В океане или озере и в других достаточно крупных водоёмах практически всегда толща воды стратифицирована, т. е. разделена на слои разной плотности. В самом простом виде: вверху тёплая, менее солёная и «лёгкая» вода, а внизу более солёная, холодная, «тяжёлая» вода. И два этих слоя ведут себя, как две разные жидкости. Они не перемешиваются. И всё, что попало вниз, вверх уже попасть не может. И это имеет важные последствия для всех циклов биогенных элементов или поведения экосистемы.

Нет никаких факторов (кроме очень мощного ветра, который перемешает эту толщу воды и поднимет что-то снизу наверх), которые могут повлиять. Соответственно, возникает вопрос: а могут ли рачки, которые в океане регулярно поднимаются вверх ночью, чтобы поесть, и уходят вниз, в глубину, чтобы спастись от хищников, плавая туда-сюда, как-то это всё закрутить? Учёные стали оценивать турбулентность, которая возникает после плывущего рачка — рассчитывать, с одной стороны, а с другой стороны — измерять в лаборатории, как это влияет на весь процесс перемешивания.

Один рачок, плывущий в воде, создаёт небольшую турбулентность после себя. Конечно, она очень слабая и быстро гасится той разностью в плотности между лёгкой водой и тяжёлой водой. Но когда за этим рачком плывёт второй рачок, а за вторым — третий, а за третьим — четвёртый, то в конце концов эти турбулентные потоки усиливаются. И действительно (по крайней мере, в лабораторном сосуде, который использовали учёные) возникает небольшое течение, которое может, так или иначе, вынести с нижних слоёв наверх то, что туда осело и было разделено гидрофизикой.

«Когда рачки плывут днём в глубину, а ночью — к поверхности в океане, у них есть конкретные стимулы. Это хищник, который их ест, и корм, который находится вверху. Во многих озёрах нет хищника, и тогда этого стимула нет. Тогда рачкам не нужно, в принципе, носиться туда-сюда каждый день. Но они всё равно плавают. Да, они плавают хаотично, однако мы пытались измерить эти хаотичные передвижения, а потом понять, как они влияют на поведение экосистемы. И оказался очень интересный факт: те, кто плывут наверх, в тепло, скажем так — голодны. Те, кто плывут вниз, в холод — сытые, т. е. рачки не все находятся в одинаковом физиологическом состоянии. Кто-то голодный, кто-то сытый. И они в зависимости от этого плывут в разные стороны. Но когда они плывут наверх — туда, где тепло, в тепле у них метаболизм протекает намного быстрее. Соответственно, они там не только едят, но и выделяю то, что они съели. И там скорость выделения тоже выше, чем в холоде. И получается, что за счёт таких достаточно хаотичных миграций в озере выделяется, формируется однонаправленный поток элементов снизу вверх. Т. е. рачки перетаскивают снизу питательные вещества вверх, чего в принципе, в наших классических представлениях не происходило, потому как — что обычно происходит в озёрах или в океанах? Водная толща разделилась на два слоя. Вверху были какие-то питательные вещества. Их фитопланктон съел. Потом этот фитопланктон послужил кормом для зоопланктона. И потом всё это оседает вниз. Как только оно осело в тяжёлую воду, соответственно, никакого потока «обратно» нет», — рассказал кандидат биологических наук, научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН Егор Задереев.