激光引导下“海猴子”的群体运动揭示了浮游动物的迁移是如何影响全球洋流的

（神秘的地球报道）据EurekAlert!：一直以来，海猴子因其显而易见的生命周期吸引着孩子们和水族爱好者的目光—买来的时候是干燥的卵，但只需一箱水，这些身材娇小的咸水虾就能轻松地完成孵化，生长和交配的生命过程。

不过，物理学家们感兴趣的是它们生活里的一种短期运动模式：如其他的浮游动物一样， 这些咸水虾根据光线的变化在水中成群的上下垂直迁移，在夜晚的时候它们靠近海面，在白天的时候又退回深海。

加州理工大学的两名研究人员在实验中证实了这种迁移模式所引起的海流比种群里单个微生物所引起的海流的总和还要大得多。他们的这一研究，发表在有美国物理联合会出版的《流体物理》期刊中， 其结果表明小型海洋微生物的群体运动对全球洋流模式所产生的影响可能和风力或者潮汐力一样显著。

从迁移运动中的海猴子（白色）和悬浮在水中镀银玻璃颗粒（黄色）的慢速摄影中，可看到大的漩涡水流，这是由游动的微生物搅动周围的水体所造成的。（A. Smith/麻省理工大学）

因为咸水虾(Artemia salina)具有趋光性，Monica Wilhelmus 和John Dabiri 两位研究人员在一个大的蓄水箱中利用激光聚集并诱导了一群海猴子的垂直迁移运动。研究人员在水箱周围用蓝色激光诱导咸水虾向水体表面移动，在水箱顶部用绿色激光使之聚集在水中央。为了再现咸水虾群体迁移后的海流模式，研究者们在水中混入了很多细小的镀银玻璃颗粒，并用高速相机拍下水流在海猴子群体迁移的过程中所经历的分布变化。

研究者们之前研究过单个浮游生物的运动对水体所产生的微扰。如果是单个运动，所造成的水流扰动并不会强大到对洋流模式产生影响。 但是当两个或更多的微生物彼此相邻做集体运动，正如实验中的情形，那么单个微生物所造成的涡流会彼此相互作用从而产生更强大的旋转流体力，在大面积范围内影响水体的环流。

“这项研究揭示了一种显著的，以前从未被观察过的生物学和海洋物理学的双向结合：海洋中的微生物能够通过集体游动影响它们的生活环境，” Dabiri说。

洋流交换分配海水中的盐分，营养物和热量，这一直以来这被认为是风力和潮汐力的作用，但关于海猴子的研究结果表明海洋中的微生物也可能起到了作用。 该发现也为2009年Dabiri研究组在《自然》杂志上发表一篇分析海蜇对于海洋混合的影响的文章提供了实验依据，该文章提出于与海蜇类似的模式可适用于其他的更小的微生物。

研究者们希望在一个密度随着水深改变的水箱中重复这项实验，以更逼真地模拟海洋的实际状态。“如果这种现象在真实的海洋中出现，这将意味着海洋中的生物质能够对热量，盐分和营养物进行再分配，” Dabiri说。

因为海洋生物质的主体是小的微生物，研究人员预计他们的运动模式能够对海洋产生约一兆瓦的能量—如此大的能量可与风能和潮汐能相比。 在鱼缸里，这些咸水虾是人们喜爱的宠物；而在自然界中， 它们却能影响全球的环境。