https://frosthead.com

Kako mesečna svetloba določa ritme narave


Sorodne vsebine

  • Polna luna lahko utrudi zaslepitev letošnjega meteornega tuša Geminid - a vseeno lahko ujamete utrip
  • Največji Supermoon v 68 letih vas bo pustil “Moonstruck”
  • Fotografije redke Supermoon / Luninega mrka ne zmedejo
Ta članek je revije Hakai Magazine, spletne publikacije o znanosti in družbi v obalnih ekosistemih. Preberite več takšnih zgodb na hakaimagazine.com.

Nekega novembrskega večera vsako leto pod polno luno več kot 130 vrst koral istočasno rodi v avstralskem Velikem pregradnem grebenu. Nekateri koralci odganjajo spermo, ki dišijo kot podvodni vulkani. Drugi proizvajajo jajca. Toda večina sprošča jajčeca in semenčico, ki so skupaj zbrana v okrogle, bujne snope, majhne kot poper in zdrobljene v odtenkih roza, oranžne in rumene barve.

Paketi sprva čakajo v ustnicah koral. Potem v osupljivem sozvočju številni koralci izgubijo svoje seme, ki v trenutku lebdi nad starši in ohrani obliko grebena v šumečem odmevu. Postopoma snopiči odtekajo proti nebu.

Prvič je bil morski biolog Oren Levy priča temu pojavu, leta 2005 je bil blizu otoka Heron, ob vzhodni obali Avstralije. Ribe, morski črvi in ​​različni plenilski nevretenčarji so zadremali po vodi in se prehranjevali s koralnimi konfeti, ki so se v ogromnih količinah počasi dvigali z grebena. "Kot da se ves ocean prebudi, " pravi Levy, ki zdaj vodi vodjo raziskovalne skupine za morsko ekologijo na univerzi Bar Ilan v Izraelu. "Lahko gledate videoposnetke, lahko slišite o njih, a ko ste dejansko sredi največje orgije na tem planetu, ni nič drugega podobno."

Korale se še danes razmnožujejo na Velikem pregradnem grebenu, čeprav se odseki, ki so se izognili pustovanju podnebnih sprememb, hitro zmanjšujejo. Ko je spominsko noč pred 12 leti plaval v bližini morja, je Levy naletel na gosto rožnate preproge nabiranja jajčec in semenčic. Tam, namočene v mesečni svetlobi, so se gamete iz različnih kolonij začele zlivati ​​in tvoriti ličinke brez plavanja, ki bi se sčasoma naselile na morskem dnu, brsti in zgradile nove koralne citadele - postopek, ki je zdaj bolj pomemben kot kdaj koli prej.

Luna ni edina okoljska iztočnica, ki jo koralci uporabljajo za tako množično spolno sinhronost; pomembna sta tudi temperatura vode in dnevna dolžina. Kljub temu se zdi prisotnost lune ključnega pomena. Če je nebo preveč oblačno in je luna zakrita, se korale pogosto ne dstijo. Včasih zamujajo do naslednje polne lune. Med študijem so Levy in njegovi sodelavci razkrili, da imajo korali ne le svetlobno občutljivi nevroni, uglašeni na svetlo modro valovno dolžino mesečne svetlobe, temveč imajo tudi gene, ki spreminjajo svojo aktivnost v sinhronizaciji z voskajočo in vedrino, ki uravnava razmnoževanje

Znanstveniki že stoletja vedo, da Luna s pomočjo gravitacije spreminja Zemljine ekosisteme. Ko se vrti okoli našega planeta, prepletajoč se vesolje in čas, Luna prispeva k zapletenemu izkrivljanju oceanov, kar povzroča dvojne izbokline, ki jih imenujemo plime. Vsakodnevna zakonska zveza in ločitev kopnega in morja spreminjata topografijo številnih vrst vrst in dostop do hrane, zavetišča in drug drugega.

Luna tudi stabilizira podnebje Zemlje. Zemlja nima popolne drže; nagnjen je vzdolž svoje polarne osi, ki kroži po soncu pod kotom približno 23 stopinj. Luna deluje kot sidro in preprečuje, da bi Zemlja spreminjala svoj osni nagib za več kot stopinjo ali dve. Brez lune bi se naš planet verjetno spremenil kot dreidel, nagibal za polnih 10 stopinj na vsakih 10.000 let in morda osciliral globalno podnebje med ledeno dobo in peklensko vročino, kakršne še nobena vrsta ni zdržala.

Vse bolj jasno pa je, da Luna vpliva tudi na življenje na bolj presenetljiv in subtilen način: s svojo svetlobo. Večina organizmov ima množico gensko kodiranih bioloških ur, ki usklajujejo notranjo fiziologijo in predvidevajo ritmične spremembe v okolju. Te ure so navite z različnimi okoljskimi znaki, znanimi kot zeitgeberi (časniki), na primer svetloba in temperatura.

Sončna svetloba je najbolje raziskani zeitgeber, vendar se izkaže, da je za številna vodna bitja mesečna svetloba prav tako ključnega pomena. V zadnjih nekaj letih so znanstveniki znova vzpostavili dolgo zapostavljeno radovednost o moči Lune za manipulacijo z življenjem, tako da so oživili študije o skrivnih mesečevih bioloških urah.

Korale, kot so te plitke storalne korale na Velikem pregradnem grebenu, se želijo drsti med polno luno. Korale, kot so te plitke storalne korale na Velikem pregradnem grebenu, se želijo drsti med polno luno. (Andre Seale / Alamy)

V antiki je bil vpliv Lune na zemeljsko življenje intuitiran - in praznovan. Naši predniki so Luno častili kot enakost sonca, dinamičen podpis časa in močan vir plodnosti.

"Čas so najprej upoštevali lunacije, vsaka pomembna slovesnost pa je potekala ob določeni fazi lune, " je v The Greek Myths zapisal angleški klasik Robert Graves. 25-letna rezbarija apnenca, odkrita v skalnem zavetišču v Franciji, prikazuje nosečnico, ki drži kot bizon rog z naletom polmeseca in 13 majhnimi zarezami - možen paean do reproduktivnega in luninega cikla. Nekatere zgodnje mezoameriške kulture so bile prepričane, da je lunino božanstvo nadziralo spolnost, rast, padavine in dozorevanje pridelkov.

V novejšem času je velik sončni motor življenja zasenčil pomen lune za Zemeljska bitja. Sonce je močno svetlo, oprijemljivo vroče, drzno in nepopustljivo; naš trden spremljevalec v mnogih naših budnih urah. Luna je spektralna in nedostopna; ponavadi ga ujamemo v utrinkih, v delnem profilu, v temi v tleh bel ali v svetlikajočih oklepajih.

Sončna svetloba peče tla, upogne glave cvetov, vleče vodo iz morij. Mesečina se zdi, da se preprosto spušča in želi obiskati nas zvečer. Še vedno dojemamo sonce kot velikega ponudnika - peč fotosinteze -, vendar je luna postala bolj podobna razpoloženju za mistično in okultno; bolj simbol duhovnega sveta kot našega lastnega. "V luči lune se nekaj preganja; ima vso nesorazmerje izoblikovane duše in nekaj svoje nepojmljive skrivnosti, "je v lordu Jimu zapisal Joseph Conrad. Ogromna moč Sonca nad Zemljo in njenimi bitji je znanstveno dejstvo; obdariti Luno z enako močjo je sprejeti pravljice in zgodbe o duhovih.

Morda s takimi pristranskostmi v mislih znanstvenike v zadnjih nekaj desetletjih mnogo bolj zanima odnos zemeljskega življenja s soncem kot njegova potencialna interakcija z Luno. To neskladje se je povečalo okoli 70. in 80. let z odkritjem cirkadianskih ur - sončno sinhroniziranih mrež genov, beljakovin in nevronov - pri muhah, glodavcih in drugih laboratorijskih živalih. Toda narava sama po sebi je bila veliko bolj nepristranska, zlasti v oceanih, kjer se je najprej razvilo življenje. Številna morska bitja se prav tako premikajo v času s srebrnim nihalom noči.

**********

Pogosto mesečna svetloba - neodvisna od plimovanja - pomeni začetek reproduktivnega maratona, ki je širok za vse vrste. S sinhronizacijo teh orgij na določenih mesečevih obdobjih - eni najpomembnejših in najbolj zanesljivih časovnih zapisov v naravi - živali povečujejo svoje možnosti, da bi našli partnerja in premagale oportunistične plenilce s svojo čisto število.

Med določenimi fazami lune se Sesarma raki na Japonskem kolektivno prebijajo po gorskih pobočjih proti morski reki, kjer sproščajo svoja jajčeca in spermo. Letne selitve rakov na božičnih otokih, ki se premikajo v valovih grimasa od gozda do morja, da se parijo in odlagajo jajčeca, so prav tako povezane s premikanjem intenzitete mesečine. Luna celo izostri ostrino vida podkve, ki se določene noči pripeljejo na kopno. Študije tudi kažejo, da je lunin sij eden izmed okoljskih sprožilcev za sinhrono drstenje pri tropskih zajčjih ribah. Lunarna svetloba verjetno povečuje proizvodnjo hormona gonadotropina v teh ribah, kar pospešuje zorenje gamete.

E2918D.jpg Lignje Bobtail hranijo bioluminiscentne bakterije v svojih tkivih. Gledano od spodaj žareči glavonožci posnemajo luno. (FLPA / Alamy)

Leta 2013 je nevrobiologinja Kristin Tessmar-Raible in njeni sodelavci objavili nekaj najbolj prepričljivih dokazov o molekularni lunski uri v oceanskem bitju. Preučevali so morskega ščetinastega črva Platynereis dumerilii, ki je videti kot jantarjeva štirinožka z drobnimi pernatimi veslami po dolžini telesa. V divjini živi ščetinski črv, ki živi na algah in skalah, v zavetju se vrtijo svilene cevi.

Med branjem študij iz petdesetih in šestdesetih let je Tessmar-Raible izvedela, da nekatere populacije divjih ščetin ščetin dosežejo največjo spolno zrelost šele po novo luni, plavajo na oceansko gladino in se v krogih vrtijo v nekakšnem vrtoglavem derviškem plesnem plesu. Študije so nakazovale, da je spreminjanje ravni mesečne svetlobe orkestriralo ta paritveni ritual. "Sprva sem mislil, da je to res noro v smislu biologije, " pravi Tessmar-Raible, ki ugotavlja, da je odraščala daleč stran od oceana, "a sem se nato začela pogovarjati s kolegi iz morske biologije in ugotovila, da to morda ni tako občasni. "

Če želite izvedeti več, so Tessmar-Raible in njeni sodelavci hranili ščetinaste črve v plastičnih škatlah, jih hranili s špinačo in ribjo hrano ter simulirali značilne in odklonske mesečeve cikle z nizom standardnih žarnic in LED. Črvi, vzgojeni v večni svetlobi ali v popolnoma brez mesečevih dnevnih in nočnih ciklih, nikoli niso pokazali reproduktivnih ritmov. Toda črvi, vzrejeni s periodično nočno osvetlitvijo, so svoje rituale drstitve uskladili s fazami svoje umetne lune.

Kot so predlagale prejšnje raziskave, je Tessmar-Raible v prednjih možganih črvov našla nevrone, občutljive na svetlobo. In genetsko sekvenciranje je razkrilo, da ima ščetinasti črv svoje različice bistvenih genov molekularne ure, ki jih najdemo pri kopenskih žuželkah in vretenčarjih. Zaključek Tessmar-Raible je, da imajo črvi robustno lunino uro, ki je analogna bolj znani cirkadianski sončni sinhronizirani uri. "To je endogeni oscilator, " pravi. "Nekaj ​​v telesu ohranja spomin na te nočne osvetlitve."

V podobnih raziskavah so Oren Levy in njegovi sodelavci zbrali koščke živih koral z grebena otoka Heron in jih nastanili v velikih zunanjih akvariji, od katerih so bili nekateri izpostavljeni sončnim žarkom in mesečini, nekateri so bili ponoči v senci, da bi blokirali vso mesečino, nekateri pa so bili podvrženi slaba umetna svetloba od sončnega zahoda do polnoči in nato hranjena v temi do sončnega vzhoda. Vsak dan osem dni pred predvideno nočjo množičnega drstenja so raziskovalci zbirali koščke koral iz različnih akvarijev in analizirali aktivnost njihovih genov.

Korale so se v naravnih pogojih rodile tako, kot je bilo napovedano, in izrazile so veliko genov samo med ali neposredno pred sproščanjem svojih gameta. Korali, ki so bili podvrženi umetni svetlobi in so bili brez mesečne svetlobe, so pokazali nepravilno izražanje genov in niso sprostili svojih gameta.

Podke rakov, ki ob polni luni drstijo blizu otoka Harbor. Podke rakov, ki ob polni luni drstijo blizu otoka Harbor. (National Geographic Creative / Alamy)

Za druge vrste je lunova luč pomembnejša kot navigacijska iztočnica kot afrodiziak.

Migracijski lososov losos plava hitreje in v manjših globinah med polno luno, verjetno zato, ker njegovo svetlobo uporabljajo kot lodestar. Albatrosse in progaste strižne vode pogosto letijo pogosteje in dlje časa pod polno luno, morda zato, ker lahko potujejo dlje s povečano ostrino vida ali pa da se izognejo skrivajočim se oceanskim plenilcem, katerih vid je izboljšan z mesečno vodo. Zdi se, da so novorojene zajčje ribe odvisne od faze lune, da dosežejo varnost: na dan pred ali med novo luno, ko je morje najtemnejše, se zajec ribe, rojene v odprtem morju, množično selijo v zatočišče koralnih grebenov.

Tudi plankton se pod Luno razlikuje drugače. Vsakodnevno se v oceanih po svetu plankton potopi v večje globine in se ponoči znova dviga, najverjetneje se izogne ​​plenilstvu in se hrani v plitvejših vodah pod pokrovom teme. Znanstveniki še vedno niso prepričani, kaj poganja ta dnevni ritem, vendar je biokemična ura, sinhronizirana s soncem, ena od glavnih hipotez. Med arktično zimo pa sončna svetloba nikoli ne doseže nekaterih regij oceana. Nedavna študija kaže, da se plankton, ki živi v tem hladnem neprestanem mraku, namesto na Luno opira.

Nekatere živali se ne spreminjajo samo pod luno; spremenijo se v luno. Čez dan se lignji v obliki bobtail - pikčastih glavonožcev velikosti arašidov, povezanih s sivkami - zakopajo v pesek, da se spočijejo in skrijejo pred plenilci. Ponoči se pojavijo, da se hranijo s kozicami in črvi. Ko so opustili morsko dno in se izpostavili potencialni nevarnosti, se drobni mehkužci ogrnejo v povsem drugačno kamuflažo.

Lignje Bobtail so razvile eno najbolj čarobnih simbioz na planetu. Bioluminiscentne bakterije živijo v gubah okleščene vrečke v plašču lignjev in ustvarjajo svetlobo, ki se razlije s spodnje strani lignjev. Leča in barvni filter, pritrjen na to notranjo luč - znan kot svetlobni organ - modulirata mikrobni sij, da posnema luč lune in zvezd, ki se filtrirajo navzdol skozi vodo. Na ta način lignji z bobtail izbrišejo svojo senco. Namesto da bi videl vidno silhueto v obliki lignjev, vsak plenilec, ki strmi od spodaj, vidi le več lune, osvetljenega morja. Številne druge vrste - vključno z globovodnimi ribami, raki in resničnimi lignji - uporabljajo podobne strategije proti osvetlitvi.

Luna je bila vedno hkrati tuja in poznana, frustrirajoče oddaljena, a dražilno intimna. To nam je najbližji vesoljski svet, tako blizu ga smatramo za »našega« - naš satelit, ki je odvisen od naše težnosti. Toda v večini človeške zgodovine je bila luna v bistvu nedosegljiva, saj so jo obravnavali kot eterično ploščo zunaj našega področja.

Zgodovina našega odnosa z Luno je zgodovina zapiranja te vrzeli. 30. novembra 1609 je Galileo s teleskopom pogledoval na Luno in ugotovil, da njegova površina ni "enakomerno gladka in popolnoma sferična, kot trdijo nešteto filozofov o njej in drugih nebesnih telesih, temveč neenakomerna, groba in polna potopljena in dvignjena območja, kot so doline in gore, ki prekrivajo Zemljo. "Skoraj štiri stoletja pozneje smo pristali na Luni in izstopili iz vesoljskega plovila na njen krepak teren. Zdaj lahko vsakdo, ki ima dostop do interneta, raziskuje navidezni faksimile lubančeve fotografije iz Googla.

Bolj ko smo izvedeli o Zemlji in Luni, bližje sta se nam zdeli. Luna - tisto zrcalno sončno ogledalo - je od začetka življenja na tem planetu, ne da bi se nas dotaknila, ne da bi sama ustvarila svetlobe ali toplote, globoko oblikovala ritme Zemlje in njene skupne življenjske oblike. Luna, naša srebrna sestra, je bila vedno tu z nami, prebudila se je v naših morjih, združevala v očeh, zapisana v zelo DNK planeta.

Sorodne zgodbe iz revije Hakai:

  • Življenjski vrveži v dolgi arktični noči
  • Res so majhne stvari v življenju
  • Skrivna zgodovina bioluminescence
Kako mesečna svetloba določa ritme narave