南极虾不仅反应外部环境影响，如光线或食物。它们还利用内部时钟适应极端的极地环境条件。
单独而言，南极虾（Euphausia superba）给人的印象并不深刻。它的最大身体长度为六厘米，体重仅为两克，且透明的皮肤看起来并不特别。然而，虾在南极洋生态中扮演着核心角色。数十亿这些小甲壳类动物形成巨大的群体，可能扩展到数平方公里，是许多捕食者最重要的食物来源。
来自于朱利乌斯-马克西米利安大学（JMU）的研究团队，与阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）、奥尔登堡的亥姆霍兹功能海洋生物多样性研究所（HIFMB）以及英国国家海洋学研究所合作，现在对这个海洋生物的行为进行了更深入的研究。根据目前发表在期刊eLife上的研究，研究小组特别关注其“水柱中的日常垂直迁移”。
水面上的食物，深处保护免受捕食者的侵害
“南极虾利用夜间的黑暗掩护在海面上以微小的藻类为食。白天，这些动物则在更深、更暗的层次中寻找避难所，以保护自己免受捕食者的攻击，”卢卡斯·休佩描述了南极洋中的周期性上下运动。休佩是这项研究的第一作者，也是JMU神经生物学和遗传学系的博士生。他在贝蒂娜·迈耶（AWI和HIFMB）和夏洛特·福斯特的指导下进行研究，福斯特是本学科的前任任职者，现在是一位高级教授。内部时钟多年来一直是福斯特研究的重点。因此，该项目关注的问题是虾的迁移在多大程度上受内部时钟的影响。
尽管虾通过日常迁移对水柱的混合及碳的深海运输施加了相当大的影响，并且经过数十年的观察，但这种迁移行为的具体机制尚未完全明确。因此，研究小组现在首次在特制的活动监测器中研究了不同季节捕获的单个野生动物。
使用新开发技术的观察
研究人员在2024年首次开发了该监测器。新装置能够在装满海水的管子中记录个体生物的游动活动。在他的实验中，休佩在商业渔业船上捕获来自南极洋的虾。在船上，他能够利用新技术研究在不同光照条件和不同季节下的野生虾的运动。
他的观察显示，这些甲壳类动物在夜间最为活跃，这与它们在野外的自然迁移模式相符。这些夜间活动模式随着季节中夜晚的长度变化而适应。此外，即使在持续数天的完全黑暗中，南极虾也保持了日常的活动节律。
在完全黑暗中也保持典型节律
结果很明确：“南极虾显示出一种日常节律，夜间游动活动增加，这与自然界中的垂直迁移非常吻合，”卢卡斯·休佩解释道。即使在完全黑暗中，这些动物在数天内仍然保持这一节律——这证明它们利用内部时钟来调整自己的上下活动以适应昼夜节律。实验还显示，虾能够灵活地将他们的行为与只有在极地地区出现的非常长或短的日子进行同步。
因此，显而易见：“虾不仅反应外部环境影响（如光线或食物），它还利用内部时钟适应其极端的极地环境，”夏洛特·福斯特总结了这项研究的关键发现。
对生态系统和气候的意义
尽管这项研究主要关注小型海洋生物内部的生理过程，其发现的意义远远超出了这一点。“作为碳汇，南极洋在调节全球气候中发挥着核心作用。这个功能基于一个功能性、富有生产力的生态系统，其中南极虾处于核心位置，”贝蒂娜·迈耶解释道。虾对其环境的最佳适应是健康虾种群的基本前提。
由于虾种群的变化可能对南极洋整个生态系统产生深远影响，更好地理解适应机制对于预测种群未来的发展至关重要，研究小组总结道。
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。“我们希望了解虾的脑中时钟运作的位置，以及这一机制在神经层面上的运作方式，”夏洛特·福斯特说。这也将重点关注内部时钟如何影响虾的其他重要过程，比如繁殖和冬眠策略。
