Внутрішній годинник антарктичного крилю визначає його добові міграції

Міжнародна група дослідників з Вюрцбурзького університету імені Юлія Максиміліана, Інституту Альфреда Вегенера, Гельмгольцького інституту функціонального морського біорізноманіття та Національного океанографічного інституту Великої Британії здійснила важливе відкриття щодо поведінки антарктичного крилю.

Антарктичний криль (Euphausia superba) — це невеликі ракоподібні завдовжки до шести сантиметрів та вагою близько двох грамів з прозорою шкірою. Попри свої скромні розміри, ці створіння відіграють ключову роль у житті Південного океану, формуючи величезні скупчення, що можуть простягатися на кілька квадратних кілометрів і служать основним джерелом їжі для багатьох хижаків.

Дослідники зосередили свою увагу на вивченні щоденної вертикальної міграції крилю у водній товщі. Як пояснює Лукас Хюппе, перший автор дослідження та докторант кафедри нейробіології та генетики, антарктичний криль використовує темряву ночі для живлення мікроскопічними водоростями на поверхні моря. Удень же тварини шукають захисту від хижаків у глибших, темніших шарах води.

Хоча криль здійснює значний вплив на перемішування водної товщі та транспортування вуглецю в глибини океану своєю щоденною міграцією, точні механізми цієї міграційної поведінки досі не були повністю зрозумілі, незважаючи на десятиліття спостережень. Для свого дослідження наукова група вперше вивчила окремих диких особин протягом різних сезонів за допомогою спеціального монітора активності.

Цей монітор, розроблений дослідниками у 2024 році, дозволяє реєструвати плавальну активність окремих особин у трубках, наповнених морською водою. Хюппе виловлював криль у Південному океані з комерційного риболовецького судна і на борту вивчав рухи щойно спійманого крилю за різних умов освітлення та в різні пори року.

Спостереження показали, що ракоподібні були найактивнішими вночі, що відповідає їхнім природним міграційним патернам у дикій природі. Ці нічні схеми активності адаптувалися до змінної тривалості ночі протягом сезонів. Крім того, криль підтримував добовий ритм активності навіть коли його тримали в постійній темряві протягом кількох днів.

Результати досліджень чітко демонструють, що антарктичний криль проявляє добовий ритм із підвищеною плавальною активністю вночі, що дуже добре узгоджується з вертикальною міграцією в природі. Навіть у повній темряві тварини підтримували цей ритм протягом кількох днів, що доводить використання ними внутрішнього годинника для адаптації своїх переміщень до добового ритму. Експерименти також показали, що криль може гнучко синхронізувати свою поведінку з дуже довгими або короткими днями, які характерні лише для полярних регіонів.

Значення цього дослідження виходить далеко за межі вивчення фізіологічних процесів у дрібних морських істотах. Як пояснює професорка Беттіна Мейер, Південний океан відіграє центральну роль у регулюванні глобального клімату як поглинач вуглецю. Ця функція базується на функціональній, продуктивній екосистемі, в центрі якої перебуває антарктичний криль. Оптимальна адаптація крилю до свого середовища є основною передумовою для здорових популяцій.

Оскільки зміни в популяціях крилю можуть мати далекосяжні наслідки для всієї екосистеми Південного океану, краще розуміння механізмів адаптації є вирішальним для прогнозування майбутнього розвитку популяцій, підсумовує дослідницька група.

У своєму наступному проєкті науковці планують детальніше дослідити внутрішній годинник. За словами професорки Шарлотти Ферстер, вони прагнуть зрозуміти, де саме в мозку крилю «тікає» годинник і як цей механізм працює на нейронному рівні. Також увага буде зосереджена на питанні, як внутрішній годинник впливає на інші важливі процеси в крилі, такі як розмноження та стратегії зимової сплячки.