La migració vertical diària és un patró de moviment utilitzat per alguns organismes, com els copèpodes, que viuen a l'oceà i als llacs. La migració es produeix quan els organismes es traslladen a la zona epipelàgica (superficial) durant la nit i tornen a la zona mesopelàgica (profunda) dels oceans o a la zona hipolimnion dels llacs durant el dia. És la migració més gran del món en termes de biomassa.
Aquesta migració està sota el control de les variacions en la intensitat de la llum i / o (per a algunes espècies) de la polarització de la llum submarina percebuda per les espècies en qüestió.Forward Jr, R. B. (1976). Light and diurnal vertical migration: photobehavior and photophysiology of plankton. In Photochemical and photobiological reviews (pp. 157-209). Springer US. La migració vertical pot ser pertorbada per la contaminació lumínica.
En el cas en què els organismes migren a la superfície durant la nit per alimentar-se i baixen a les capes més profundes durant el dia, aquesta migració també es coneix com a nictemeral. Alguns autors han comparat aquests moviments amb una mena de batec o una bomba biològica.Longhurst A.R. et W.G. Harrison (1989). The biological purnp: Profiles of plankton production and consomption in the upper ocean. Prog. Oceanogr., 22,47-123
En algunes espècies, només una part de la població fa aquesta migració, l'altra roman a la superfície o a la profunditat. Per exemple, poden ser larves planctòniques que tornen a la nit o, per contra, altres espècies d'adults que segueixen el plàncton, que és la seva font alimentària. Un depredador d'espècies que realitzen aquestes migracions verticals pot seguir les migracions de la seva presa, o simplement esperar que arribin cap a ell. Totes aquestes estratègies semblen conviure en la natura.
El seu descobriment Durant la Segona Guerra Mundial, mentre l'U.S. Navy prenia lectures de sonar sobre l'oceà, va descobrir la capa profunda de dispersió (en anglès, deep scattering layer, DSL). El DSL és causat per grans grups d'organismes que dispersen les ones del sonar i creen un «fons fals» o «fons fantasma». El fons fals és superficial durant la nit i més profund durant el dia; aquest va ser el primer enregistrament de la migració vertical diària.
Una vegada que els científics van començar a fer més investigacions sobre el que estava causant el DSL, es va descobrir que una gran varietat d'organismes migraven verticalment. La majoria dels tipus de plàncton i alguns tipus de nècton han exhibit algun tipus de migració vertical, tot i que no sempre és diària. Aquestes migracions poden tenir efectes substancials en els mesopredadors i els superdepredadors mitjançant la modulació de la concentració i l'accessibilitat de les seves preses (per exemple, impactes en el comportament d'alimentació dels pinnípedes).
Tipus Hi ha tres tipus de migració vertical: diària: Aquesta és la forma més comuna. Els organismes migren diàriament, normalment cap a aigües poc profundes a la nit i cap aigües profundes durant el dia. estacional: Depenent de l'estació, els organismes es troben a diferents profunditats. ontogenètica: Els organismes passen les diferents etapes del seu cicle de vida a diferents profunditats.
Factors Hi ha dos factors diferents que se sap que tenen un paper en la migració vertical: factors endògens, que provenen de l'organisme; sexe, edat, ritmes biològics... La Institució d'Oceanografia de Scripps (Scripps Institution of Oceanography, SIO) va dur a terme un experiment amb organismes continguts en dipòsits de columnes amb cicles de llum-foscor. Uns dies més tard, el cicle de llum es va canviar per una llum constant, i els organismes encara van mostrar migracions verticals. D'aquesta manera, es suggereix que algun tipus de resposta interna està causant la migració. factors exògens, que són factors ambientals que actuen sobre l'organisme com la llum, la gravetat, l'oxigen, la temperatura, les interaccions depredador-presa... llum: Els organismes busquen una intensitat òptima de la llum. Si hi ha una gran quantitat de llum, l'organisme viatjarà a on estigui més còmode. Els estudis han demostrat que els organismes no migraren cap a la superfície durant la lluna plena, i que comencen a emigrar durant un eclipsi. temperatura: De vegades, les termoclines poden actuar com una barrera que un organisme no creuarà. salinitat: En zones com l'Àrtida, el gel fos crea una capa d'aigua dolça que els organismes no poden creuar. depredadors kairomones: Un depredador pot alliberar un indicador químic que pot fer que la seva presa migri de manera vertical.
Causes Hi ha moltes hipòtesis sobre per què els organismes migren verticalment, i diverses podrien ser vàlides en un moment determinat. Evitar els depredadors: La depredació dependent de la llum per part dels peixos és un factor habitual que afecta el comportament de la migració vertical diària en el zooplàncton. Una columna d'aigua determinada es pot veure com un gradient de risc, on les capes superficials són més perilloses per residir durant el dia que l'aigua profunda i, per tant, promou una longevitat variada entre el zooplàncton que s'assenta a diferents profunditats. De fet, en molts casos, és avantatjós que el zooplàncton migri a aigües profundes durant el dia per evitar la depredació i vagi cap a la superfície a la nit per alimentar-se. Avantatges metabòlics: Al alimentar-se a les aigües superficials càlides durant la nit i residir a les aigües més fredes durant el dia, els organismes poden conservar l'energia. D'altra banda, els organismes que s'alimenten del fons en aigua freda durant el dia poden emigrar a aigües superficials a la nit per digerir el menjar a temperatures més càlides. Dispersió i transport: Els organismes utilitzen els corrents per trobar aliments o per mantenir-se en una zona determinada. Evitar el dany dels raigs UV: La llum solar pot penetrar a la columna d'aigua. Si un organisme, especialment alguna cosa petita com els microbis, es troba massa a prop de la superfície, els raigs UV poden danyar-los. Per aquest motiu, eviten situar-se massa a prop de la superfície, especialment durant el dia. Transparència de l'aigua: Una teoria recent de la migració vertical diària, anomenada «Hipòtesi del regulador de la transparència», argumenta que la transparència de l'aigua és una variable dels factors exògens que causa el comportament de la migració vertical diària en un entorn determinat. En aigües menys transparents, on hi ha peixos i hi ha més aliment, els peixos solen ser el principals causants de la migració vertical diària. En columnes d'aigua més transparents, on els peixos són menys nombrosos i la qualitat dels aliments es millora en aigües més profundes, els raigs UV poden viatjar més lluny, funcionant així com la principal causa del moviment vertical diàri en aquests casos.
Distàncies i velocitats verticals recorregudes En comparació amb la petita grandària d'aquestes espècies, les distàncies verticals recorregudes poden ser considerables: 155 m de mitjana per al crustaci Eucopia unguiculata i fins a 630 m per al decàpode Gennadas elegans.
En 3 espècies (l'eufausiacis Thysanopoda aequalis, el sifonòfor Abylopsis tetragona i el gasteròpode Cymbulia peronii), tota la població ascendeix i descendeix per la columna d'aigua, mentre que l'Eucopia unguiculata i l'eufausiacis Nematoscelis megalops, només migren alguns dels individus. En general, els individus que migren verticalment comencen a baixar al matí (una mica abans de la sortida del sol) i comencen a pujar una mica abans del capvespre. Segons els autors d'aquest estudi, la cronologia de les migracions està relacionada amb la profunditat dels nivells batimètrics ocupats per espècies diàriament. La grandària (i, per tant, l'edat) dels individus també influeix en els temps i la velocitat de la migració en algunes espècies (Nematoscelis megalops per exemple).
Tarling et al. el 1999 va demostrar que la llum lunar o un eclipsi lunar van ser suficients per influir en aquests moviments verticals. En aquesta ocasió, van mesurar velocitats verticals fins a 7 cm/s en el crustaci Meganyctiphanes norvegica.Tarling, G. A., Buchholz, F., & Matthews, J. B. L. (1999). http://plankt.oxfordjournals.org/content/21/8/1475.full.pdf The effect of lunar eclipse on the vertical migration behaviour of Meganyctiphanes norvegica (Crustacea: Euphausiacea) in the Ligurian Sea]. Journal of Plankton Research, 21(8)
En els contexts de les turbulències Les turbulències, independentment de la seva procedència, modifiquen les estratificacions de les capes d'aigua i, per tant, pot afectar (temporalment o permanentment) les migracions planctòniques. Les turbulències s'han considerat durant molt de temps com una explicació important per a la successió d'espècies motrius i no motrius en aigües turbulentes o el seu enfocament.Margalef, R. Life-forms of phytoplankton as survival alternatives in an unstable environment. Oceanol. Acta 1, 493–509 (1978)Sullivan, J. M., Swift, E., Donaghay, P. L. & Rines, J. E. B. Small-scale turbulence affects the division rate and morphology of two red-tide dinoflagellates. Harmful Algae 2, 183–199 (2003)Berdalet, E. et al. Species-specific physiological response of dinoflagellates to quantified small-scale turbulence. J. Phycol. 43, 965–977 (2007)
Aquesta hipòtesi, però, deixa de banda la possible adaptació de les espècies mòbils, el que podria, per exemple, respondre de manera activa a les senyals de turbulència canviant el seu comportament de natació per evitar les zones de fortes turbulències.Lozovatsky, I., Lee, J., Fernando, H. J. S., Kang, S. K. & Jinadasa, S. U. P. Turbulence in the East China Sea: the summertime stratification. J. Geophys. Res. Oceans. 120, 1856–1871 (2015) Estudis recentsAnupam Sengupta & al. (2017), Phytoplankton can actively diversify their migration strategy in response to turbulent cues; Nature, 15 mars, (abstract) mostren que, de fet, el fitoplàncton (incloent les rafidofícies i els dinoflagel·lats) pot adaptar la seva estratègia de migració en resposta a les turbulències. El plàncton exposat a turbulències de Kolmogórov en un laboratori, imitant les turbulències oceàniques, es divideix en 5 a 60 minuts en dos sub-poblacions, una neda cap amunt i l'altra cap avall. La comprensió d'aquest mecanisme podria permetre modelar el comportament de les algues unicel·lulars nocives o responsables de les flors d'aigua que poden crear zones mortes. L'alga rafidofícia nociva Heterosigma akashiwo canvia la forma de la cèl·lula en aquest context (la modulació de l'asimetria anterior de les cèl·lules es tradueix en una inversió del sentit del moviment, el que permet aquesta espècie planctònica moure's lluny de les àrees més turbulentes). El moviment d'aquestes espècies no és a l'atzar, i dins de la mateixa població, els individus poden ajustar el seu comportament natatori per escapar de les zones més turbulentes, que pot ser una important estratègia de supervivència.
Aquest comportament implica migracions que també són «horitzontals», i que probablement també interfereixen amb la deriva del plàncton.
Avantatge pel que fa a l'evolució Aquest comportament permet als organismes que practiquen aquesta migració evitar els depredadors.
També estalvia energia; les aigües més profundes també són més fredes i durant els períodes en què l'aliment és escàs (vegeu flor d'aigua), quedar-se en aquestes aigües de temperatura més baixa frena el metabolisme dels organismes, el que els permet resistir la manca d'aliments. Aquestes aigües profundes també són menys turbulentes que les aigües superficials. Per tant, es necessita menys energia a les aigües profundes.
Les aigües superficials, on els corrents són més forts, permeten una dispersió més eficient dels petits organismes, que poden ser útils per a la colonització de nous entorns.
La seva importància per a la bomba biològica lang=ca|miniatura|Bomba biològica.Intercanvi de CO₂ entre l'aire i el mar