Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.967 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.967 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Вертикальные миграции планктона способствуют перемешиванию океана


Публичные лекции фонда «Династия» на «Элементах»

Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс. «Грядущие революции в фундаментальной физике».

Академик Владимир Игоревич Арнольд. «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств» (лекция опубликована в двух вариантах — популярном и математическом).

Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта». Эксклюзивное интервью «Элементам».

Вертикальные миграции планктона способствуют перемешиванию океана

13.10.2006

Общий вид бухты Саанич (пролив Джорджия, юго-западная часть Канады), где изучалось влияние планктонных рачков на интенсивность турбулентного перемешивания. Фото с сайта members.shaw.ca
Общий вид бухты Саанич (пролив Джорджия, юго-западная часть Канады), где изучалось влияние планктонных рачков на интенсивность турбулентного перемешивания. Фото с сайта members.shaw.ca

Уже давно высказывалось предположение, что планктонные животные, совершающие регулярные суточные миграции (поднимаясь к поверхности вечером и опускаясь на глубину утром), могут вносить свой вклад в перемешивание разных слоев, а тем самым способствовать обогащению поверхностных вод биогенными элементами и повышению продукции фитопланктона. Однако только недавно в одной из бухт на юго-западном побережье Канады удалось инструментально зафиксировать резкое повышение турбулентности в период массового подъема к поверхности воды рачков Euphasia pacifica.

Водная толща океана только на первый взгляд кажется гомогенной и равномерно перемешиваемой. На самом деле в любом более или менее крупном водоеме ветровое перемешивание обычно затрагивает только поверхностный слой. Ниже этого слоя, который к тому же хорошо прогревается солнечным лучами, идет зона термоклина (thermocline) — соприкосновения теплого и холодного слоев воды, — где с глубиной резко снижается температура (и, соответственно, увеличивается плотность). А еще ниже располагается огромная масса глубинных вод, слабо перемешиваемых и отличающихся низкой температурой, почти одинаковой на очень большом протяжении.

Рачок Euphasia pacifica. Его длина — около 2 см. Именно эти рачки, поднимаясь в темное время суток к поверхности в бухте Саанич, способствуют перемешиванию водной толщи. Фото из статьи Kerr R.A. Creatures great and small are stirring the ocean // Science. 2006. V. 313. P. 1717. Снимок автору статьи любезно предоставила Moira Galbraith
Рачок Euphasia pacifica. Его длина — около 2 см. Именно эти рачки, поднимаясь в темное время суток к поверхности в бухте Саанич, способствуют перемешиванию водной толщи. Фото из статьи Kerr R.A. Creatures great and small are stirring the ocean // Science. 2006. V. 313. P. 1717. Снимок автору статьи любезно предоставила Moira Galbraith

Поскольку освещенность в толще воды быстро убывает с глубиной, фотосинтез возможен только в поверхностных слоях. В океане это верхние 50-100 м. Именно здесь сконцентрирована основная масса фитопланктона — микроскопических водорослей и цианобактерий, создающих то органическое вещество, за счет которого существует великое множество организмов — от мелких планктонных рачков до громадных китов. Однако развитие фитопланктона ограничивается не только недостатком света, но и нехваткой некоторых необходимых для его роста химических элементов. И если углерода (в виде СО2) в воде обычно бывает с избытком, то азота и фосфора в минеральной (то есть пригодной для использования водорослям и цианобактериями форме) в поверхностных водах нередко не хватает. В глубинных водах азота и фосфора содержится гораздо больше, а там, где они поднимаются к поверхности, например в районах апвеллинга (upwelling), наблюдается высокая продукция фитопланктона.

То, что крупные животные своим движением способствуют перемешиванию водной толщи, не вызывало сомнений (см., например, о нырянии кашалотов — Кашалот добывает пищу щелканьем и жужжанием, «Элементы», 10.05.2006). Но то, что заметный вклад в этот процесс могут вносить планктонные ракообразные, казалось маловероятным, хотя и в морях и в озерах эти мелкие животные ежесуточно совершают вертикальные миграции — поднимаются к поверхности ночью (в темное время суток) и опускаются в более глубокие слои воды днем (в светлое время суток). Смысл подобных миграций планктонных животных в том, чтобы оказаться в тех слоях водной толщи, где много пищи (фитопланктона), но только в то время суток, когда это безопасно, когда невелики шансы самим стать жертвами хищников — мелких рыб. Поскольку рыбы в процессе охоты на зоопланктон! полагаются прежде всего на зрение, наиболее безопасное для зоопланктона время — это темные ночные часы. Самим планктонным животным свет для питания не нужен. С равным успехом они отфильтровывают фитопланктон и в полной темноте.

Значимость вертикальных миграций планктонных ракообразных для усиления турбулентного перемешивания показал недавно Эрик Кунзе (Eric Kunze) со своими коллегами из Школы наук о земле и океане при Университете Виктории (Британская Колумбия, Канада). Работа, опубликованная в одном из последних номеров журнала Science, суммирует результаты исследований, проведенных на юго-западе Канады в бухте Саанич (Saanich Inlet), отходящей от пролива Джорджия (он отделяет остров Ванкувер от города Ванкувер). Сама бухта довольно глубокая (240 м), но от моря ее отгораживает узкое горло с мелководьем. Поэтому толща воды в бухте очень плохо перемешивается, а ниже глубины 100 м простирается анаэробная (лишенная кислорода) зона. В зоопланктоне, который встречается только в верхних 100 метрах водной толщи, доминируют крупные ! (длиной 0,5-2 см) рачки из семейства эуфазиид Euphasia pacifica, известные широкой публике под названием «криль». Днем они держатся на глубине 70-80 м — над анаэробной зоной, но с наступлением сумерек поднимаются к поверхности, где находится основная масса их пищи — фитопланктон.

Подъем зоопланктона к поверхности в вечернее время по данным съемки эхолота (верхняя ! панель) и интенсивность турбулентного перемешивания (нижняя панель). Красные столбики — резкое повышение турбулентности, связанное с прохождением через данные слои скопления рачков. Рис. из статьи Eric Kunze et al.
Подъем зоопланктона к поверхности в вечернее время по данным съемки эхолота (верхняя панель) и интенсивность турбулентного перемешивания (нижняя панель). Красные столбики — резкое повышение турбулентности, связанное с прохождением через данные слои скопления рачков. Рис. из статьи Eric Kunze et al.

Используя эхолоты, а также датчики, измеряющие интенсивность турбулентности, Кунзе с коллегами удалось показать, что при вечернем подъеме и утреннем опускании рачков в течение 10-15 минут интенсивность турбулентности на некоторых глубинах возрастает в 100-1000 раз. Задача будущих исследований — рассчитать тот вклад, который вносит вызванное рачками перемешивание слоев в увеличение продукции фитопланктона. Однако не следует думать, что рачки специально совершают миграции ради увеличения своей кормовой базы. Всё же это только побочное следствие их поведения, направленного на то, чтобы обеспечить себя пищей и не стать при этом добычей рыб. Необходимо также иметь в виду, что эуфазииды — довольно крупные рачки. Эффект от миграций веслоногих ракообразных (представителей отряда Copepoda), распространенных более широко и достигающих более высокой ч! исленности, видимо гораздо слабее в силу их небольших размеров.

Источник: Eric Kunze, John F. Dower, Ian Beveridge, Richard Dewey, Kevin P. Bartlett. Observations of biologically generated turbulence in a coastal inlet // Science. 2006. V. 313. P. 1768-1770

Алексей Гиляров

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

12.10 Тропики — колыбель эволюции и ее музей

Американские ученые-эволюционисты показали, что в тропиках видообразование идет гораздо интенсивнее, чем в умеренной и холодной зонах. Разрыв разнообразия еще больше увеличивается за счет низкой скорости вымирания в тропиках. Со временем некоторые из тропических видов перемещаются в высокие широты, где конкуренция заметно ниже.

12.10 Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей. Тем не менее, похоже, кубомедузы успешно используют такое зрение для решения конкретных задач.

11.10 Доказан скачкообразный характер эволюционного процесса

Анализ «эволюционных деревьев» различных групп организмов показал, что в среднем 22% различий в ДНК возникают во время кратких периодов интенсивного видообразования, а остальные 78% накапливаются постепенно. Скачкообразность эволюции в большей мере свойственна растениям и грибам и в меньшей — животным.

10.10 Новое в науке о знаменитых Hox-генах, регуляторах развития

Принято считать, что дифференцировка основных частей тела у многоклеточного двусторонне симметричного животного происходит в том порядке, в каком располагаются в хромосоме регуляторные Hox-гены. Однако за последнее время генетики выяснили о работе Hox-генов много новых подробностей, не укладывающихся в эту стройную систему.

09.10 Продолжается изучение структуры воды

Тонкий эксперимент однозначно доказал, что кластеры воды обладают большими электрическими дипольными моментами. Попутно выяснилось, что отдельные кластеры не замерзают даже при минус 150 градусах Цельсия. Структура воды становится еще более интересной, чем считалось ранее.

09.10 Будут ли расшифрованы генетические основы разума?

Сравнение геномов человека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить всё больше генетических особенностей, отличающих нас от животных. Однако функциональное значение этих отличий пока не установлено. То и дело появляющиеся в СМИ сообщения об обнаружении очередного «ключевого гена, сделавшего нас людьми», явно опережают события.

06.10 Джон Мазер: «Участники "Реликта" получили много ценных результатов, но наши оказались лучше»

Нобелевская премия по физике 2006 года была присуждена за достижения в исследовании космического микроволнового фонового излучения. Об истории этих исследований и их научном значении Алексею Левину рассказал один из двух новоиспеченных Нобелевских лауреатов по физике — Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда.

06.10 Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого

Содержание в атмосфере метана — одного из важнейших парниковых газов — на протяжении последних 200 лет росло очень быстро, но в конце ХХ века этот рост почему-то замедлился. Большая группа специалистов разных стран пришла к выводу, что это явление временное, вызванное чисто случайным стечением обстоятельств — как природных, так и связанных с деятельностью человека.

04.10 Объявлены лауреаты трех естественнонаучных Нобелевских премий 2006 года

Для авторов научных новостей начало октября — совсем особенное время. По традиции в первые дни этого месяца в Стокгольме объявляются имена очередных лауреатов Нобелевских премий по физиологии и медицине, по физике и по химии — именно в таком порядке. 2006 год, разумеется, не составил исключения.
В избранное