noha az egyes rákok okozta örvények önmagukban nem nagyok, de amint hatalmas tömegben együtt nyüzsögnek, a tömérdek kis örvény ereje összeadódik, és ez már igen jelentős hatással jár, ugyanis komoly, lefelé ható áramlás keletkezik.
Szemléletes példával olyan a rákok keltette, valamint a két eltérő tulajdonságú vízréteg természetes keveredésének folyamata közötti különbség, mint amikor a tejszínt elkeverjük kávéscsészében, illetve, ha nem kavarjuk, csak hagyjuk, hogy a tejszín magától lesüllyedjen.
Az óceánban felfoghatatlanul több apró gerinctelen állatka gyűlik össze, mint amit kísérleti körülmények között rekonstruálni lehetne,
hiszen milliárdszámra rajzanak a hatalmas víztömegben,
és ez az óriási tömeg már olyan jelentős örvényeket kelt, ami megkeveri a stabil sűrűségű tengeri vízrétegeket.
A mérések szerint a zooplanktonok keltette örvények 3 nagyságrenddel nagyobbak, mint a fizikai, termohalin hatásra keletkező áramlatok.
A parányok kollektív hatása nemcsak a vízoszlop fizikai és biogeokémiai szerkezetét változtatja meg komoly mértékben, de jelentősen hozzájárul a tápanyag, a hő, a mikrobák és a tengervízben feloldott szén szállításához is.
Dabiri úgy véli, hogy a rákok talán a szélnél is jelentősebben áramoltatják az óceán vizét.
Nicholas Butterfield, az University of Cambridge egyetem paleobiológusa szerint e kutatás segíthet a korai élet megfejtésében, továbbá az állatok mozgása által keltett lefelé ható áramlás hatással lehet arra is, hogy mennyi szén választódik ki a mély óceánban.
Az óceán cirkulációs modelljei segítenek előre jelezni, hogy a tenger milyen szerepet játszik a klímaváltozásban. A mostani eredmények tükrében e modelleknek a jövőben számításba kell venniük a zooplanktonfaktort is, a világóceán hidrodinamikai rendszerének jobb megértéséhez.
(Forrás: Science, Nature)