Объяснен механизм работы биологических часов арктического планктона
Дрейфующая экспедиция "Северный полюс-42" раскрыла механизм функционирования внутренних биологических часов арктического планктона в условиях полной темноты. В условиях полярной ночи, когда солнечный свет отсутствует, морские планктонные организмы продолжают поддерживать свои биологические ритмы, ориентируясь на приливы и отливы, как сообщается в пресс-службе Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ). Об этом пишет ТАСС.
Исследователи собрали данные о концентрации мезозоопланктона и проанализировали его суточную активность. Результаты показали, что даже в отсутствие солнечного света в Арктике планктон сохраняет свои внутренние "биологические часы". Спектральный анализ временных рядов концентрации планктона продемонстрировал, что 24-часовой суточный ритм его активности, обычно связанный с восходом и закатом Солнца, остается даже в полярную ночь: хотя амплитуда активности уменьшается примерно втрое, ритм сохраняется. Также был обнаружен приливный ритм с периодом 10,5-13 часов, который, судя по всему, помогает планктону поддерживать биоритм в отсутствие света.
Ученые подчеркивают, что морские планктонные организмы являются важными биоиндикаторами состояния арктической экосистемы. Без смены дня и ночи их биологические часы могли бы сбиться, но планктон использует приливы как запасной механизм. Это открытие меняет подход к мониторингу полярных экосистем, позволяя измерять и предсказывать ритм жизни подо льдом даже в условиях, когда солнце отсутствует месяцами. Также было обнаружено одноклеточный фитопланктон на глубине менее метра подо льдом, где солнечный свет полностью отсутствует, что требует дальнейшего изучения.
В институте отметили, что это открытие изменяет представления о высокоширотной полярной экосистеме и жизни в подледном океане. В ходе исследований было записано и обработано более 58 тыс. подводных голограмм, из которых отобрали почти 2,8 тыс. изображений морских частиц, которые будут использованы для обучения нейросетей, распознающих планктон и другие морские организмы.
Голографический зонд, использованный в экспедиции, стал первой в мире разработкой, позволяющей в реальном времени наблюдать за жизнью арктической экосистемы в естественных условиях. Эти технологии могут стать основой для будущих систем мониторинга в климатически сложных и труднодоступных регионах. Цифровая голография может стать надежным инструментом для биоиндикации в Арктике, позволяя ученым более точно и быстро отслеживать состояние океана в полярных регионах.
Исследования проводились на борту научно-экспедиционного судна "Северный полюс" с октября 2024 по март 2025 года. Для экспедиции был разработан подводный зонд DHC-FOCL с цифровой голографической камерой, который опускали через прорубь во льду на глубину до 50 метров. Оборудование позволяло фиксировать наличие планктона и других частиц в воде, получая их изображения без вмешательства в их жизнедеятельность. Цифровая голографическая камера регистрировала все частицы в пределах своего измерительного объема.
Экспедиция "Северный полюс-42" продолжает программу дрейфующих исследований в высоких широтах Арктики, основанную советскими учеными. Первая полярная научно-исследовательская дрейфующая станция "Северный полюс" начала свою работу 21 мая 1937 года. С тех пор было организовано 40 таких экспедиций, которые проводили исследования в области океанологии, метеорологии и биологии моря, а также отслеживали изменения площади льдов и проводили наблюдения в ионосферном и магнитном полях планеты.
Программа дрейфующих арктических станций была приостановлена на почти 10 лет, начиная с 2013 года, из-за критического состояния льда. С 2022 года программа возобновлена на новом технологическом уровне с использованием научно-экспедиционного судна "Северный полюс", которое предназначено для круглогодичных экспедиций в высоких широтах Северного Ледовитого океана.
