Городские огни меняют акул на биологическом уровне

Фото из открытых источников

Когда солнце опускается за горизонт, океан должен погружаться во тьму. На протяжении большей части истории Земли наступление ночи приносило предсказуемый ритм света и тени, который определял, как питались, отдыхали и передвигались морские обитатели. Но вдоль современных береговых линий настоящая темнота становится редкостью.

Искусственный свет от городов, портов и прибрежной застройки теперь распространяется далеко за пределы суши, превращая мелководье в постоянно освещенные участки побережья.

Хотя для людей это свечение кажется нормальным — или даже успокаивающим — оно представляет собой глубокое изменение для животных, которые эволюционировали в условиях естественного цикла дня и ночи.

Новое исследование Университета Майами предполагает, что акулы, одни из древнейших хищников океана, могут незаметно пострадать от этих изменений. Результаты исследования опубликованы в журнале Science of the Total Environment.

Отслеживая, как городской свет изменяет ключевой гормон, регулирующий биологические часы, ученые начинают понимать, как современные береговые линии меняют жизнь под поверхностью воды.

Искусственное освещение ночью исходит от уличных фонарей, зданий, портов и домов на берегу моря. Этот свет не ограничивается сушей. В мелководных прибрежных водах яркий свет может распространяться на большие расстояния, превращая некогда темные места обитания в светящиеся зоны.

Для людей ночное освещение кажется полезным и безопасным. Для морских животных это изменение может незаметно нарушать естественные процессы в организме.

Ученые уже показали, что искусственное освещение может нарушать работу гормонов, отвечающих за сон, у птиц, насекомых и костистых рыб. Однако акулы оставались загадкой.

Чтобы изучить это скрытое воздействие, исследователи из Программы исследования и сохранения акул запустили инновационное исследование.

Исследование проводилось у побережья Майами, штат Флорида, одного из самых ярких прибрежных городов США. Акулы из этих городских вод сравнивались с акулами, обитающими в близлежащих, более темных прибрежных районах.

В ходе этого исследования ученые впервые измерили уровень мелатонина в крови диких акул. Уже одно это достижение открыло новые перспективы в изучении физиологии и здоровья акул.

Исследование было сосредоточено на двух видах акул с контрастными моделями передвижения. Акулы-няньки, как правило, остаются в одном районе в течение длительного времени.

Передвижение акул остается ограниченным, и знакомые места отдыха часто служат им постоянным домом. Черноплавниковые акулы живут совсем иначе. Регулярные перемещения по обширным прибрежным районам определяют их повседневное поведение.

Этот контраст помог исследователям проверить важную идею. Если искусственный свет влияет на мелатонин, то акулы, остающиеся в освещенных местах, могут испытывать более сильное воздействие, чем акулы, перемещающиеся между светлыми и темными водами.

Мелатонин играет жизненно важную роль в регулировании внутренних биологических часов. У многих животных его уровень повышается ночью и снижается в течение дня. Такой режим поддерживает отдых, обмен веществ и общее состояние здоровья.

У людей нарушение выработки мелатонина связано с расстройствами сна и проблемами обмена веществ. У диких животных аналогичные нарушения могут влиять на питание, передвижение и выживание.

До этого исследования функция мелатонина у акул оставалась в значительной степени неизученной. Акулы эволюционировали более 400 миллионов лет назад, задолго до появления искусственного освещения. Их долгая эволюционная история делает любые современные изменения особенно тревожными.

Результаты выявили явное различие между двумя видами. У акул-нянек, обитающих вблизи источников сильного искусственного освещения, уровень мелатонина ночью был значительно ниже по сравнению с акулами-няньками из более темных мест обитания.

У черноплавниковых акул не наблюдалось существенных различий между светлыми и темными участками.

«Эти результаты показывают, что воздействие искусственного света в ночное время может подавлять уровень мелатонина у диких акул, но уязвимость зависит от поведения», — сказала соавтор исследования Абигейл Тинари. «Виды, которые постоянно обитают в районах с высоким уровнем светового загрязнения, по-видимому, более восприимчивы к световому загрязнению, чем виды, которые регулярно перемещаются между освещенными и более темными местами обитания».

Это открытие подчеркивает, как образ жизни влияет на риск. Пребывание в одном и том же светлом месте ночь за ночью увеличивает подверженность и воздействие.

Акулы впервые появились в океанах Земли более 400 миллионов лет назад. Тот факт, что они могут реагировать на световые помехи аналогично людям, подчеркивает, насколько фундаментально важен и эволюционно консервативен этот биологический процесс.

Длительная эволюционная история делает это открытие особенно поразительным, поскольку оно показывает, насколько глубоко общие биологические системы сохраняются у совершенно разных видов.

«Это также подтверждает опасения врачей по поводу светодиодного освещения, экранов и светового загрязнения в городах как факторов, способствующих развитию заболеваний и хронических болезней», — сказала соавтор исследования профессор Даниэль Макдональд из Университета Майами. «Кроме того, исследователи теперь могут обратиться к другим аспектам физиологии мелатонина у акул, чтобы изучить, существуют ли различия в их рецепторах мелатонина, которые могут помочь в разработке новых методов лечения или мишеней для лекарственных препаратов от заболеваний, связанных с дефицитом мелатонина».

Эта связь между биологией акул и здоровьем человека неожиданно повышает ценность исследования.

Исследование проводилось в течение примерно одного года. Акул отлавливали ночью с помощью короткодействующих исследовательских барабанных линий, представляющих собой плавающие лески с наживкой на крючках, используемые для безопасного отлова акул и минимизации стресса.

Образцы крови отбирались сразу после отлова для сохранения точных данных об уровне гормонов. Тщательно регистрировались такие факторы окружающей среды, как интенсивность света, глубина воды и температура.

В ночных работах использовалось слабое красное освещение, чтобы избежать помех естественному восприятию света. Такой подход позволил исследователям напрямую связать воздействие городского освещения с изменениями в физиологии акул.

«Акулы играют ключевую роль в поддержании баланса морских экосистем, и физиологические изменения у высших хищников могут иметь каскадные последствия для всей пищевой цепи», — добавил соавтор исследования Нил Хаммершлаг.

Поскольку акулы находятся на вершине морских пищевых цепей, даже небольшие биологические изменения могут распространиться по всей океанической системе.

Результаты исследования показывают, что световое загрязнение следует рассматривать как серьезный фактор экологического стресса, наравне с более широко признанными угрозами, такими как потеря среды обитания и химическое загрязнение.

Это исследование устанавливает важные базовые значения мелатонина у акул-нянек и черноперых акул. Теперь будущие исследования смогут отслеживать, как растущая застройка прибрежных районов влияет на биологию акул с течением времени.

По мере расширения городов и усиления освещения берегозащитных сооружений понимание скрытых издержек, связанных с искусственным освещением, становится все более актуальным.

Ночью океан с берега может казаться спокойным. Для акул, живущих в условиях постоянного свечения, темнота стала редкостью, и последствия этого только начинают проявляться.