内部时钟决定南极磷虾的起伏

南极磷虾不仅对光或食物等外部环境影响有反应。它们还利用内部时钟来适应极地环境的极端条件。

单独来看，南极磷虾（Euphausia superba）不会给人留下太多印象。它的最大体长为6厘米，重量仅为2克，皮肤透明，看起来并不十分壮观。然而，磷虾在南大洋的生命中起着核心作用。数十亿这种小型甲壳类动物组成了巨大的群体，可以延伸到几平方公里之外，是许多捕食者最重要的食物来源。

来自朱利叶斯·马克西米利安大学维尔茨堡分校（JMU）的一个研究小组与阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）、奥尔登堡的赫尔姆霍兹功能性海洋生物多样性研究所（HIFMB）和英国国家海洋学研究所合作，现在对这种海洋生物的行为进行了更仔细的研究。

根据目前发表在《eLife》杂志上的研究，该小组对其“水柱中的每日垂直迁移”特别感兴趣。

Lukas Hüppe在描述南大洋的周期性起伏时说：“南极磷虾在夜间利用黑暗的掩护来捕食海面上的微小藻类。白天，这些动物会在更深、更暗的层中躲避捕食者。”。

Hüppe是该研究的第一作者，也是JMU神经生物学和遗传学系的博士生。他由Bettina Meyer（AWI和HIFMB）和Charlotte Förster监督，Charlotte曾担任该主席，现在是一名高级教授。多年来，内部时钟一直是Förster研究的重点。因此，该项目侧重于磷虾迁徙在多大程度上由内部时钟决定的问题。

尽管磷虾对水柱的混合和碳向深海的运输及其日常迁移产生了相当大的影响，但尽管进行了数十年的观察，这种迁移行为的确切机制尚未完全清楚。在他们的研究中，研究小组首次在一个特殊的活动监测器中检查了不同季节捕获的野生动物个体。

研究人员于2024年首次开发了这种监测仪。新设备使记录充满海水的试管中单个生物的游泳活动成为可能。为了进行实验，Hüppe在一艘商业渔船上从南大洋捕获了磷虾。在船上，他能够利用这项新技术研究野生磷虾在不同光照条件下和一年中不同时间的运动。

他的观察表明，甲壳类动物在夜间最为活跃，这与它们在野外的自然迁徙模式相吻合。这些夜间活动模式适应了整个季节夜间长度的变化。此外，即使在连续几天的黑暗中，磷虾也能保持日常活动的节奏。

结果很清楚：“南极磷虾在夜间游泳活动增加，这与自然界的垂直迁徙非常吻合，”Hüppe解释道。

即使在完全黑暗的情况下，动物也能在几天内保持这种节奏——这证明它们使用内部时钟来适应昼夜节奏。实验还表明，磷虾可以灵活地将它们的行为与极长或极短的日子同步，这只发生在极地地区。因此，很明显：“磷虾不仅会对光或食物等外部环境影响做出反应，还会利用其内部时钟来适应极地环境的极端条件，”Förster总结了这项研究的主要发现。

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展。

即使这项研究主要关注小型海洋生物内部的生理过程，其发现的意义也远远超出了这一点。

“作为碳汇，南大洋在调节全球气候方面发挥着核心作用。这一功能基于一个功能性、生产性的生态系统，其中心是南极磷虾，”Meyer解释道。磷虾对环境的最佳适应是健康磷虾种群的基本前提。

研究小组得出结论，由于磷虾种群的变化会对南大洋的整个生态系统产生深远的影响，因此更好地了解适应机制对于预测种群的未来发展至关重要。

因此，在他们的下一个项目中，科学家们希望更详细地研究内部时钟。Förster说：“我们想了解磷虾大脑中的时钟在哪里滴答作响，以及该机制在神经元水平上是如何起作用的。”。

这也将关注内部时钟如何影响磷虾的其他重要过程的问题，例如繁殖及其冬眠策略。p