Warum sollten sich Ozeanographen jemals darum kümmern, dass Sardellen Sex haben? Wir tun dies, weil diese kleinen Fische bei der Paarung dabei helfen können, verschiedene Schichten des Ozeans zu vermischen. Dadurch zirkulieren Nährstoffe, Sauerstoff und Treibhausgase in verschiedenen Schichten des Ozeans und erhalten so das Ökosystem.
Die vertikale Vermischung der Meeresschichten erfordert Energie. Der Großteil dieser Energie wird durch Wind und Gezeiten bereitgestellt. Jedoch, Forschung Eine 1966 durchgeführte Studie ergab ein Missverhältnis zwischen der zum Mischen erforderlichen Energie und der von den verfügbaren Quellen bereitgestellten Energie.
Dies warf eine interessante Frage auf: Können schwimmende Tiere wie Fische und Krebstiere die Energielücke schließen und zur Durchmischung der Ozeane beitragen?
Nach Jahrzehnten uneinheitlicher und äußerst spärlicher Beweise war die ozeanografische Gemeinschaft im Jahr 2019 kurz davor, ein Urteil zu diesem Thema zu fällen. A Studie Die von einem amerikanischen Forscher namens Eric Kunze durchgeführte Studie kam zu dem Schluss, dass eine biologische Vermischung äußerst unwahrscheinlich ist.
Die Begründung für diese Schlussfolgerung ist einfach. Meeresschwimmer erzeugen zwar einige turbulente Wirbel, wenn sie sich bewegen, aber diese Wirbel sind zu klein, um eine wesentliche vertikale Vermischung zu verursachen. Wirbel, die Meeresschwimmer auslösen, sind so klein, dass sie aufgrund der Reibung zwischen Wassermolekülen stattdessen als Wärme abgegeben werden.
Aber in einem Studie Im Jahr 2022 veröffentlicht, stellten meine Kollegen und ich diese Schlussfolgerung in Frage. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es unter bestimmten Umständen zu einer biologischen Vermischung kommen kann.
Eine überraschende Beobachtung
Im Juli 2018 verließ unser Team die Küste Galiziens im Nordwesten Spaniens, um herauszufinden, ob Schwankungen in den Bedingungen der Ozeanvermischung für das häufige Auftreten schädlicher Algenblüten verantwortlich sind, die die florierende Muschelaquakulturindustrie der Region bedrohen. Wir haben an 15 aufeinanderfolgenden Tagen alle 30 Minuten Wasserturbulenzen sowie verschiedene ökologische Indikatoren gemessen.
Wir haben Turbulenzen überwacht, indem wir Schwankungen der Geschwindigkeit und Temperatur des Wassers in sehr kleinen Maßstäben gemessen haben. Diese Schwankungen sind ein Hinweis auf die Intensität turbulenter Bewegungen bzw. Vermischung. Zu unserer Überraschung stellten wir jede Nacht extrem hohe Turbulenzen fest, die denen eines großen Sturms ähnelten.
Doch zum Zeitpunkt unserer Studie war das Wetter ruhig und die Gezeiten schwach. Was geschah also? Der Schlüssel zur Lösung dieses Rätsels lag in der zufälligen Beobachtung der Bildschirme im Labor an Bord unseres Forschungsschiffs. Diese Bildschirme zeigen Signale vom Echolot des Schiffes, einem Instrument zur Erkennung der Anwesenheit von Fischen.
Anfangs schenkte uns niemand viel Beachtung, da wir uns grundsätzlich nicht für Fische interessierten. Allerdings ergaben die akustischen Messungen sehr starke Echosignale, die mit unseren starken nächtlichen Turbulenzmessungen zusammenfielen. Dies deutete darauf hin, dass die starken nächtlichen Turbulenzen mit der Anwesenheit von Fischen zusammenhängen.
Die naheliegende Lösung bestand darin, den Fisch zu fangen. Wir verwendeten einige der kleinen bongoförmigen Netze, die zum Fangen mikroskopisch kleiner Algen entwickelt wurden.
Was wir in den Netzen fanden, überraschte uns. Sie waren voll von Tausenden und Abertausenden winziger Fischeier, die wahrscheinlich europäischen Fischen gehörten Sardellen.
Der Kreis war geschlossen, das Rätsel gelöst. Hunderte von Sardellen versammelten sich jede Nacht um unsere Probenahmestation, um sich zu paaren und ihre Eier zu befruchten. In ihrer nächtlichen Raserei erzeugten sie die starken Turbulenzen, die wir gemessen haben.
Wiederbelebung der „Biomixing“-Kontroverse
Eine wichtige Frage blieb jedoch noch unbeantwortet. Waren die kleinen, aber energiereichen Wasserbewegungen, die von den lüsternen Fischen erzeugt wurden, in der Lage, die verschiedenen Meeresschichten miteinander zu vermischen?
Um diese Frage zu beantworten, haben wir die millimetergroßen Temperatursignale unseres Turbulenzprofilers untersucht. Wir fanden heraus, dass die kleinräumigen Temperaturschwankungen nachts, wenn lebhafte Sardellen in der Nähe waren, mehr als zehnmal größer waren als tagsüber. Unter unseren Füßen fand tatsächlich eine biologische Vermischung statt.
Wir glauben, dass die Erklärung für unseren einzigartigen Befund eher mit einem grundlegenden Aspekt der Physik der Turbulenzen als mit den sexuellen Vorlieben von Sardellen zusammenhängt.
Die Wassersäule in unserem Untersuchungsgebiet weist sehr starke vertikale Schwankungen der Wassereigenschaften auf, die als „vertikale Schichtung“ bezeichnet werden. Wasserschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften sind daher relativ „dünn“, was bedeutet, dass sie durch die kleinräumigen Bewegungen der Fische miteinander vermischt werden können. Dies steht im Gegensatz zu vorherige Studien die in offeneren Meeresregionen durchgeführt wurden, in denen die Schichtung normalerweise schwächer ist.
Unsere zufällige Beobachtung bestätigte die seit langem bestehende Vermutung einer biologisch bedingten Durchmischung des Ozeans. Unser Befund bleibt jedoch eine isolierte Beobachtung.
Es gibt noch viel zu tun, um die Bedeutung der biologischen Vermischung für das lokale Ökosystem zu beurteilen. Eines ist jedoch sicher: Die Kontroverse um die biologische Vermischung wird viel länger anhalten, als wir noch vor einigen Jahren erwartet hätten.
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