Ученые выяснили, что свет городов, который отражается от облаков, может снижать выделение мелатонина у речных окуней. Даже очень слабое освещение в ночной период существенно изменило ритмику мелатонина у рыб в эксперименте. Статья опубликована в журнале Environmental Pollution.
Смена светлого и темного времени суток — главный ориентир, с которым живые организмы синхронизируют свои циркадные ритмы. Человек создает искусственное освещение, и ночью становится не так темно, как было на протяжении эволюции окружающих нас видов. Основной регулятор биологических ритмов — мелатонин — разрушается на свету, и световое загрязнение нарушает его выработку в темное время суток у некоторых животных.
Основное световое загрязнение создают города, которые часто находятся неподалеку от водоемов с пресной водой. Свет города отражается от облаков, распространяется и может нарушить циркадные ритмы обитателей водоемов, в том числе рыб. Известно, что прямое воздействие искусственного света снижает уровень мелатонина у рыб, однако влияние рассеянного освещения, которое отражается от облаков, на пресноводных рыб изучено слабо.
Ученые из Германии под руководством Франциски Купрат (Franziska Kupprat) из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства Ассоциации Лейбница измеряли концентрацию мелатонина (этот гормон через жабры попадает в воду) в аквариуме с речными окунями (Perca fluviatilis). Всего использовали 720 рыб.
Исследователи симулировали дневной свет, сумерки и рассвет, а «ночью» освещали аквариум лампами интенсивностью в 0,01, 0,1 или 1 люкс. Городское рассеянное освещение варьируется между 0,03 и 0,55 люксами, а на глубине в 50 сантиметров в чистой воде интенсивность света снижается в два раза.
Воздействие искусственного света всех трех яркостей ночью значительно снижало концентрацию мелатонина в аквариуме по сравнению с контролем (p < 0,0005). Интенсивность в один люкс изменяла количество мелатонина больше, чем менее яркий свет (p < 0,05). Концентрация гормона была ниже не только ночью, но и в следующий светлый период (p < 0,005).
После того, как результаты каждого измерения нормализовали к минимальному уровню (его наблюдали в восемь вечера), отличие от контроля и между интенсивностями стало менее выраженным. Концентрация мелатонина при освещении в 0,01 люмен после нормализации не отличалась значительно от контроля, и авторы предположили, что этот уровень близок к пороговому. Таким образом, даже очень низкий уровень светового загрязнения нарушает ритмику выделения мелатонина у окуней и может негативно влиять на их физиологические процессы.
Наиболее сильное влияние на выделение мелатонина у животных оказывает желтый свет, а не синий, как считалось ранее, — это узнали в исследовании на мышах. А за изучение циркадных ритмов дрозофил и открытие гена, который связан с их «биологическими часами», в 2017 году вручили Нобелевскую премию.
Алиса Бахарева
Но пожертвовали менее крепкими социальными связями
Галки отказываются пожертвовать родственными связями с партнерами, птенцами и братьями и сестрами ради ценной пищи. Однако они готовы в обмен на вкусную награду разорвать временные социальные связи с неродственными членами своей стаи. К такому выводу пришли орнитологи после серии экспериментов с дикими галками в британском графстве Корнуолл. Как отмечается в статье для журнала Nature Communications, результаты исследования демонстрируют, что галки способны менять социальные связи в зависимости от необходимости, но стараются сохранить долгие и крепкие отношения с родственными особями. Галки (Corvus (Coloeus) monedula) — высокосоциальные птицы. Самцы и самки этих врановых образуют крепкие моногамные пары, которые сохраняются годами, а молодые особи на протяжении нескольких месяцев после вылета из гнезда поддерживают тесные связи с родителями и братьями и сестрами. Кроме того, галки регулярно взаимодействуют с неродственными сородичами. Гнездятся эти птицы колониями, а вне сезона размножения собираются большими стаями для поиска корма и ночевки. Команда орнитологов под руководством Майкла Кингса (Michael Kings) из Эксетерского университета решила проверить, насколько крепки родственные и социальные связи галок. Для этого исследователи провели серию полевых экспериментов с дикими представителями этого вида птиц. Работы проводились в расположенной в графстве Корнуолл колонии галок, которая состоит из нескольких сотен пар, включая около сорока пар, выводящих птенцов в искусственных гнездовых ящиках. Кингс с соавторами пометили цветными кольцами и радиочастотными метками большинство особей из искусственных гнездовий и их птенцов, а также других членов колонии. Кроме того, в выборку попали особи из других колоний, которые кормились в районе исследования. Затем авторы разместили около колонии галок две экспериментальные установки. Каждая из них состояла из двух кормушек, расположенных в полуметре друг от друга и оснащенных устройствами для считывания радиочастотных меток. Всех помеченных галок авторы псевдослучайным образом разделили на две группы, A и B. Если две птицы из одной группы одновременно садились на парные кормушки, устройства считывали их метки и выдавали им ценную награду — смесь сушеных мучных червей и зерна. Однако когда на кормушки прилетала одна птица, она получала только зерно — корм более низкого качества, а визит двух птиц из разных групп заставлял кормушки закрыться и не выдавать никакого корма в течение двух минут. За четыре месяца полевых исследований кормушки посетили 139 галок. Компании из двух галок были отмечены на них 3117 раз, причем в 55,4 процента случаях это были птицы из одной группы, которые в награду получили ценное лакомство. Кингс и его соавторы предположили, что пернатые будут выбирать сородичей для посещения кормушек в зависимости от того, смогут они вместе добыть корм. Эта гипотеза подтвердилась. С течением времени галки стали чаще посещать кормушки вместе с представителями своей группы, что давало им доступ к смеси червей и зерна. Это означает, что птицы поняли, с какими из сородичей они могут рассчитывать на ценное вознаграждение, и стали выбирать именно их (и избегать сородичей, в компании с которыми нельзя получить никакого корма). Авторы допускают, что изменения в социальных связях галок, которые произошли в результате эксперимента, могут проявляться и вне кормушек. Однако уверенности в этом вопросе у них пока нет. Полученные результаты, однако, не распространяются на галок, связанных друг с другом родственными узами (размножающихся самцов и самок; родителей и их птенцов; и сиблингов). Даже если две родственные птицы были распределены в разные группы и при визите на кормушки не получали никакого корма, в дальнейшем они не отказывались от совместных посещений экспериментальной установки. По мнению авторов, это означает, что хотя галки и способны пожертвовать кратковременными социальными связями ради ценной пищи, они стараются сохранить долгосрочные отношения с партнером, потомством или братьями и сестрами, даже если ради этого придется голодать или обходиться менее вкусным кормом. Ранее орнитологи из Эксетерского университета выяснили, что галки принимают решение покинуть место ночевки, основываясь на результатах голосования. Птицы, готовые улететь, начинают издавать громкие крики — и когда таких особей становится достаточно много, большая часть стаи снимается с места. Исследователям даже удалось заставить галок улететь раньше, проигрывая записи их голосов через динамик.