Los enjambres de pequeños organismos oceánicos conocidos colectivamente como zooplancton pueden tener una influencia enorme en su entorno. Una nueva investigación en Stanford muestra que grupos de individuos de un centímetro de largo, cada uno batiendo diminutas piernas emplumadas, pueden, además, crean poderosas corrientes que pueden mezclar agua a cientos de metros de profundidad.

Aunque el trabajo se llevó a cabo en el laboratorio, el hallazgo es el primero en mostrar que el zooplancton migratorio, o de hecho cualquier organismo, puede crear turbulencias a una escala lo suficientemente grande como para mezclar las aguas del océano. El trabajo podría alterar la forma en que los científicos oceánicos piensan sobre los ciclos globales de nutrientes como el carbono, fosfato y oxígeno, o incluso las propias corrientes oceánicas.

"La dinámica de los océanos está directamente relacionada con el clima global a través de interacciones con la atmósfera, "dijo John Dabiri, profesor de ingeniería civil y ambiental y de ingeniería mecánica. "El hecho de que los animales nadadores puedan desempeñar un papel importante en la mezcla de los océanos, una idea que ha sido casi herética en la oceanografía, podría tener consecuencias mucho más allá de las aguas inmediatas donde residen los animales".

Dabiri, quien fue el autor principal del trabajo publicado el 18 de abril en Naturaleza , agregó que los hallazgos también podrían ayudar a los científicos a comprender cómo el océano secuestra el dióxido de carbono de la atmósfera y conducir a actualizaciones en los modelos climáticos oceánicos.

"En este momento, muchos de nuestros modelos climáticos oceánicos no incluyen el efecto de los animales o, si lo hacen, es como participantes pasivos en el proceso". "Dijo Dabiri.

Aguas revueltas

Uno de los zooplancton más comunes, El krill se encuentra entre los organismos marinos más abundantes y migra a diario en enjambres gigantes, dirigiéndose a cientos de metros de profundidad durante el día y hasta la superficie del océano durante la noche para alimentarse.

Dabiri sabía que en términos de fuerzas que impulsan la mezcla de océanos, Se cree que las corrientes de viento y marea juegan el papel más importante. Pero se preguntó si las migraciones gigantes de zooplancton también podrían estar involucradas, una idea propuesta por primera vez por el oceanógrafo Walter Munk en 1966, y desde entonces debatido pero nunca explorado sistemáticamente.

Dabiri y la estudiante de posgrado Isabel Houghton intentaron responder esa pregunta no en el océano sino en el entorno relativamente controlado de los grandes tanques de agua del laboratorio. La pareja trabajó con Jeffrey Koseff y Stephen Monismith, profesores de ingeniería civil y ambiental expertos en mezcla en el océano, para crear entornos de flujo que imiten el océano con agua más salada en el fondo del tanque y agua menos salada en la parte superior. El gradiente resultante refleja las condiciones del océano que cualquier organismo necesitaría alterar para hacer un ciclo de nutrientes entre la superficie del océano y el agua en las profundidades.

"No hay una mezcla profunda apreciable de oxígeno o dióxido de carbono en el océano si no se puede superar la influencia estabilizadora de los gradientes de salinidad y temperatura, "Dijo Koseff.

En el laboratorio, el grupo estaba buscando para ver si los pequeños organismos que estudiaron, en su mayoría camarones de salmuera (también conocidos como monos marinos) como un sustituto del krill menos resistente al laboratorio, simplemente están batiendo agua localmente, dejando el gradiente intacto, o redistribuir la sal en una mezcla más uniforme. Si pueden mezclar capas en el laboratorio, lo más probable es que puedan hacer lo mismo en el océano, argumentó el grupo.

Nadar con luz láser

Para realizar el estudio, Houghton colocó camarones de salmuera en el tanque y activó luces láser o LED desde arriba o desde abajo, porque los camarones de salmuera se sienten atraídos por la luz, por lo que migraron hacia la fuente. Cuando invirtió las luces, las diminutas criaturas corrieron hacia el otro extremo en una migración que duró unos 10 minutos.

Con cámaras que registran de cerca los movimientos de los animales, el grupo ha podido medir los remolinos de agua individuales que rodean a cada camarón de salmuera y las corrientes más grandes en el tanque. A partir de estos, han demostrado que la turbulencia de organismos individuales se agrega en un chorro turbulento mucho más grande a raíz de la migración.

Y lo que es más, esos flujos eran lo suficientemente potentes como para mezclar el gradiente de sal del tanque. "No solo estaban desplazando el fluido que luego regresaba a su ubicación original, "Dijo Houghton." Todo se mezcló irreversiblemente ".

Antes de este trabajo, Los científicos habían pensado que el krill y otros zooplancton solo podían crear turbulencias en su propio rango de tamaño, del orden de centímetros. Eso no es suficiente para mover los nutrientes a una escala significativa. Ahora parece que el zooplancton tiene la capacidad de mezclar las aguas del océano, al menos a nivel regional. Es más, Dabiri dijo que sus hallazgos podrían no aplicarse solo a organismos como el krill en el kilómetro superior del océano, pero también a las medusas, calamar, peces y mamíferos que nadan aún más profundo, potencialmente batiendo toda la columna de agua.

Dabiri dijo que los miembros de su laboratorio deben verificar sus hallazgos en el océano, lo que implicará encontrar y seguir enjambres de krill en lugares tan diversos como la costa de California y las gélidas aguas de la Antártida. Pero si continúan viendo mezclas a las escalas que sugiere el trabajo de laboratorio, Los hallazgos podrían cambiar la forma en que los científicos oceánicos piensan sobre el papel de los animales en la influencia de su entorno acuático y, potencialmente, nuestro clima en la tierra.

Empezar de forma sencilla para obtener grandes resultados

A pesar del impacto potencial del trabajo en la forma en que los científicos oceánicos piensan sobre el papel de los animales marinos en temas globales como el clima y los ciclos de nutrientes, esta investigación tiene un pasado histórico. Su financiación apareció una vez en una lista de desechos del gobierno conocida como The Wastebook, que se refirió a él como el estudio de la natación sincronizada en monos marinos.

"Al comenzar de manera simple y usar un organismo poco ortodoxo como el camarón de salmuera, nos ha permitido ir al océano y medir algo en lo que tenemos un objetivo más específico en mente, "Dijo Dabiri.

Medidas que habrían costado $ 20, 000 por día a bordo de un barco cuesta solo alrededor de $ 100 por día en el laboratorio, ahorrando una cantidad significativa de dinero y produciendo resultados que son relevantes tanto para los científicos como para los responsables de la formulación de políticas.