Арктический криль использует сумерки для поддержания суточных ритмов в полярную зиму

Большинство животных синхронизируют свои биологические часы с суточным ритмом солнца. Но что происходит во время полярной зимы, когда солнце не поднимается над горизонтом? Согласно исследованию Джонатана Коэна из Университета Делавэра и коллег, опубликованному 19 октября в журнале PLOS Biology, арктический криль способен обнаруживать крошечные изменения интенсивности света в полярные зимние дни, что позволяет ему поддерживать свои суточные биологические ритмы.

Исследование света и миграций

Учёные измерили интенсивность света в полдень зимой в архипелаге Шпицберген в Северном Ледовитом океане с помощью наземной обсерватории и исследовательского судна. Подводные акустические записи использовались для мониторинга суточных миграций арктического криля (Thysanoessa inermis).

• В разгар арктической зимы доступность света в полдень была всего в 2 раза выше, чем в полночь. Для сравнения, весной и осенью эта разница составляла 7 раз.
• Несмотря на это, криль демонстрировал выраженный циркадный ритм: он поднимался к поверхности для питания в полярную ночь и отступал на глубину, чтобы избежать хищников, в полуденные сумерки.

Механизм адаптации

Для изучения механизмов, лежащих в основе этих ночных миграций, исследователи использовали метод внеклеточной электроретинограммы (ERG) для измерения зрительной чувствительности криля в лаборатории.

• Было обнаружено, что криль более чувствителен к свету ночью, чем днём.
• Это указывает на его способность синхронизировать циркадные ритмы с незначительными изменениями внешних световых сигналов.

Значение адаптации

Повышение зрительной чувствительности ночью позволяет крилю адаптироваться к минимальным вариациям интенсивности света и поддерживать суточные ритмы поведения на протяжении всей полярной зимы. По словам авторов, такие адаптации также могут быть важны для регуляции месячных и годовых циклов поведения и физиологии.

Джонатан Коэн добавляет: "Мы обнаружили, что световая среда во время полярной ночи в высоких широтах Арктики имеет сложный режим 'света' и 'тьмы' из-за света от солнца ниже горизонта, луны и северного сияния. Хотя этот свет тусклый и не похож на типичный фотопериод на более низких широтах, мы показываем, что его достаточно для настройки биологических часов у криля. Это демонстрирует, что у этого животного один из наиболее чувствительных биологических ритмов, изученных на сегодняшний день".