新概念解释微小颗粒如何在水层中移动，对海洋保护具有重要意义
不列颠哥伦比亚大学 (UBC)最近在美国国家科学院院刊上发表的一项新研究揭示了海洋浮游生物等微生物如何在不同密度层的水中移动。研究人员 Gwynn Elfring 和 Vaseem Shaik 发现，由温度或盐度变化产生的密度层会影响液体中微小颗粒的游动方向和速度。
推动器和拉动器
“有两种不同类型的微观游泳者——拉动者和推动者——它们以不同的方式在密度梯度中航行，”UBC 应用科学学院研究流体力学的教授 Elfring 博士解释道。
“拉动者在身体前部产生推力，使游泳方向与密度梯度保持一致，平行移动。相反，推动者在背部产生推力，垂直于这些梯度游泳——在层间穿梭，而不是沿着它们游动。”
Elfring 博士将这一概念比作在游泳池中游泳的人：“想象一下在水的上层是温暖的，而底层是寒冷的地方游泳。就像你可能在不同深度感受到不同的阻力和浮力一样，由于水的密度变化，自然水体中的微小游泳者也会经历类似的影响——‘密度梯度’改变了生物在水中移动的方式。”
密度趋向和海洋迁移
研究人员将这种动态现象命名为“densitaxis”——它是“密度”和古希腊词taxis（意为排列）的混合词。
Elfring 博士认为，密度趋向性可以帮助科学家了解不同大小的生物如何在其环境中移动。
例如，海洋生物学家可以深入了解各种海洋生物（从微小的浮游生物到较大的海洋动物）的活动。由于温度和盐度的变化，海水密度会随着深度而变化，从而影响生物如何寻找食物、躲避捕食者和迁徙。
一些海洋生物，如磷虾和浮游生物，会进行垂直迁移以寻找食物。研究表明，拖曳生物可能更容易在这些密度层中航行，从而有助于它们的垂直移动。相反，推动生物可能面临更多挑战，这可能会影响它们的进食和迁移模式。
气候变化的影响
研究人员希望这项研究能够为未来预测气候变化导致的海洋生态系统变化的工作提供参考。
“全球变暖加剧了海洋的密度分层，形成了更明显的分层。这种变化影响了海洋生物的移动和行为方式，可能会扰乱摄食模式和迁徙路线。通过研究微小游泳者如何与这些密度梯度相互作用，科学家可以更好地预测气候变化对海洋生态系统的影响并制定适当的保护策略，”埃尔夫林博士说。
这一发现在技术和工业领域也有实际应用。操纵密度梯度的能力可用于在实验室环境中对微小颗粒或生物进行分类和组织。这对于科学研究、医疗应用和工业过程非常有用，因为精确控制颗粒运动至关重要。
“作为一名流体力学研究人员，我相信了解流体力学对于理解生物体的运动非常有价值。我希望这篇论文能为生物学工作和技术发展带来新的见解，”Elfring 博士说。
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