В условиях полярной ночи и отсутствия солнечного света морские планктонные частицы выстраивают биологические ритмы, ориентируясь на приливы и отливы, сообщили ТАСС в пресс-службе Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ).
«Ученые собрали данные о концентрации мезозоопланктона и проследили за его суточной активностью. В результате удалось показать, что даже в отсутствие солнечного света в Арктике планктон продолжает жить по внутренним “биологическим часам”. Спектральный анализ временных рядов концентрации планктона показал, что 24-часовой суточный ритм его поведенческой активности, обычно связанный с восходом и закатом Солнца, не исчезает даже с наступлением полярной ночи: амплитуда падает примерно втрое, но сам ритм сохраняется — планктон продолжает жить по внутренним “биологическим часам”. В спектре устойчиво присутствует и второй ритм — приливный, с периодом 10,5−13 часов, который проявляется как “вторая гармоника” суточного цикла и, судя по всему, помогает планктону удерживать биоритм в отсутствие света», — говорится в сообщении.
Ученые отмечают, что морские планктонные частицы служат критически важными биоиндикаторами благополучия арктической экосистемы. Но без смены дня и ночи их биологические часы в Арктике должны сбиваться. Однако планктон подсказал, что у него есть запасной «маятник» — приливы. Это меняет саму логику мониторинга полярных экосистем: теперь ритм жизни подо льдом можно измерять и предсказывать даже там, где солнца не бывает месяцами, считают ученые. Отдельной находкой стало обнаружение одноклеточного фитопланктона на глубине менее метра подо льдом — там, где солнечный свет полностью отсутствует, природа этих организмов пока до конца не ясна и станет темой будущих экспедиций, считают в ААНИИ.
В институте подчеркнули, что открытие меняет представления о том, как устроена высокоширотная полярная экосистема и жизнь в подледном океане. За период исследований удалось записать и обработать в реальном времени более 58 тыс. подводных голограмм, из которых ученые отобрали проверенный набор, включающий почти 2,8 тыс. изображений морских частиц различной природы основных арктических таксонов — этот массив в дальнейшем будет использован для обучения нейросетей, распознающих планктон и другие морские частицы.
Оборудование для исследований
«Голографический зонд, протестированный в ходе дрейфующей экспедиции “Северный полюс-42”, — это отечественная разработка, которая впервые в мире позволила в реальном времени увидеть жизнь арктической экосистемы в ее естественных условиях. Такие технологии — основа будущих систем мониторинга широкого круга сред в климатически сложных и малодоступных для исследований условиях. Цифровая голография способна стать надежным инструментом биоиндикации в Арктике, позволяя ученым наблюдать за состоянием океана в полярных регионах точнее, быстрее и гораздо ближе к реальным природным условиям», — отметил директор ААНИИ Александр Макаров, чьи слова приводятся в сообщении.
Исследования проводили на борту научно-экспедиционного судна «Северный полюс» с октября 2024 по март 2025 года. Специально для экспедиции ученые Томского государственного университета разработали подводный зонд DHC-FOCL с цифровой голографической камерой, который через прорубь во льду опускали на глубину до 50 метров. Оборудование позволило не просто фиксировать наличие планктона и других частиц в воде, но и получать их изображения прямо в месте наблюдения, без вмешательства в их жизнедеятельность. Цифровая голографическая камера регистрировала все частицы в пределах своего измерительного объема — включая мезозоопланктон, газовые пузырьки, оседающие неорганические частицы, фитопланктон
Об экспедиции
Экспедиция «Северный полюс-42» (СП-42) стала продолжением программы дрейфующих исследований в высоких широтах Арктики, основанной советскими учеными. Первая в мире полярная научно-исследовательская дрейфующая арктическая станция «Северный полюс» начала работу 21 мая 1937 года. С тех пор каждой следующей экспедиции присваивалось название «Северный полюс» и порядковый номер. В общей сложности было организовано 40 таких экспедиций. На протяжении 75 лет дрейфующие станции выполняли исследования в области океанологии, метеорологии и биологии моря, отслеживали динамику изменения площади льдов, производили наблюдения в ионосферном и магнитном полях планеты, позволяющие делать выводы о распространении радиоволн.
В 2013 году команду ученых с дрейфующей станции «СП-40» эвакуировали, программа была приостановлена почти на 10 лет: критическое состояние льда, подвижки, трещины, разрывы не оставляли возможности поддерживать работу ледового лагеря. С 2022 года программа дрейфующих арктических станций возобновлена на технологически новом уровне — при поддержке уникального научно-экспедиционного судна «Северный полюс». Это ледостойкая платформа, обладающая функционалом научно-исследовательского центра и предназначенное для круглогодичных экспедиций в высоких широтах Северного Ледовитого океана.