Загадка криля: внутренние часы управляют миграцией в Антарктике

Антарктический криль, Euphausia superba, на первый взгляд не производит особого впечатления. Эти крошечные ракообразные, достигающие максимальной длины всего шесть сантиметров и веса не более двух граммов, с их почти прозрачным тельцем, кажутся довольно невзрачными. Однако именно криль играет ключевую, поистине центральную роль в поддержании жизни в экосистеме Южного океана. Миллиарды этих существ сбиваются в гигантские стаи, которые могут простираться на многие квадратные километры, представляя собой важнейший источник пищи для многочисленных хищников, от китов до пингвинов.

Международная исследовательская группа, объединившая ученых из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана (JMU), Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (AWI), Гельмгольцевского института функционального морского биоразнообразия (HIFMB) в Ольденбурге и Национального океанографического центра Великобритании, провела детальное изучение поведения этого морского обитателя. Особое внимание ученых, как сообщается в исследовании, опубликованном в научном журнале eLife, было приковано к его суточной вертикальной миграции в толще воды.

Лукас Хюппе, первый автор исследования и аспирант кафедры нейробиологии и генетики JMU, объясняет, что антарктический криль использует ночную темноту для питания микроскопическими водорослями на поверхности моря. В дневное время животные ищут убежище от хищников в более глубоких, темных слоях океана, совершая таким образом периодические подъемы и спуски. Работа проходила под руководством Беттины Майер из AWI и HIFMB, а также Шарлотты Фёрстер, ранее заведовавшей кафедрой, а ныне являющейся старшим профессором. Внутренние часы уже много лет находятся в центре научных интересов профессора Фёрстер, поэтому данный проект был сосредоточен на выяснении, в какой степени миграции криля определяются его внутренними биологическими часами.

Несмотря на то, что криль своей ежедневной миграцией оказывает значительное влияние на перемешивание водных масс и перенос углерода в глубины океана, и несмотря на десятилетия наблюдений, точные механизмы этого миграционного поведения до сих пор не были полностью поняты. Для своего исследования научная команда впервые изучила отдельных выловленных в дикой природе особей в разные сезоны с помощью специального монитора активности.

Этот инновационный монитор был разработан исследователями в 2024 году. Новое устройство позволяет регистрировать плавательную активность отдельных существ в трубках, наполненных морской водой. Для своих экспериментов Лукас Хюппе отлавливал криль в Южном океане с борта коммерческого рыболовного судна. Прямо на борту он смог применить новую технологию для изучения движений дикого криля при различных условиях освещенности и в разное время года.

Его наблюдения показали, что ракообразные были наиболее активны ночью, что полностью соответствует их естественным миграционным моделям в дикой природе. Эти паттерны ночной активности адаптировались к изменяющейся продолжительности ночи в течение сезонов. Кроме того, криль сохранял суточный ритм активности даже тогда, когда его содержали в постоянной темноте в течение нескольких дней.

Результаты исследования не оставляют сомнений: Лукас Хюппе поясняет, что антарктический криль демонстрирует суточный ритм с повышенной плавательной активностью в ночное время, что очень хорошо согласуется с его вертикальной миграцией в природе. Даже в полной темноте животные поддерживали этот ритм на протяжении нескольких дней, что служит доказательством использования ими внутренних часов для адаптации своих подъемов и спусков к суточному ритму. Эксперименты также показали, что криль способен гибко синхронизировать свое поведение с очень длинными или короткими днями, характерными только для полярных регионов.

Таким образом, становится ясно, как резюмирует ключевой вывод исследования Шарлотта Фёрстер, что криль не только реагирует своим поведением на внешние воздействия окружающей среды, такие как свет или наличие пищи, но и активно использует свои внутренние часы для адаптации к экстремальным условиям полярной среды.

Даже если исследование в первую очередь касается физиологических процессов внутри этих маленьких морских существ, значение его результатов выходит далеко за эти рамки. Беттина Майер объясняет, что Южный океан, как поглотитель углерода, играет центральную роль в регулировании глобального климата. Эта функция основана на жизнеспособной, продуктивной экосистеме, в центре которой находится антарктический криль. Оптимальная адаптация криля к окружающей среде является основной предпосылкой для поддержания здоровых популяций криля.

Поскольку изменения в популяциях криля могут иметь далеко идущие последствия для всей экосистемы Южного океана, лучшее понимание механизмов адаптации имеет решающее значение для составления прогнозов будущего развития этих популяций, заключает исследовательская группа.

В своем следующем проекте ученые намерены более детально изучить внутренние часы криля. Шарлотта Фёрстер сообщает о планах понять, где именно в мозге криля «тикают» эти часы и как этот механизм работает на нейронном уровне. Также в центре внимания будет вопрос о том, как внутренние часы влияют на другие важные процессы в жизни криля, такие как размножение и стратегии зимней спячки.