在北极这片极寒之地，极端的气候与独特的生态造就了无数生命的奇迹。许多生物为了适应这样的环境，历经千万年的自然选择与进化，发展出了一系列令人拍案叫绝的生存智慧。其中，北极磷虾便是这众多生命奇迹中的璀璨明珠，它们凭借对昼夜节律的精准感知和对微弱光线的极高敏感度，即便在极地冬季的漫长黑暗中，也能游刃有余地分辨昼夜，维持其生存与繁衍。
磷虾
北极磷虾（Arctic krill），一种体型小巧的、外形似虾的甲壳类动物。它们随着洋流四处漂移，是海洋浮游动物群体的重要组成部分，也是鱼类、鸟类和鲸鱼等诸多脊椎动物不可或缺的食物来源。
为了应对众多捕食者的威胁，北极磷虾进化出了一种在水体中来回游动的日常迁徙模式。它们的日常活动严格遵循着一种独特的昼夜节律：每当夜幕降临，便悄然上浮至海面，在微弱的星光下觅食；而当白昼降临，又迅速下潜至深海，以此避开捕食者的视线。
然而，当极地步入漫长的冬季，太阳仿佛被无形的巨手紧紧拽住，太阳长时间无法升到地平线以上，整个世界被黑暗所笼罩。在这样持续的黑暗中，这些小型甲壳类动物究竟是如何分辨昼夜的呢？
北极光
在特拉华大学（he University of Delaware）的乔纳森·科恩（Jonathan Cohen）领导的一项最新研究中，专家们在北冰洋内的斯瓦尔巴群岛（the Svalbard Archipelago）测量了冬季正午和午夜的光照强度。研究团队采用多维度观测手段，通过一艘海洋研究船和一座陆地光学观测站协同作业，对冬季极夜期间的正午与午夜光照强度进行了高精度测量。同时，借助高灵敏度声学记录设备，对北极磷虾的日常迁徙情况进行了监测。
研究发现，在北极冬季的中旬，中午的光照量仅比午夜高出两倍。相比之下，春季和秋季的中午光照量比午夜高出七倍之多。这种极微弱的光周期变化（约0.001-0.01 lux级）通常被认为不足以驱动生物节律。令人惊讶的是，北极磷虾竟然可以感知到这种极其微小的光照强度变化。这种极端敏感性，使其能够精准识别昼夜交替的微弱信号，从而维持严格的昼夜节律。
为了进一步验证野外观测结果，研究团队在实验室构建了可控光环境系统，专门研究北极磷虾对光的视觉敏感度。他们运用一种被称为细胞外视网膜电图记录（ERG）的技术，发现磷虾在夜间对光的敏感度明显比白天更高。
这种光敏适应性具有深远的生态意义。在极夜期间，北极磷虾通过感知来自地平线以下的微弱散射光（包括太阳余辉、月光及极光），能够精准定位昼夜转换时刻，触发垂直迁徙行为。其夜间上浮至表层水域觅食、日间下沉至深海避敌的迁徙模式，使其能够将生物节律与外部光周期保持高度同步。研究人员解释，这种适应性对于调节每月和每年的行为和生理周期也起到至关重要的作用。
科恩教授特别指出，在北极高地的极夜期间，光环境具有复杂的“亮”和“暗”时段，为生物节律研究提供了天然实验室。这些来自地平线以下的光，尽管与低纬度地区的典型光周期不同，但证明它依然足以在北极磷虾体内设定生物钟。该发现不仅揭示了极地生物独特的适应机制，更证实北极磷虾拥有一种迄今为止研究过的最为敏感的生物节律之一，为理解极端环境下的生物适应性提供了全新视角。
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原文链接：https://www.earth.com/news/arctic-krill-can-distinguish-night-from-day-even-in-polar-winter/?sessionid=869981301
