大多數(shù)動物將他們的生物鐘與太陽的日常節(jié)奏同步，但在極地冬季太陽從未升出地平線時會發(fā)生什么?根據(jù)特拉華大學(xué)的 Jonathan Cohen 及其同事于 10 月 19日在開放獲取期刊PLOS Biology 上發(fā)表的一項研究，北極磷蝦可以在極地冬季檢測到光照強(qiáng)度的微小變化，使它們能夠保持日常的生物節(jié)律.為應(yīng)對氣候變化而向北擴(kuò)張的范圍可能會迫使其他海洋物種進(jìn)化出類似的適應(yīng)能力，以在這種極端環(huán)境中茁壯成長。
研究人員通過陸基光天文臺和海洋研究船測量了北冰洋斯瓦爾巴群島冬季正午光照強(qiáng)度，并使用水下聲學(xué)記錄監(jiān)測北極磷蝦 (Thysanoessa inermis)的日常遷徙。磷蝦是一種小型蝦類甲殼類動物，是許多大型海洋動物(如鯨魚)飲食的重要組成部分。
北極冬季中期，中午的光照供應(yīng)量僅比午夜高出 2 倍，而春季和秋季的差異則是 7 倍。然而，磷蝦表現(xiàn)出強(qiáng)烈的晝夜節(jié)律，在極夜遷移到地表覓食，并在正午黃昏時退回到深處躲避捕食者。
為了研究支持這些夜間遷移的機(jī)制，研究人員使用一種稱為細(xì)胞外視網(wǎng)膜電圖記錄 (ERG) 的技術(shù)來測量實驗室中磷蝦的視覺敏感性。他們發(fā)現(xiàn)磷蝦在夜間比白天對光更敏感，這表明它們能夠?qū)円构?jié)律與外部光線索的微小變化同步。
夜間視覺敏感度的增加使磷蝦能夠適應(yīng)光線強(qiáng)度的微小變化，并在整個極地冬季保持其日常行為節(jié)奏。這組作者說，這種適應(yīng)對于調(diào)節(jié)每月和每年的行為和生理周期也可能是必不可少的。
Cohen 補(bǔ)充說：“我們發(fā)現(xiàn)，由于來自地平線以下的太陽、月亮和北極光的光，我們發(fā)現(xiàn)在北極極夜的光環(huán)境具有復(fù)雜的‘光明’和‘黑暗’時間。雖然這種光線很暗，而且與低緯度地區(qū)的典型光周期不同，但我們表明，在磷蝦中設(shè)置生物鐘就足夠了，表明這種動物具有迄今為止研究過的更敏感的生物節(jié)律之一。”
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