微小動物和魚類的群落可能對海洋水體的攪動產生巨大且以前未被注意的貢獻,與風和潮汐相當。研究人員觀察到,在一個沿海海灣中,當密集的磷蝦層為了它們的晚餐而上升時,水體湍流急劇增加,這暗示著全球海岸附近也可能存在類似的混合現象。對水下生物攪動水體的潛力的粗略估計表明,它們可能對所有海洋混合的三分之一負責。
海洋水體的混合發揮著多種作用,從將營養物質從深處挖掘上來,調節水和大氣之間的氣體交換,到維持連線洋流的所謂全球傳送帶。長期以來,風和潮汐被認為是混合的主要來源,儘管海洋表面的微小植物似乎從下方獲得的營養物質比這些物理機制所能解釋的還要多。不列顛哥倫比亞省維多利亞大學的生物海洋學家約翰·道爾說,幾十年來,研究人員在很大程度上忽略了浮游動物(小型海洋動物)遷徙可能是水下湍流的重要來源的想法。
因此,道爾和他的同事埃裡克·昆澤決定親自驗證。他們從停泊在不列顛哥倫比亞省薩尼奇海灣的一艘船上,反覆將探針放到海底。每次下降時,它都會記錄釐米級的水剪下和溫度變化。黃昏時分,他們的雷達探測到一群密集的磷蝦,每隻約 1.5 釐米長,從更深的水域上升。探針的湍流讀數突然躍升了 1,000 到 10,000 倍,與其白天的測量值相比,足以顯著增加海灣的平均每日混合,道爾、昆澤和他們的同事在 9 月 22 日的《科學》雜誌上報告說。“這是一個相當短暫的脈衝,”道爾說。“你開始想知道——我們知道這些磷蝦在各地都很豐富——我們是否正在觀察一種普遍現象,只是在其他地方尚未被發現?”
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海洋物理學允許這種可能性。佛羅里達州立大學的威廉·德瓦爾和同事們在即將發表在《海洋研究雜誌》上的一篇論文中指出,微小的海洋植物產生的能量中,大約有 1% 可能轉化為游泳浮游動物和魚類的機械能。在全球範圍內,這可能轉化為一太瓦的能量——相當於維持海洋觀測到的混合速率所需能量的三分之一。風和潮汐各自貢獻另外三分之一。“我們認為生物圈與其他物理過程的重要性相當,”德瓦爾說。