https://frosthead.com

Cum stabilește lumina lunii ritmurile naturii


Continut Asemanator

  • Luna plină poate amețește amețirea dușului de meteoriță din Geminid din acest an - dar puteți totuși să surprindeți
  • Cea mai mare supraviețuire din 68 de ani te va lăsa „Moonstruck”
  • Fotografiile convergenței rare supermoon / lunar nu se dezamăgesc
Acest articol este din revista Hakai, o publicație online despre știință și societate în ecosistemele de coastă. Citiți mai multe povești de acest fel pe hakaimagazine.com.

Într-o noapte de noiembrie în fiecare an, sub luna plină, mai mult de 130 de specii de corali apar simultan în Marea Barieră din Australia. Unii corali vârâie de spermă, mirosind ca vulcanii subacvatici. Alții produc ouă. Dar majoritatea eliberează atât ouă cât și spermatozoizi, ambalate în pachete rotunde și pline de dimensiuni mici precum boabele de piper și înroșite în nuanțe de roz, portocaliu și galben.

La început, coletele așteaptă pe buzele coralilor. Apoi, la uimitoare unison, numeroși corali își pierd semințele, care trec momentan deasupra părinților lor, păstrând forma recifului într-un ecou efervescent. Treptat, mănunchii se îndreaptă spre oră.

Prima dată biologul marin Oren Levy a fost martor la acest fenomen, în 2005, el a fost în apropierea insulei Heron, în largul coastei de est a Australiei. Peștii, viermii marini și diverse nevertebrate prădătoare au trecut prin apă, hrănindu-se cu confetti de corali, care se ridicau încet din recif în cantități uriașe. „Este ca și cum se trezește întregul ocean”, spune Levy, care conduce acum o echipă de cercetare în domeniul ecologiei marine la Universitatea Bar Ilan din Israel. „Puteți viziona videoclipuri, puteți auzi despre asta, dar odată ce sunteți de fapt în mijlocul celei mai mari orgii de pe această planetă, nu mai există nimic altceva.”

Coralii continuă să se reproducă în Marea Barieră de Corali, deși secțiunile care au scăpat de ravagiile schimbărilor climatice se micșorează rapid. Înotând aproape de suprafața mării, în acea noapte memorabilă de acum 12 ani, Levy a întâlnit covorașe de culoare roz densă, cu acumulatoare de ouă și spermă. Acolo, pline de lumina lunii, gametii din diferite colonii au început să fuzioneze și să formeze larve de înot liber, care în cele din urmă s-ar așeza pe fundul mării, mugure și construi noi citadele de corali - un proces acum mai vital ca niciodată.

Luna nu este singura tentă de mediu pe care o folosesc coralii pentru a realiza sincronizarea sexuală la o asemenea scară masivă; contează și temperatura apei și durata zilei. Cu toate acestea, prezența lunii pare a fi crucială. Dacă cerul este prea înnorat, iar luna se întunecă, coralii nu vor fi adesea născuți. Uneori întârzie până la următoarea lună plină. Pe parcursul studiilor lor, Levy și colegii săi au dezvăluit că nu numai că coralii au neuroni sensibili la lumină, reglați la lungimile de undă albastre slabe ale luminii lunii, ci au și gene care își schimbă nivelul de activitate în sincronizare cu luna cerată și în scădere, reglând reproducere.

Oamenii de știință știu de secole că luna modifică ecosistemele Pământului prin gravitație. Pe măsură ce se învârte în jurul planetei noastre, distorsionând spațiul-timp, luna contribuie la o contorsiune complexă a oceanelor, producând gemele gemene pe care le numim maree. La rândul său, căsătoria zilnică și separarea de pământ și mare transformă topografia caselor numeroase specii și accesul pe care îl au la hrană, la adăpost și la fiecare.

Luna stabilizează și climatul Pământului. Pământul nu are o postură perfectă; este înclinat de-a lungul axei polare, înconjurând soarele într-un unghi de aproximativ 23 de grade. Luna acționează ca o ancoră, împiedicând Pământul să-și modifice înclinarea axială cu mai mult de un grad sau două. Fără lună, planeta noastră s-ar zvârcoli ca un dreidel, înclinând 10 grade complete la fiecare 10.000 de ani și, eventual, oscilând clima globală între epoca de gheață și căldura iadului, a cărei specie nu a îndurat niciodată.

Ceea ce devine tot mai clar, însă, este faptul că luna influențează și viața într-un mod mai surprinzător și mai subtil: cu lumina ei. Majoritatea organismelor posedă o serie de ceasuri biologice codate genetic care coordonează fiziologia internă și anticipează schimbările ritmice din mediu. Aceste ceasuri sunt înfășurate de diverse indicii de mediu cunoscute sub denumirea de zeitgebers (datori de timp), cum ar fi lumina și temperatura.

Lumina soarelui este cel mai bine studiat zeitgeber, dar se dovedește că pentru multe creaturi acvatice, lumina lunii este la fel de crucială. În ultimii ani, oamenii de știință au reluat o curiozitate de multă vreme neglijată cu privire la puterea lunii de a manipula viața, reînvie studiile asupra ceasurilor secrete ale lunii biologiei.

Coralii, cărora le plac aceste corali cu staghorn superficial de pe Marea Barieră de Corali, sunt pregătiți să creeze în timpul unei luni pline. Coralii, cărora le plac aceste corali cu staghorn superficial de pe Marea Barieră de Corali, sunt pregătiți să creeze în timpul unei luni pline. (Andre Seale / Alamy)

În antichitate, influența lunii asupra vieții pământești a fost intuită și sărbătorită. Strămoșii noștri venerau luna ca egala soarelui, o semnătură dinamică a timpului și o sursă puternică de fertilitate.

„Timpul a fost socotit pentru prima dată de lunări și fiecare ceremonie importantă a avut loc la o anumită fază a lunii”, a scris clasicistul englez Robert Graves în The Myths Greek . O sculptură de calcar în vârstă de 25.000 de ani, descoperită într-un adăpost de roci din Franța, înfățișează o femeie însărcinată care ține ceea ce pare a fi un corn de bizon, cu ploaia unei semilune și 13 crestături mici - o posibilă paeană pentru ciclurile reproductive și lunare. Și unele culturi mezo-americane timpurii au părut să creadă că zeitatea lunii a controlat sexualitatea, creșterea, precipitațiile și maturizarea culturilor.

În vremurile mai recente, importanța lunii pentru creaturile Pământului a fost eclipsată de marele motor solar al vieții. Soarele este strălucitor, palpabil de fierbinte, îndrăzneț și de nelipsit; tovarășul nostru ferm pentru multe din orele noastre de veghe. Luna este spectrală și evazivă; în mod obișnuit îl surprindem, în profil parțial, o pete de alb în întuneric sau o paranteză sclipitoare.

Lumina soarelui coace solul, îndoaie capetele florilor, trage apă din mări. Lumina lunii pare să coboare pur și simplu, demn de a ne vizita pentru seară. Încă percepem soarele drept marele furnizor - cuptorul fotosintezei - dar luna a devenit mai mult ca o lumină a dispoziției pentru mistic și ocult; mai mult un simbol al lumii spiritului decât al nostru. „Există ceva bântuitor în lumina lunii; acesta are toată disperarea unui suflet dezafectat și ceva din misterul său de neconceput ”, a scris Joseph Conrad în Lordul Jim . Puterea imensă a soarelui asupra Pământului și a creaturilor sale este un fapt științific; a înzestra luna cu putere egală înseamnă a îmbrățișa basmele și poveștile cu fantome.

Poate că, în acest sens, în ultimii zeci de ani, oamenii de știință au fost mult mai interesați de relația vieții pământești cu soarele decât de interacțiunea potențială a acesteia cu luna. Această diferență s-a extins în jurul anilor ’70 -’80, odată cu descoperirea ceasurilor circadiene - rețele sincronizate de gene, proteine ​​și neuroni - în muște, rozătoare și alte animale de laborator. Însă natura însăși a fost mult mai imparțială, mai ales în oceane, unde viața a evoluat pentru prima dată. Numeroase creaturi de mare se deplasează, de asemenea, în timp, cu pendulul de argint al nopții.

**********

Adesea, lumina lunii - independent de maree - semnalează începutul unui maraton de reproducere la nivelul întregii specii. Prin sincronizarea acestor orgii cu anumite faze ale lunii - una dintre cele mai proeminente și mai fiabile înregistrări ale timpului - animalele își măresc șansele de a găsi un partener și copleșesc prădători oportunisti cu numărul lor pur.

În anumite faze ale lunii, crapii Sesarma din Japonia se plimbă colectiv pe versanții munților spre râuri curgătoare de mare, unde își eliberează ouăle și sperma. Migrațiile anuale ale crabilor de pe Insula Crăciunului, care se mișcă în valuri de crem, din pădure în mare, pentru a se împerechea și a depune ouăle, pare să fie legate și de intensitatea schimbătoare a luminii lunii. Lumina lunii accentuează chiar acuitatea vizuală a crabilor de potcoavă, care vin pe pământ în anumite nopți pentru a se împerechea. De asemenea, studiile sugerează că strălucirea lunii este unul dintre factorii de declanșare a mediului pentru reproducerea sincronă a peștilor tropicali de iepure. Lumina lunii crește probabil producția de hormon gonadotropină la acești pești, ceea ce promovează maturizarea gamei.

E2918D.jpg Calamarii Bobtail adăpostesc bacterii bioluminiscente în țesuturile lor. Privite de jos, cefalopodele stralucitoare imita luna. (FLPA / Alamy)

În 2013, neurobiologul Kristin Tessmar-Raible și colegii ei au publicat unele dintre cele mai convingătoare dovezi ale unui ceas de lună moleculară într-o creatură oceanică. Au studiat viermele de perie marină Platynereis dumerilii, care arată ca un centipede de chihlimbar cu vâsle cu pene minuscule care curg lungimea corpului său. În sălbăticie, viermele de perie trăiește pe alge și roci, învârtind tuburi de mătase pentru adăpost.

În timp ce citește studii din anii ’50 -’60, Tessmar-Raible a aflat că unele populații de viermi cu perie sălbatică obțin o maturitate sexuală maximă imediat după noua lună, înotând pe suprafața oceanului și învârtindu-se în cercuri într-un fel de vârtej dans nuptial dervis. Studiile au sugerat că schimbarea nivelului luminii lunii a orchestrat acest ritual de împerechere. „La început am crezut că acest lucru este într-adevăr nebun din punct de vedere al biologiei”, spune Tessmar-Raible, care observă că a crescut departe de ocean, „dar apoi am început să vorbesc cu colegii din biologia marină și mi-am dat seama că s-ar putea să nu fie așa mai puțin frecvente.“

Pentru a afla mai multe, Tessmar-Raible și colegii săi au păstrat viermii de perie în cutii de plastic, hrănindu-le alimente cu spanac și pește și simulând cicluri lunare tipice și aberante cu o serie de becuri și LED-uri standard. Viermii crescuți în lumină perpetuă sau în cicluri de noapte în totalitate fără lună nu au afișat niciodată ritmuri de reproducere. Dar viermii crescuți cu iluminare nocturnă periodică sincronizau ritualurile lor de născocire cu fazele lunii lor artificiale.

După cum sugerează studiile anterioare, Tessmar-Raible a găsit neuroni sensibili la lumină în antebrainele viermilor. Și secvențializarea genetică a dezvăluit că viermele de peri are propriile versiuni ale genelor esențiale ale ceasului molecular găsite în insectele și vertebrele terestre. Concluzia lui Tessmar-Raible este că viermii au un ceas lunar robust, analog ceasului circadian mai sincronizat cu soarele. "Acesta este un oscilator endogen", spune ea. „Ceva din corp păstrează memoria acelor iluminări nocturne.”

În studii similare, Oren Levy și colegii săi au colectat bucăți de corali vii din reciful Insulei Heron și le-au adăpostit în acvarii mari în aer liber, unele dintre ele fiind expuse la soarele ambientale și lumina lunii, unele umbrite noaptea pentru a bloca toată lumina lunii, iar altele supuse lumina artificială slabă de la apus până la miezul nopții și apoi păstrată la întuneric până la răsărit. În fiecare zi timp de opt zile înainte de noaptea estimată a depunerii în masă, cercetătorii au colectat bucăți de corali din diferite acvarii și au analizat activitatea genelor lor.

Coralii în condiții naturale au născut așa cum s-a prevăzut și au exprimat multe gene numai în timpul sau chiar înainte de a-și elibera gameții. Coralii supuși luminii artificiale și lipsiți de lumina lunii au afișat o expresie genică anomală și nu au reușit să-și elibereze gametii.

Crabii de potcoavă care cresc în apropierea insulei Harbour de lună plină. Crabii de potcoavă care cresc în apropierea insulei Harbour de lună plină. (National Geographic Creative / Alamy)

Pentru alte specii, lumina lunii este mai importantă ca un indiciu de navigație decât ca un afrodisiac.

Somonul de migrare înotă înoată mai repede și la adâncimi mai mici în timpul unei luni pline, probabil pentru că își folosesc lumina ca un lodestar. Albatrosele și apele de forfecare zburătoare adesea zboară mai des și pentru perioade mai lungi de timp sub o lună plină, poate pentru că pot călători mai departe cu o acuitate vizuală crescută sau pentru a evita pândirea prădătorilor oceanului a căror vedere este îmbunătățită de apa luminată de lună. Peștii de iepure nou-născuți par să depindă de fazele lunii pentru a atinge siguranța: în ziua precedentă sau în timpul lunii noi, când marea este cea mai întunecată, puii de iepure născuți în marea liberă migrează în masă spre refugiul recifelor de corali.

Chiar și planctonul se mișcă diferit sub lună. În fiecare zi, în oceanele din întreaga lume, planctonul se scufundă în adâncimi mai mari și se ridică noaptea, cel mai probabil să evite prădarea și să se hrănească în apele puțin adânci sub acoperirea întunericului. Oamenii de știință încă nu sunt siguri ce determină acest ritm zilnic, dar un ceas biochimic sincronizat cu soarele este una dintre ipotezele principale. În timpul iernii arctice, însă, lumina soarelui nu ajunge niciodată în unele regiuni ale oceanului. Un studiu recent sugerează că planctonul care trăiește în acest amurg frigid continuu se bazează în schimb pe lună.

Unele animale nu se schimbă doar sub lună; se schimbă în lună. În timpul zilei, calamarul cu coadă - cefalopode de dimensiuni de arahide, legate de sepie - se îngroapă în nisip pentru a se odihni și a se ascunde de prădători. Noaptea apar pentru a se hrăni cu creveți și viermi. După ce au abandonat litoralul și s-au expus potențialului pericol, moluștele minuscule se înfășoară într-un fel de camuflaj cu totul diferit.

Calamarii Bobtail au evoluat una dintre cele mai magice simbioze de pe planetă. Bacteriile bioluminiscente trăiesc în faldurile unui sac cameră din mantia calmarului, generând lumină care se varsă din partea inferioară a calmarului. Un obiectiv și un filtru de culoare atașat la această lanternă internă - cunoscut sub numele de organ de lumină - modulează strălucirea microbiană pentru a imita lumina lunii și a stelelor care se filtrează în jos prin apă. În acest fel, calamarul bobtail își șterge propria umbră. În loc să vadă o siluetă vizibilă în formă de calamar, orice prădător care privește de jos vede doar mai multă lumină de lună. Mai multe alte specii - incluzând peștii de adâncime, crustacee și calmarul adevărat - folosesc strategii similare de iluminare.

Luna a fost întotdeauna simultan străină și familiară, frustrant de îndepărtată, dar intim intimplată. Este cea mai apropiată lume străină de noi, atât de aproape o considerăm „a noastră” - satelitul nostru, supus gravitației noastre. Cu toate acestea, pentru cea mai mare parte a istoriei umane, luna a fost în mod fundamental de neatins, considerată ca un disc eteric dincolo de tărâmul nostru.

Istoria relației noastre cu luna este o istorie a închiderii acestui gol. La 30 noiembrie 1609, Galileo a privit luna prin telescopul său și a ajuns la concluzia că suprafața sa nu este „uniform netedă și perfect sferică, după cum nenumărați filosofi au susținut despre ea și alte corpuri cerești, ci mai degrabă, inegale, aspre și pline de zone scufundate și ridicate precum văile și munții care acoperă Pământul. ”Aproape patru secole mai târziu, am aterizat pe Lună și am ieșit dintr-o navă spațială pe terenul său accidentat. Acum, oricine are acces la Internet poate explora un facsimil virtual al moonscape-ului, prin amabilitatea Google.

Cu cât am aflat mai multe despre Pământ și Lună, cu atât par mai aproape. Încă de la începutul vieții pe această planetă, luna - acea oglindă care încerca soarele - fără să ne atingă vreodată, fără a genera lumină sau căldură proprie, a modelat profund ritmurile Pământului și formele sale de viață colectivă. Luna, sora noastră de argint, a fost întotdeauna chiar aici cu noi, trezită în mările noastre, care se adună în ochii noștri, scrisă în ADN-ul planetei.

Povestiri înrudite din revista Hakai:

  • Viața se agită în Noaptea lungă a Arcticii
  • Este într-adevăr micile lucruri din viață
  • Istoria secretă a bioluminescenței
Cum stabilește lumina lunii ritmurile naturii