La nueva tecnología láser está permitiendo a los científicos de MBARI observar la estructura de larvaceos gigantes, animales marinos parecidos a renacuajos, que son actores importantes en los ecosistemas oceánicos. En un artículo reciente en Avances de la ciencia , Los investigadores del MBARI describieron un nuevo método para medir el flujo de agua de mar a través de larvas y otros animales gelatinosos. Los resultados ayudarán a los científicos a comprender cuánto dióxido de carbono están absorbiendo los océanos de la atmósfera.

Los larváceos juegan un papel importante en el transporte de carbono desde la parte superior del océano hacia las profundidades marinas. Construyen estructuras de moco en forma de globo llamadas "casas, "que concentran los alimentos al filtrar partículas diminutas del agua de mar circundante. Estas partículas contienen carbono orgánico, algunos de los cuales se originaron como dióxido de carbono en la atmósfera.

Con el tiempo, sus filtros se sobrecargan de partículas, y el larvaceano abandona su casa. Las casas desechadas se derrumban y se hunden rápidamente al fondo marino, llevando carbono a las profundidades marinas. Una vez en el lecho marino, este carbono es consumido por animales o enterrado en sedimentos del lecho marino. Es probable que el carbono enterrado se elimine de la atmósfera durante millones de años.

Debido a que los larvaceos gigantes miden solo centímetros de largo, pero construye casas que pueden tener un metro de ancho, son un desafío para estudiar. Las casas de larvaceos intactas son casi imposibles de recolectar en una red o frasco, o para contener en un acuario de laboratorio. Una vez que se dirigen hacia una red sólida o una pared, las casas se derrumban.

En lugar de intentar construir un tanque lo suficientemente grande como para albergar un larváceo gigante y su casa, La becaria postdoctoral de MBARI, Kakani Katija, ha estado investigando formas de estudiar larvas en mar abierto, utilizando una técnica llamada velocimetría de imágenes de partículas (PIV). Los sistemas PIV se han utilizado en laboratorios durante décadas para observar y medir patrones complejos de flujo de agua, como corrientes, remolinos y remolinos.

En 2015, Katija se propuso adaptar un sistema PIV para su uso en aguas profundas. Su sistema "DeepPIV" consiste en un láser que emite una fina hoja de luz y una cámara de video que registra pequeñas partículas en el agua. que son iluminados por el láser a medida que atraviesan esta hoja de luz. Trabajando con los ingenieros de MBARI Alana Sherman, Dale Graves, y Chad Kecy, Katija montó la cámara láser y de video en el MiniROV de MBARI, un pequeño vehículo operado a distancia (ROV).

Más tarde ese año, Katija se unió al científico senior Bruce Robison y al resto del equipo de DeepPIV en su primera prueba de campo, usando el MiniROV para bucear 1, 200 metros (4, 000 pies) por debajo de la superficie de la Bahía de Monterey.

Cuando el equipo vio a su primer larvaceano gigante, el piloto del ROV encendió los láseres, apagó las luces del ROV, y mantuvo el ROV en posición mientras una hoja de luz láser escaneaba el cuerpo y la casa del larváceo. Algunos de los científicos del crucero habían estudiado larvaceos gigantes durante años, pero cuando el láser se encendió, de repente pudieron ver cámaras y pasillos en la casa del larváceo que nunca supieron que existían.

"A todos nos sorprendió lo bien que funcionó, "dijo Katija." Hubo muchos oo y aullidos en la sala de control. No fueron solo los científicos los que estaban conmocionados y asombrados, sino todos los que estaban en el barco de investigación ".

Robison comentó, "DeepPIV nos permitió mirar dentro de una estructura compleja que antes solo habíamos visto desde el exterior. Como resultado, Aprendimos más sobre los larvaceos gigantes durante una sola inmersión que en las últimas dos décadas ".

Finalmente, Katija pudo grabar en video el flujo de partículas dentro de las casas de 24 larvasceos gigantes en el transcurso de 13 inmersiones diferentes con ROV. Analizando el metraje de estas inmersiones, Katija midió qué tan rápido se movían las partículas. A partir de esta información, pudo calcular cuánta agua filtraban los larvas a través de sus casas.

Los cálculos de Katija mostraron que cada larváceo gigante en la Bahía de Monterey podía filtrar hasta 76 litros (20 galones) de agua por hora. Esto es cuatro veces más alto que las estimaciones anteriores para larvas de larvas gigantes y cinco veces más alto que las tasas de filtrado de otros alimentadores filtrantes gelatinosos de mar abierto. como las salpas.

Combinando sus estimaciones de filtrado con los datos a largo plazo de MBARI sobre la abundancia de larvas gigantes a varias profundidades, Katija calculó el volumen total de agua filtrada por larvaceos gigantes en la Bahía de Monterey. Durante los meses de primavera, cuando son más abundantes, Katija estimó que los larváceos podrían filtrar toda el agua entre 100 y 300 metros en la Bahía de Monterey en tan solo 13 días. Eso es el equivalente a 500 piscinas olímpicas por hora.

La investigación de Katija muestra que los larvas desempeñan un papel aún más importante de lo que los científicos habían pensado anteriormente en la eliminación de carbono de la superficie del océano. En su papel señaló que DeepPIV también podría usarse para medir las tasas de filtración de otros animales de aguas medias. Estos datos ayudarán a los científicos a comprender cuánto carbono extraen los animales de las profundidades marinas de los océanos y (indirectamente) de la atmósfera. Esta información es vital para mejorar los modelos informáticos del cambio climático.

Siguiendo su éxito inicial con DeepPIV, Katija ha estado colaborando con el biólogo de MBARI Jim Barry para comprender cómo los corales y las esponjas de las profundidades marinas recolectan pequeñas partículas de comida transportadas por las corrientes oceánicas. "Ahora que DeepPIV está disponible para la comunidad oceanográfica, "Katija dijo, "abre todo tipo de posibilidades".