微小动物和鱼类的群落可能对海洋水体的搅动产生巨大且以前未被注意的贡献,与风和潮汐相当。研究人员观察到,在一个沿海海湾中,当密集的磷虾层为了它们的晚餐而上升时,水体湍流急剧增加,这暗示着全球海岸附近也可能存在类似的混合现象。对水下生物搅动水体的潜力的粗略估计表明,它们可能对所有海洋混合的三分之一负责。
海洋水体的混合发挥着多种作用,从将营养物质从深处挖掘上来,调节水和大气之间的气体交换,到维持连接洋流的所谓全球传送带。长期以来,风和潮汐被认为是混合的主要来源,尽管海洋表面的微小植物似乎从下方获得的营养物质比这些物理机制所能解释的还要多。不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的生物海洋学家约翰·道尔说,几十年来,研究人员在很大程度上忽略了浮游动物(小型海洋动物)迁徙可能是水下湍流的重要来源的想法。
因此,道尔和他的同事埃里克·昆泽决定亲自验证。他们从停泊在不列颠哥伦比亚省萨尼奇海湾的一艘船上,反复将探针放到海底。每次下降时,它都会记录厘米级的水剪切和温度变化。黄昏时分,他们的雷达探测到一群密集的磷虾,每只约 1.5 厘米长,从更深的水域上升。探针的湍流读数突然跃升了 1,000 到 10,000 倍,与其白天的测量值相比,足以显著增加海湾的平均每日混合,道尔、昆泽和他们的同事在 9 月 22 日的《科学》杂志上报告说。“这是一个相当短暂的脉冲,”道尔说。“你开始想知道——我们知道这些磷虾在各地都很丰富——我们是否正在观察一种普遍现象,只是在其他地方尚未被发现?”
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海洋物理学允许这种可能性。佛罗里达州立大学的威廉·德瓦尔和同事们在即将发表在《海洋研究杂志》上的一篇论文中指出,微小的海洋植物产生的能量中,大约有 1% 可能转化为游泳浮游动物和鱼类的机械能。在全球范围内,这可能转化为一太瓦的能量——相当于维持海洋观测到的混合速率所需能量的三分之一。风和潮汐各自贡献另外三分之一。“我们认为生物圈与其他物理过程的重要性相当,”德瓦尔说。