Um novo estudo da UBC publicado recentemente no Proceedings of the National Academy of Science revelou insights sobre como organismos microscópicos, como o plâncton marinho, se movem pela água com diferentes camadas de densidade.

Os pesquisadores Gwynn Elfring e Vaseem Shaik descobriram que camadas de densidade, criadas por variações de temperatura ou salinidade, influenciam a direção e a velocidade de natação de pequenas partículas que navegam em um líquido.

"Existem dois tipos diferentes de nadadores microscópicos — puxadores e empurradores — e eles navegam em gradientes de densidade de forma diferente", explicou o Dr. Elfring, professor da faculdade de ciências aplicadas da UBC que estuda mecânica dos fluidos.

"Os puxadores criam impulso na frente de seus corpos e alinham sua direção de nado com o gradiente de densidade, movendo-se paralelamente a ele. Em contraste, os empurradores, gerando impulso na parte de trás, nadam perpendicularmente a esses gradientes — navegando através das camadas em vez de ao longo delas."

O Dr. Elfring compara o conceito a alguém nadando em uma piscina: "Imagine nadar onde a camada superior da água é morna, e a camada inferior é fria. Assim como você pode sentir diferentes resistências e flutuabilidades em diferentes profundidades, pequenos nadadores em corpos d'água naturais experimentam efeitos semelhantes devido a mudanças na densidade da água — o 'gradiente de densidade' muda a maneira como os organismos se movem pela água."

Os pesquisadores chamaram essa dinâmica de densitaxe — uma junção de "densidade" e da antiga palavra grega taxis, que significa arranjo.

O Dr. Elfring acredita que a densitaxia pode ajudar os cientistas a entender como organismos de diferentes tamanhos se movem em seu ambiente.

Biólogos marinhos, por exemplo, podem obter insights sobre os movimentos de vários organismos marinhos, de pequenos plânctons a animais marinhos maiores. A densidade da água do oceano muda com a profundidade devido a variações de temperatura e salinidade, afetando como os organismos encontram comida, evitam predadores e migram.

Alguns organismos marinhos, como o krill e o plâncton, realizam migrações verticais em busca de alimentos. O estudo sugere que os puxadores podem achar mais fácil navegar nessas camadas de densidade, auxiliando seu movimento vertical. Por outro lado, os empurradores podem enfrentar mais desafios, potencialmente afetando seus padrões de alimentação e migração.

Os pesquisadores esperam que o estudo forneça subsídios para trabalhos futuros que visem prever mudanças nos ecossistemas marinhos devido às mudanças climáticas.

"O aquecimento global aumentou a estratificação de densidade nos oceanos, criando camadas mais pronunciadas. Essa mudança afeta como os organismos marinhos se movem e se comportam, potencialmente interrompendo os padrões de alimentação e as rotas de migração. Ao estudar como pequenos nadadores interagem com esses gradientes de densidade, os cientistas podem prever melhor os efeitos das mudanças climáticas nos ecossistemas marinhos e desenvolver estratégias de conservação apropriadas", disse o Dr. Elfring.

As descobertas também têm aplicações práticas em tecnologia e indústria. A capacidade de manipular gradientes de densidade pode ser usada para classificar e organizar partículas minúsculas ou organismos em ambientes de laboratório. Isso pode ser valioso para pesquisa científica, aplicações médicas e processos industriais onde o controle preciso do movimento de partículas é essencial.

"Como pesquisador de mecânica de fluidos, estou confiante de que entender a mecânica dos fluidos é valioso para entender o movimento de organismos vivos. Espero que o artigo atual contribua para novos insights no trabalho biológico e no desenvolvimento de tecnologia ", disse o Dr. Elfring.