Ларвообразные играют важную роль в перемещении углерода из верхней части океана в глубоководные. Они строят похожие на воздушные шары структуры слизи, называемые «домами», которые концентрируют пищу, отфильтровывая крошечные частицы из окружающей морской воды.
Эти частицы содержат органический углерод, часть которого образовалась в атмосфере в виде углекислого газа.
Со временем их фильтры становятся перегруженными частицами, и личинка покидает свой дом.
Выброшенные дома рушатся и быстро опускаются на морское дно, унося углерод в глубокое море. Попадая на морское дно, этот углерод потребляется животными или закапывается в донных отложениях. Скрытый углерод, вероятно, будет удален из атмосферы в течение миллионов лет.
Поскольку гигантские личинки имеют всего сантиметры в длину, но строить дома, которые могут достигать метра в поперечнике, их сложно изучать. Неповрежденные домики личинок практически невозможно собрать в сети или банке или содержать в лабораторном аквариуме. Как только они упадут в прочную сеть или стену, дома развалятся.
Вместо того, чтобы пытаться построить резервуар, достаточно большой, чтобы укрыть гигантского ларвака и его дом, научный сотрудник MBARI Какани Катия изучает способы изучения личинок в открытом океане, используя метод, называемый велосиметрией изображений частиц (PIV). Системы PIV десятилетиями использовались в лабораториях для наблюдения и измерения сложных моделей водного потока, таких как течения, водовороты и водовороты.
В 2015 году Катия решила адаптировать систему PIV для использования в морских глубинах. Ее система "DeepPIV" состоит из лазера, излучающего тонкий слой света, и видеокамеры, которая фиксирует крошечные частицы в воде, которые освещаются лазером, когда они проходят через этот слой света.
Работая с инженерами MBARI Аланой Шерман, Дейлом Грейвсом и Чадом Кеси, Катия установила лазер и видеокамеру на минирове MBARI, небольшом дистанционно управляемом транспортном средстве (ROV).
Позже в том же году Катия присоединилась к старшему ученому Брюсу Робисону и остальной части команды DeepPIV в их первом полевом испытании, используя MiniROV для погружения на 1200 метров (4000 футов) ниже поверхности залива Монтерей.
Когда команда заметила своего первого гигантского ларвообразного, пилот ROV включил лазеры, выключил фары ROV и удерживал ROV на месте, в то время как световой луч лазера сканировал тело и дом ларвака. Некоторые из ученых в круизе изучали гигантских личинок в течение многих лет, но когда лазер включился, они внезапно увидели камеры и проходы в доме личинок, о существовании которых они даже не подозревали.
«Мы все были шокированы тем, насколько хорошо это сработало», – сказала Катия. "В диспетчерской было много аханья и аханья. Не только ученые были потрясены и поражены – это были все на исследовательском судне."
Робисон прокомментировал: «DeepPIV позволил нам заглянуть внутрь сложной структуры, которую мы раньше видели только снаружи. В результате мы узнали о гигантских личинках за одно погружение больше, чем за предыдущие пару десятилетий."
В конце концов, Катия смогла снять на видео поток частиц в домах 24 гигантских личинок в ходе 13 различных погружений с дистанционным управлением. Анализируя кадры с этих погружений, Катия измерила скорость движения частиц. Из этой информации она могла подсчитать, сколько воды личинки фильтруют через свои дома.
Расчеты Катии показали, что каждый гигантский личинок в заливе Монтерей может фильтровать до 76 литров (20 галлонов) воды в час. Это в четыре раза выше, чем предыдущие оценки для гигантских личинок, и в пять раз выше, чем скорость фильтрации другими студенистыми фильтраторами в открытом океане, такими как сальпы.
Сопоставив свои оценки фильтрации с долгосрочными данными MBARI о численности гигантских личинок на разных глубинах, Катия рассчитала общий объем воды, отфильтрованной гигантскими личинками в заливе Монтерей. По оценкам Катии, в весенние месяцы, когда они наиболее многочисленны, личинки могут фильтровать всю воду на расстоянии от 100 до 300 метров в заливе Монтерей всего за 13 дней.
Это эквивалентно 500 бассейнам олимпийского размера в час.
Исследования Катии показывают, что личинки играют даже большую роль, чем раньше думали ученые, в удалении углерода с поверхности океана.
В своей статье она отметила, что DeepPIV также может использоваться для измерения скорости фильтрации других среднеглубинных животных. Эти данные помогут ученым понять, сколько углерода глубоководные животные удаляют из океанов и (косвенно) из атмосферы.
Такая информация жизненно важна для улучшения компьютерных моделей изменения климата.
После своего первоначального успеха с DeepPIV Катия сотрудничала с биологом из MBARI Джимом Барри, чтобы понять, как глубоководные кораллы и губки собирают крошечные частицы пищи, переносимые океанскими течениями. «Теперь, когда DeepPIV доступен океанографическому сообществу, – сказала Катия, – это открывает всевозможные возможности."