Цветовое зрение амфипод Chaetogammarus olivii H. Milne Edwards, 1830 в условиях острого светового воздействия

В. А. Гринцов1, *, А. В. Кузнецов1, 2, С. Н. Железнова1, В. И. Рябушко1

1 ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

2 Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия

* e-mail: vgrintsov@gmail.com

Аннотация

Световое загрязнение урбанизированных промышленных районов приводит к нарушению биологических ритмов у животных. В прибрежной зоне искусственный свет проникает даже на дно. Изучение цветового зрения морских беспозвоночных расширяет наше представление о восприятии животными сигналов из окружающей среды и полезно при проектировании городских ландшафтов с искусственным освещением. Амфиподы распространены в морях и пресных водоемах, а также частично на суше. Некоторые представители обитают в полосе прибоя, что привело к развитию у них специфических сенсорных систем, так как воздух иначе пропускает свет и звук, чем вода. Мы изучали цветовое восприятие у беспозвоночных, живущих возле уреза воды. Бокоплавов Chaetogammarus olivii H. Milne Edwards, 1830 помещали в длинный узкий канал, часть которого была закрыта от прямых солнечных лучей. Несмотря на активное перемещение по каналу, C. olivii предпочитали оставаться в тени, где самцы создавали плотные скопления, а самки с яйцами чаще держались порознь. Эксперименты выявили сходную реакцию амфипод на цветные светодиоды и лазерные источники света. Животные избегали интенсивного белого , синего и фиолетового света, в меньшей степени зеленого , не реагировали на красный, при этом убегали от источников света в полной темноте. Световые импульсы длительностью 1 с и с паузой 1 с не оказывали воздействия на C. olivii в отличие от случайных вспышек света, что по частотным характеристикам может соответствовать слабому прибою. Предполагается, что фоторецепция синего и фиолетового света позволяет обитателям прибрежной зоны быстро определять свое местонахождение в воде или на воздухе. Современное световое загрязнение способно дезориентировать животных в темноте, что может негативно сказаться на эко логической ситуации в зоне заплеска.

Ключевые слова

Amphipoda, цветовое зрение, опсины, световой смог, поведение

Благодарности

Выражаем благодарность М. И. Силакову за привлечение внимания к теме светового загрязнения, А. В. Пирковой, Е. В. Лисицкой и Р. Г. Геворгизу за обсуждение рукописи, а также проф. И. В. Довгалю и Prof. Randy Nelson за полезные советы. Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ИнБЮМ по темам: «Закономерности формирования и антропогенная трансформация биоразнообразия и биоресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана» (№ гос. регистрации 118020890074-2) и «Исследование механизмов управления продукционными процессами в биотехнологических комплексах с целью разработки научных основ получения биологически активных веществ и технических продуктов морского генезиса» (№ гос. регистрации 121030300149-0).

Для цитирования

Цветовое зрение амфипод Chaetoga mmarus olivii H. Milne Edwards, 1830 в условиях острого светового воздействия / В. А. Гринцов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 4. EDN XVLNPZ. С. 104–116. doi:10.22449/2413-5577-2022-4-104-116

DOI

10.22449/2413-5577-2022-4-104-116

Список литературы

  1. Yasukouchi A., Ishibashi K. Non-visual effects of the color temperature of fluorescent lamps on physiological aspects in humans // Journal of Physiological Anthropology and Applied Human Science. 2005. Vol. 24, iss. 1. Р. 41–43. doi:10.2114/jpa.24.41
  2. Non-visual effects of light on melatonin, alertness and cognitive performance: can blue-enriched light keep us alert? / S. L. Chellappa [et al.] // PLoS One. 2011. Vol. 6, iss. 1. e16429. doi:10.1371/journal.pone.0016429
  3. Changing color and intensity of LED lighting across the day impacts on circadian melatonin rhythms and sleep in healthy men / O. Stefani [et al.] // Journal of Pineal Research. 2021. Vol. 70, iss. 3. e12714. doi:10.1111/jpi.12714
  4. Xiao H., Cai H., Li X. Non-visual effects of indoor light environment on humans: A review // Physiology and Behavior. 2021. Vol. 228. 113195. doi:10.1016/j.physbeh.2020.113195
  5. Influence of light at night on murine anxiety- and depressive-like responses / L. K. Fonken [et al.] // Behavioral Brain Research. 2009. Vol. 205, iss. 2. Р. 349–354. doi:10.1016/j.bbr.2009.07.001
  6. White and Amber Light at Night Disrupt Sleep Physiology in Birds / A. E. Aulsebrook [et al.] // Current Biology. 2020. Vol. 30, iss. 18. 3657–3663.e5. doi:10.1016/j.cub.2020.06.085
  7. Artificial nighttime lighting impacts visual ecology links between flowers, pollinators and predators / E. S. Briolat [et al.] // Nature Communications. 2021. Vol. 12. 4163. doi:10.1038/s41467-021-24394-0
  8. Forsburg Z. R., Guzman A., Gabor C. R. Artificial light at night (ALAN) affects the stress physiology but not the behavior or growth of Rana berlandieri and Bufo valliceps // Environmental Pollution. 2021. Vol. 277. 116775. doi:10.1016/j.envpol.2021.116775
  9. Tsujimura T. Mechanistic insights into the evolution of the differential expression of tandemly arrayed cone opsin genes in zebrafish // Development, Growth & Differentiation. 2020. Vol. 62, iss. 7–8. Р. 465–475. doi:10.1111/dgd.12690
  10. Baden T. Circuit mechanisms for colour vision in zebrafish // Current Biology. 2021. Vol. 31, iss. 12. Р. R807–R820. doi:10.1016/j.cub.2021.04.053
  11. Henze M. J., Oakley T. H. The dynamic evolutionary history of pancrustacean eyes and opsins // Integrative and Comparative Biology. 2015. Vol. 55, iss. 5. Р. 830 –842. doi:10.1093/icb/icv100
  12. Unique system of photoreceptors in sea urchin tube feet / E. M. Ullrich-Lüter [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2011. Vol. 108, iss. 20. Р. 8367–8372. doi:10.1073/pnas.1018495108
  13. High opsin diversity in a non-visual infaunal brittle star / J. Delroisse [et al.] // BMC Genomics. 2014. Vol. 15. 1035. doi:10.1186/1471-2164-15-1035
  14. Опсины гребневика Mnemiopsis leidyi и сеть белок -белковых взаимодействий / Е. В. Сергеева [и др.] // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2022. Т. 7, № 2. С. 222–229. EDN WLEC ID.
  15. Karaman G. G. Genus Echinogammarus Stebbing, 1899. The Amphipoda of the Mediterranean. Monaco : Musée océanographique, 1982. Р. 271 –282. (Memoires de l’Institut oceanographique. ; iss. 13).
  16. Макаров Ю. Н. Фауна Украины. Т. 26 : Высшие ракообразные. Вып. 1–2 : Десятиногие ракообразные. Киев : Наукова думка, 2004. 430 с.
  17. The diversity of opsins in Lake Baikal amphipods (Amphipod a: Gammaridae) / P. Drozdova [et al.] // BMC Ecology and Evolution. 2021. Vol. 21, 81. doi:10.1186/s12862-021-01806-9
  18. The Toxicogenome of Hyalella azteca: A model for sediment ecotoxicology and evolutionary toxicology / H. C. Poynton [et al.] // Environmental Science and Technology. 2018. Vol. 52, iss. 10. Р. 6009–6022. doi:10.1021/acs.est.8b00837
  19. Karaman G. G. Genus Eriopisa Stebbing, 1890. The Amphipoda of the Mediterranean. Monaco : Musée océanographique, 1982. Р. 291 –293. (Memoires de l’Institut oceanographique. ; iss. 13).
  20. Thurston M. H., Bett B. J. Eyelessness in marine gammaridean Amphipoda (Crustacea): geographical, bathymetric and taxonomic considerations // Journal of Natural History. 1993. Vol. 27, iss. 4. Р. 861–881. doi:10.1080/00222939300770531
  21. Fong D. W. Morphological evolution of the amphipod Gammarus minus in caves: quantitative genetic analysis // The American Midland Naturalist. 1989. Vol. 121, iss. 2. Р. 361–378. doi:10.2307/2426041
  22. Drozdova P. B., Saranchina A. E., Timofeyev M. A. Spectral sensitivity of the visual system of endemic Baikal amphipods // Limnology and Freshwater Biology. 2020. Iss. 4. Р. 781–782. doi:10.31951/2658-3518-2020-A-4-781
  23. Metazoan opsin evolution reveals a simple route to animal vision / R. Feuda [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2012. Vol. 109, iss. 46. Р. 18868–18872. doi:10.1073/pnas.1204609109
  24. Analysis of the genetically tractable crustacean Parhyale hawaiensis reveals the organisation of a sensory system for low-resolution vision / A. P. Ramos [et al.] // BMC Biology. 2019. Vol. 17, iss. 1. 67. doi:10.1186/s12915-019-0676-y
  25. The American lobster genome reveals insights on longevity, neural, and immune adaptations / J. M. Polinski [et al.] // Science Advances. 2021. Vol. 7, iss. 26. eabe8290. doi:10.1126/sciadv.abe8290
  26. Genomic organization, evolution, and expression of photoprotein and opsin genes in Mnemiopsis leidyi: a new view of ctenophore photocytes / C. E. Schnitzler [et al.] // BMC Biology. 2012.Vol.. 10. 107. doi:10.1186/1741-7007-10-107
  27. Trichoplax genomes reveal profound admixture and suggest stable wild populations without bisexual reproduction / K. Kamm [et al.] // Scientific Reports. 2018. Vol. 8, iss. 1. 11168. doi:10.1038/s41598-018-29400-y
  28. Присваивание функций опсинам трихоплаксов Trichoplax adhaerens и Trichoplax sp. H2 / И. С . Хавронюк [и др.] // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2021. Т. 6, № 4. С. 686–694. EDN XOMTIS.
  29. Hubel D. H., Wiesel T. N. Brain mechanisms of vision // Scientific American. 1979. Vol. 241, iss. 3. Р. 150–162. doi:10.1038/scientificamerican0979-150
  30. Visual opsin diversity in sharks and rays / N. S. Hart [et al.] // Molecular Biology and Evolution. 2020. Vol. 37, iss. 3. Р. 811–827. doi:10.1093/molbev/msz269
  31. Fernald R. D. Casting a genetic light on the evolution of eyes // Science. 2006. Vol. 313, iss. 5795. P. 1914–1918. doi:10.1126/science.1127889

Скачать статью в PDF-формате