關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
這是一個謎題：一個孩子在游泳池的淺水區小便，然後游到深水區。你應該避開哪一端？傳統觀點認為，深水區是安全的（直到游泳池的正常迴圈將受汙染的水混合到整個泳池）。但根據新的研究——以及更著名的查爾斯·達爾文的孫子查爾斯·達爾文的舊觀察——明智的做法是避開孩子穿過水域的大部分路徑。
這種被稱為誘導漂移的力在海洋中也存在。在過去的幾個世紀裡，人們認為海水的運動是太陽和月亮的潮汐力、地球自轉和天氣，以及魚類擺動尾巴的結果，威廉·杜瓦爾指出，他是佛羅里達州立大學塔拉哈西分校的物理海洋學教授。事實證明，那些早期的思想家可能不像許多當代科學家所認為的那樣離譜。
根據明天將在自然雜誌上發表的一篇論文，由數十億游泳生物（尤其是小型甲殼類動物）引起的誘導漂移，可能是一種與潮汐和風相當的力量，可以混合海水。（大眾科學是自然出版集團的一部分。）
在游泳池中，混合可能不是那麼必要——甚至不受歡迎——但在開闊的海洋中，混合是將營養物質在各層之間移動並維持保持洋流流動的溫度平衡的重要方式。
這個想法並不新鮮：杜瓦爾是伴隨觀點文章的作者，他與人合著了2006年發表在海洋研究雜誌上的一篇論文，該論文觀察到大量磷蝦群中水湍流增加，並提出這些生物微小的撲動可能會在大範圍內攪動水域。“總的來說，浮游動物非常小，”杜瓦爾承認。“正因為如此，對於它們能夠多有效地混合[各層]水存在一些合理的擔憂。”
水的粘度——它的阻力——不會很快克服小型浮游動物引起的小量湍流嗎？
實際上，這項新研究的作者，來自加州理工學院帕薩迪納分校的卡卡尼·卡蒂亞和約翰·達比裡已經表明，水的粘度遠非阻礙運動，實際上增強了運動。達爾文觀察到的原理是，一個固體物體，無論是汽車還是磷蝦，在流體（分別是空氣或水）中移動時，都會傾向於帶走一些流體粒子——因此產生了誘導漂移的概念。並且隨著流體變得更稠密並且更傾向於粘附在物體上，漂移量會增加。
簡單來說，杜瓦爾解釋說：“這些動物去游泳，它們會帶走水。 看起來它們非常擅長這一點。”
為了他們的研究，卡蒂亞和達比裡沒有將他們的目光投向磷蝦，而是投向小型水母，水母也可能成群結隊地出現。他們透過觀察注入水中的發光染料的軌跡[見下方影片]以及測量水母在其尾跡中產生的動能，來追蹤單個水母在向上遊動時如何攜帶水。
但為什麼要滿足於如此小的海洋居民呢？雖然人們可能會期望像鯨魚這樣的大型動物會對混合產生更大的個體影響，但航空學和生物工程學助理教授達比裡解釋說，在大型群體中旅行的較小生物——例如甲殼類動物和浮游動物——將具有更大的全球影響，因為它們分佈廣泛且數量眾多。
然而，根據達爾文的理論，重要的不僅僅是臨界質量，還有身體形狀。達比裡解釋說，最快和最有效率的游泳者——那些光滑且呈子彈形的游泳者——是最無效的混合者，而較慢且更呈碟形的生物將拖動更多比例的水。
有多少水在流動？為了使其對混合目的具有重要意義，水需要被攜帶約一米。達比裡指出，從觀察和數值模擬來看，“我們預計流體被攜帶的距離至少在米級——如果不是數十米的話。”
卡蒂亞和達比裡從他們的工作中推斷，在大型群體中，這些生物可能具有更大的混合能力。例如，在一次大規模的磷蝦遷徙中，“水將更難從縫隙中溜走”而不被帶走，達比裡說。
但是沒有人能完全確定這種動態實際上是如何在世界海洋中發揮作用的，以及是否真的如此。“目前尚不清楚如何從那一步發展到全球模型，”杜瓦爾說。其他考慮因素包括生物的游泳方式將如何影響水的輸送，以及這些動物的漂移的合力可能如何在多大程度上對全球海洋環流產生影響。如果事實證明它像一些人開始認為的那樣是一個重要的組成部分，那麼它將需要被納入計算機氣候模型。而那將是一項不小的任務，因為今天的模型還不夠精細，無法包含學校級別的資料，更不用說單個動物的資料了——更不用說涉及未來可能出現的反饋迴圈的複雜性了。
“我們的論文提出的問題多於它回答的問題，”達比裡承認。但是，他說，它正在揭示海洋中可能一直存在於我們眼皮底下——或者至少在我們的船體下的重要動態。