Suurnopeuskameran pysäytyskuvasta näkyy, millaista pyörteilyä noin sentin mittaisten äyriäisten parvi aiheuttaa veteen. Kuva: M. Wilhelmus ja J.O. Dabiri, Caltech
Suurnopeuskameran pysäytyskuvasta näkyy, millaista pyörteilyä noin sentin mittaisten äyriäisten parvi aiheuttaa veteen. Kuva: M. Wilhelmus ja J.O. Dabiri, Caltech

Valtavat eläinmassat liikuttavat vettä paljon tehokkaammin kuin on luultu.

Monet merieläimet kaloista planktoneläimiin nousevat öisin valtavina parvina pintavesiin ruokailemaan, kun pimeys tarjoaa ainakin osittaista suojaa saalistavilta pedoilta. Päiviksi pystyvaeltajat sukeltavat taas turvallisempiin syvyyksiin. Tämä eläinten liike on niin massiivista, että sen vedensekoitusteho on samaa luokkaa kuin tuulten ja vuorovesien. Tähän viittaa yhdysvaltalainen planktonäyriäisten tutkimus, jonka julkaisi Physics of Fluids -lehti.

John Dabiri Kalifornian teknisestä yliopistosta työtovereineen raportoi jo vuonna 2009 Nature-lehdessä, että noustessaan ja laskeutuessaan meduusat vetävät mukanaan runsaasti vettä.

Nyt Dabiri ja hänen kollegansa Monica Wilhelmus osoittavat Physics of Fluidsissa, että sama pätee myös paljon pienempiin planktoneläimiin: noin sentin mittaisiin äyriäisiin. Kaiken kukkuraksi niiden parvi liikuttaa suhteessa paljon enemmän vettä kuin eläimet yksittäin.

Dabiri ja Wilhelmus käyttivät tutkimukseensa suolajärvissä viihtyviä vesikirppujen sukulaisia suolalehtijalkaisia (Artemia salina). He seurasivat niiden parveilun aiheuttamia virtauksia suolavesitankissa, jossa äyriäisten lisäksi kellui liikkeiden osoittimina mikroskooppisia hopealla pinnoitettuja lasipalloja. He houkuttelivat lehtijalkaisparven vedenpintaa kohti sinisellä, nousevalla laservalolla ja kuvasivat heijastusten liikettä vedessä suurnopeuskameralla.

Pikkuäyriäisten uinti aiheuttaa veden pyörteilyä, mutta yksittäisen äyriäisen mukana pyörteet eivät nostaisi tai laskisi vettä merkittävästi. Tämän tutkimuksen mukaan äyriäisparven tuottama pyörteily on kuitenkin merkittävä veden sekoittaja.

Pyörteilyn lisäksi vettä liikkuu myös toisella mekanismilla: nouseva tai laskeutuva vesieläin vetää vettä perässään. Jo vuoden 2009 tutkimuksessa Dabiri laski, että kaikista merieläimistä siirtyy veteen tällä mekanismilla energiaa noin tuhat miljardia wattia. Se on hänen mukaansa samaa mittaluokkaa kuin tuulten ja vuorovesien maailmanlaajuinen vaikutus.

Vuoden 2009 tutkimuksessa arvioitiin lisäksi, että myös eläinten aiheuttama pyörteily siirtää veteen suunnilleen saman verran energiaa. Silloin kuitenkin epäiltiin, ettei pikkueläinten tuottama pyörteily jaksa liikuttaa vettä merkittävästi. Tämänkertainen tutkimus osoitti, että parvissa se jaksaa.

Mihin sekoittuminen sitten vaikuttaa?

Varsinkin lämpimissä merissä ulapoiden pintavesi on kymmenien metrien paksuisena lämpimän veden patjana, joka ei erilaisen tiheytensä takia tahdo omin päin sekoittua alempaan kylmempään veteen. Elämälle kummassakin kerroksessa on tärkeää, että jokin sekoittaa pintavesien happea alemmas ja kasviplanktonin tarvitsemia ravinteita alhaalta ylemmäs. Lisäksi sekoittuminen vaikuttaa eri syvyyksien lämmönjakaumaan ja sitä kautta ilmastoon.

Sekoittumista aiheuttavat vuorovedet, kovat tuulet, veden pyörrevirtaukset ja veden paikoittaiset kumpuamiset syvyyksistä. Näiden tutkimusten mukaan yhtä merkittäviä sekoittajia saattavat siis olla merieliöiden vuorokausittaiset pystysuuntaiset vaellukset.