Kutup planktonlarının karanlıktaki biyolojik saati çözüldü

Kuzey Kutbu-42 (North Pole-42) drift seferine katılan bilim insanları, Arktik planktonlarının tamamen karanlıkta iç biyolojik saatinin nasıl çalıştığını açıkladı. Arktik ve Antarktik Araştırma Enstitüsü'nün (AARI) basın servisinden aktarılan bilgilere göre, polar gecede ve güneş ışığının bulunmadığı ortamda deniz plankton parçacıkları, biyolojik ritimlerini gelgitlerin alçalma ve yükselmesine dayanarak kuruyor.

Basın servisinin aktardığına göre bilim insanları, mezozooplankton konsantrasyonlarına dair veriler toplayıp günlük aktivitelerini gözlemledi. Araştırmacılar, Arktik'te güneş ışığı olmasa bile planktonun içsel 'biyolojik saatine' uygun şekilde işlev göstermeyi sürdürdüğünü kanıtladı. Plankton yoğunluklarının spektral analizi, genellikle gün doğumu ve gün batımıyla ilişkilendirilen 24 saatlik günlük davranışsal aktivite ritminin polar gecenin başlamasıyla dahi devam ettiğini ortaya koydu. Buna göre genlik yaklaşık üçte oranında düşse de ritim varlığını koruyor ve plankton içsel 'biyolojik saati' doğrultusunda hareket etmeye devam ediyor. Spektrumda 10,5 ila 13 saatlik bir periyoda sahip ikinci ritim olan gelgit ritmi de tutarlı biçimde gözlemleniyor. Bu ritim, günlük döngünün 'ikinci harmonik' bileşeni olarak ortaya çıkıyor ve büyük ihtimalle planktonun ışık olmadığında dahi biyoritimini korumasına destek oluyor.

Bilim insanları, deniz planktonu parçacıklarının Arktik ekosisteminin sağlığı açısından çok önemli biyo-göstergeler görevi gördüğünü ifade ediyor. Bununla birlikte, gündüz-gece döngüsünün eksikliğinde Arktik'teki biyolojik saatlerinin bozulması gerektiği düşünülüyordu. Ancak planktonlar, yedek bir 'sarkaç' niteliğindeki gelgitlere sahip olduklarını ortaya koydu. Bu durum kutup ekosistemlerinin izlenme mantığını kökten değiştiriyor; uzmanlar artık güneşin aylarca doğmadığı noktalarda dahi buz altındaki yaşam ritminin ölçülebileceğini ve tahmin edilebileceğini düşünüyor. Enstitü, yapılan çalışmada ayrıca güneş ışığının tamamen yok olduğu, buzun bir metreden daha az derinliğinde tek hücreli fitoplanktonların tespit edildiğini, bu organizmaların yapısının hâlâ net olmadığını ve gelecekteki seferlerin konusu olacağını bildirdi.

Uzmanlar, bu keşfin yüksek enlemlerdeki kutup ekosistemlerinin yapısı ile okyanusun buz altındaki yaşamına dair anlayışı değiştirdiğini belirtiyor. Araştırma dönemi boyunca gerçek zamanlı olarak 58 binden fazla su altı holografı kaydedilip işlendi. Bilim insanları bu kayıtlardan, ana Arktik taksonlarını temsil eden çeşitli türlerdeki deniz parçacıklarına ait yaklaşık 2.800 görüntüyü de içeren onaylanmış bir set seçti. Bu veri seti, planktonları ve diğer deniz parçacıklarını tanıyan sinir ağlarını eğitmek amacıyla ilerleyen süreçte kullanılacak.

Kuzey Kutbu-42 drift seferi sırasında test edilen holografik probun, yerli bir geliştirme ürünü olduğu ve dünyada ilk kez Arktik ekosistemini doğal ortamında gerçek zamanlı olarak gözlemlemeye olanak tanıdığı belirtildi. Bu tür teknolojilerin, iklim açısından zorlu ve araştırması güç koşullarda çok çeşitli ortamlar için gelecekteki izleme sistemlerinin temelini oluşturduğu kaydedildi. Dijital holografinin Arktik'te güvenilir bir biyo-gösterge aracı olma potansiyeli taşıdığı, bilim insanlarına kutup bölgelerindeki okyanus koşullarını daha doğru, hızlı ve doğal ortama çok daha yakın şekilde takip etme imkânı sunduğu ifade edildi.

Araştırma, Ekim 2024 ile Mart 2025 tarihleri arasında Kuzey Kutbu araştırma gemisinde gerçekleştirildi. Tomsk State University bilim insanları, söz konusu sefer için özel olarak dijital holografik kameralı DHC-FOCL su altı probunu geliştirdi. Prob, buzda açılan bir delikten 50 metreye varan derinliklere indirildi. Donanım, sudaki plankton ve diğer parçacıkların varlığını kayıt altına alırken, hayati fonksiyonlarına müdahale etmeden doğrudan gözlem noktasında fotoğraflarını da çekti. Dijital holografik kamera, ölçüm aralığındaki mezozooplanktonlar, gaz kabarcıkları, çökelen inorganik parçacıklar, fitoplanktonlar ve diğer tüm parçacıkları kaydetti.

Kuzey Kutbu-42 seferi, Sovyet bilim insanları tarafından başlatılan yüksek Arktik'teki drift araştırma programını devam ettiriyor. Dünyanın ilk kutup araştırmaları drift istasyonu olan Kuzey Kutbu, 21 Mayıs 1937'de faaliyete başlamıştı. O tarihten bu yana sonraki tüm seferlere 'Kuzey Kutbu' adı ve bir seri numarası verildi. Bu kapsamda toplam 40 sefer düzenlendi. Drift istasyonları 75 yıl boyunca oşinografi, meteoroloji ve deniz biyolojisi alanlarında araştırmalar yürüttü; buz örtüsü dinamiklerini izledi, gezegenin iyonosferik ve manyetik alanlarını gözlemleyerek radyo dalgalarının yayılımına ilişkin sonuçlar elde edilmesini sağladı.

2013 yılında Kuzey Kutbu-40 drift istasyonunun bilim insanı ekibi tahliye edilmiş ve buz kampının sürdürülmesini imkânsız hale getiren kaymalar, çatlaklar ve kırılmalar gibi kritik buz koşulları nedeniyle programa yaklaşık on yıl ara verilmişti. 2022 yılından itibaren drift eden Arktik istasyonu programı, benzersiz araştırma gemisi Kuzey Kutbu'nun desteğiyle teknolojik açıdan gelişmiş bir düzeyde yeniden başladı. Bu buza dayanıklı platform, Arktik Okyanusu'nun yüksek enlemlerinde yıl boyu sürecek seferler için tasarlanmış bir araştırma merkezi olarak görev yapıyor.