Даже арктический планктон умеет выстраивать биоритмы в темноте полярной ночи – ориентируясь на приливы и отливы, как выяснили в СП-42

Специалисты СП-42 на льдине, с которой дрейфовала экспедиция. Фото: Даниэль Юскаев, Савва Павский, Александр Тетерин, ААНИИ. Источник: aari.ru

Ученые в ходе экспедиции «Северный полюс-42» (СП-42), дрейфующей в Северном Ледовитом океане, впервые смогли в реальном времени изучить жизненный цикл арктического планктона под морским льдом в условиях полярной ночи, которая длится до полугода. В результате выяснилось, что даже в отсутствие солнечного света в Арктике планктон сохраняет циркадные ритмы, продолжая жить по внутренним «биологическим часам», настраиваемым по приливам и отливам. Открытие специалистов Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) и Томского государственного университета (ТГУ), проводивших исследования, меняет представления о том, как устроена высокоширотная полярная экосистема и жизнь в подледном океане, сообщает пресс-служба ААНИИ. Отдельным открытием стало для исследователей обнаружение подо льдом – там, где солнечный свет полностью отсутствует, – одноклеточного фитопланктона: природа этих организмов пока неясна и станет темой будущих экспедиций.

Морские планктонные частицы – критически важные биоиндикаторы благополучия арктической экосистемы. Без смены дня и ночи их биологические часы в Арктике должны бы сбиваться, но планктон «подсказал свое запасное решение» – приливы, что, по словам учёных, меняет мониторинг полярных экосистем.

Специально для экспедиции СП-42 ученые ТГУ разработали подводный зонд с цифровой голографической камерой, который через прорубь во льду опускали на глубину до 50 метров. Оборудование позволило не просто обнаруживать планктон и другие частицы в воде, но и получать их изображения. За период исследований удалось записать и обработать в реальном времени более 58 000 подводных голограмм. Учёные отобрали из них 2 800 изображений морских частиц различной природы основных арктических таксонов – этот массив в дальнейшем будет использован для обучения нейросетей, распознающих подводные микроорганизмы.

Голографические изображения некоторых представителей зоопланктона Зеленецкой бухты Баренцева моря. Верхний ряд — вырезанные цифровые голограммы, нижний ряд — реконструированные из них изображения частиц: 1 – Копеподы, 2 – Кладоцеры, 3 – личинки донных видов, 4 – Аппендикулярии, 5 – Прочие. Размер масштабной линейки – 500 мкм. Изображение: ТГУ. Источник: nature.com

Помимо этого, учёные проследили за суточной активностью планктона: спектральный анализ временных рядов концентрации планктона показал, что 24-часовой суточный ритм его поведенческой активности, обычно связанный с восходом и закатом Солнца, меняется, но не исчезает полностью с наступлением полярной ночи. И в спектре устойчиво присутствует второй ритм – приливный, с периодом 10,5–13 часов, который по мнению наблюдателей, помогает планктону удерживать биоритм в отсутствие света.

Голографический зонд, протестированный в ходе дрейфующей экспедиции «Северный полюс-42», – разработка, которая впервые в мире позволила в реальном времени увидеть жизнь арктической экосистемы в ее естественных условиях, отметил директор ААНИИ Александр Макаров. Использование зонда впервые позволило количественно оценить и влияние самой дрейфующей станции на окружающую среду: по сбоям в ритмической картине планктона учёные фиксировали реакцию экосистемы на деятельность на ледостойкой платформе.

Одной из перспектив использования цифровой голографической камеры, разработанной в ТГУ, могут стать подводные обсерватории, контролирующие экологию океанов, – они позволят в реальном времени оценивать состояние планктона и по его поведению выявлять загрязнения на ранних стадиях. Об этом первый проректор ТГУ и один из авторов разработки Виктор Дёмин весной 2026 года рассказывал на XI Международной конференции «Дальний Восток и Арктика: устойчивое развитие» в Москве, приводя в качестве одного из примеров исследование на СП-42. ТГУ опубликовал научную статью о подводной цифровой голографии планктона в журнале «Scientific Reports» («Nature», Q1), а результаты совместной работы с СП-42 отмечены в журнале Optics Express.

Схема записи голограммы и цифровой голографической камеры (ЦГК). ( а ) Схема записи голограммы: 1 — лазерный диод, 2 — расширитель луча, 3 — линза, 4 — CCD/CMOS-камера, 5 — компьютер. ( б ) Цифровая голографическая камера (ЦГК): 1 — корпус модуля записи, 2 — корпус модуля освещения, 3 — объем исследуемой среды (рабочий объем), 4 — калибры, 5 — зеркально-призматическая система для формирования измерительного канала в среде (рабочий объем), 6 — рама погружного устройства, 7 — линза 1.8/70, 8 — иллюминаторы, 9 — волоконно-оптический модуль лазерного диода, 10 — CMOS-камера. Изображение: ТГУ. Источник: nature.com