Zinātnieki: kāpēc ziemeļbriežu acis ziemā mainās no dzeltenas uz zilu krāsu

Ziemassvētku vakarā ziemeļbriežu komanda šķērsos debesis, velkot Ziemassvētku vecīti un viņa dāvanām piekrautās kamanas.

Taču Rūdolfa komanda nebūs vienīgie ziemeļbrieži, kas darīs kaut ko īpašu. Atgriežoties augstākajā Arktikā, viņu brālēni veiks optisku varoņdarbu, kas nav novērots citur dzīvnieku pasaulē: mainīs acu struktūru, lai labāk atrastu barību un izvairītos no plēsējiem garajos, tumšajos polārās krēslas mēnešos.

Vasarā ziemeļbriežu tapetum lucidum, spogulim līdzīgs slānis acs aizmugurē, ir mirdzošs zelts ar tirkīza krāsu un zaigojošs kā zelta opāls, bet ziemā šis slānis kļūst dziļi, bagātīgi zils.

Zinātnieki ir pavadījuši vairākus gadus, risinot noslēpumu par to, kāpēc un kā viņi veic dramatiskās pārmaiņas, taču, lai izjauktu eleganto optiku, bija vajadzīgs astrofiziķis, neirozinātnieks un ziemeļbriežu acu maisiņi, raksta portāls "National Geographic".

"Tas, ko mēs esam atklājuši, ir patiešām īpašs bioloģisks mehānisms, kas ir pilnīgi unikāls un savāds, un tam ir sava jēga," portālam "National Grographic" saka Glens Džeferijs (Glen Jeffery), Londonas Universitātes koledžas neirozinātnieks un nesen publicēta pētījuma, kas izskaidro šo fenomenu, autors.

Pielāgošanās ziemai

70 grādos uz ziemeļiem, netālu no Tromsø Norvēģijā vai Utqiagvik (agrāk Barrow) Aļaskā, saule pat nešķērso horizontu vairāk nekā 60 dienas ziemā, atstājot ziemeļbriežus katru dienu 12 līdz 24 stundu dziļā krēslā.

"Pat ziemā Jukonā vai Manitobas ziemeļos jums ir dienas-nakts cikls. Mums tā nav," saka Nikolass Tailers ( Nicholas Tyler), Norvēģijas Arktikas universitātes Tromsē Sāmu studiju centra pētnieks un piebilda: "Tas patiešām ir unikāli."

Ziemas krēsla ir vismaz 100 000 reižu vājāka nekā vasaras dienasgaisma. Tā ir arī ietonēta bagātīgi zilā krāsā. Tas ir tāpēc, ka, kad saule atrodas zem horizonta, tās stari griežas augšup cauri atmosfērai, pirms tiek novirzīti uz leju pret Zemi; tie ceļo pa īpaši garu ceļu, kas pilns ar ozonu. Šis ozons absorbē gandrīz visu oranžo un sarkano gaismu, atstājot aiz sevis tikai zilo, kas atlec uz Zemes un pārklāj ainavu ultramarīnā, raksta portāls "National Grographic".

"Tas ir kā filtrs, kas izliecas pāri debesīm," saka Fosberijs (Fosbury), "kas izfiltrē oranžo gaismu un atstāj zilo."

Daudzi dzīvnieki saskaras ar vāju gaismu. Viena izplatīta adaptācija ir tapetum lucidum, kas atrodas aiz gaismu absorbējošās tīklenes. Dzīvojot gandrīz tumsā, katrs fotons ir svarīgs: dažreiz iekļūst cilvēka acī, bet palaiž garām tīklenes mazos ķērāju dūraiņus ar gaismu absorbējošu pigmentu. Lente šo fotonu novirza atpakaļ uz āru, dodot tam vēl vienu iespēju absorbēties. Dažiem nakts dzīvniekiem, piemēram, kaķiem, lentes atstarošanās spēja var vairāk nekā divas reizes palielināt gaismu, kas skar fotoreceptorus, saka Breidija Fūta (Braidee Foote), veterinārā oftalmoloģe no Tenesī universitātes Noksvilā.

Tapetas atšķiras pēc krāsas, taču tās bieži ir dzeltenīgi zeltainas kā bronzēts spogulis vai zaļganas, skaidro Fūta — lente ir iemesls, kāpēc kaķa vai jenota acs tik spoži atspīd naktī.

Kāpēc ziemeļbriežu tapeta ziemā kļūst zila? Atbilde, iespējams, ir saistīta ar gaismas absorbcijas maksimālu palielināšanu zilā un zem zilā krāsu diapazonā garās, tumšās ziemas krēslas laikā.

Cilvēki uztver gaismu no zilā viļņa garuma aptuveni 400 nanometru līdz sarkanīgajai 700 nanometru sfērai, bet ziemeļbrieži labi redz īsāku ultravioleto (UV) diapazonu, kas cilvēkiem izraisa sniega aklumu.

Šī UV redze varētu palīdzēt divējādi, saka Fosberijs. Pirmkārt, tas, visticamāk, palīdzēs viņiem atrast pārtiku sniegotajā ziemā. Ķērpji, ziemeļbriežu ziemas pamatēdiens, absorbē UV, tāpēc tie ir tumši pret UV starojumu atstarojošo balto sniegu. Vilku un leduslāču kažokādas arī absorbē UV, tāpēc tā vietā, lai pazustu sniegā, tās izceļas ar lielu kontrastu, ļaujot ziemeļbriežiem vieglāk pamanīt plēsējus.

Iespējams, ka citi tālu ziemeļu dzīvnieki dara kaut ko līdzīgu, taču "mēs vienkārši vēl neesam apskatījuši," saka Nataniels Dominijs (Nathaniel Dominy), Dartmutas antropologs.

Acis atverošs atklājums

Nākamais jautājums bija grūtāks: kā ziemeļbrieži mainīja savas acis? Šajā pētījumā iesaistījās astrofiziķis.

Fosberijs izpētīja optiskos apstākļus Arktikas krēslas laikā un atklāja, ka lente "noskaņojas" šai gaismas frekvencei.

Viņš un Džeferijs devās uz laboratoriju, lai izoperētu un eksperimentētu ar milzīgo ziemeļbriežu acu krājumu, kas gadu gaitā savākti no ziemeļbriežu ganāmpulkiem, kas piederēja sāmiem, Skandināvijas pamatiedzīvotājiem.

Ziemeļbrieža lente ir izgatavota no nelielām kolagēna šķiedrām, kas suspendētas šķidrumā, veidojot maināmu atstarojošu kristālu. Kolagēna šķiedras vasaras acīs brīvi peldēja šķidrumā, radot kristālisku spoguli, kas vislabāk atspoguļo sarkanīgu gaismu. Bet ziemā savāktajās acīs kolagēna šķiedras bija saspiestas daudz ciešāk, mainot kristāla formu un liekot tam atspoguļot galvenokārt zilo gaismu, iekrāsojot tuvējo UV staru.

Tumsā ziemeļbrieži, iespējams, paplašina acu zīlītes, kas savukārt bloķē nelielu acu šķidruma novadīšanas caurumu, izraisot acs iekšējā spiediena palielināšanos, saspiežot lentes kolagēnu un mainot kristālu formu. Vasarā dzīvnieku zīlītes atgriežas normālā stāvoklī.

Rīgas Zooloģiskajā dārzā no 25. novembra līdz 8. janvārim katru dienu līdz pulksten 21.00 notiks "Ziemas naktis Zoodārzā".

Ziemeļbriežu saimei ikdienas maltītē, bez zāles vai siena, lapainu zaru slotiņām, dārzeņiem, ietilpst arī ķērpji, kurus Zoodārzs pasūta Somijā. Un 20 eiro ir tieši tik daudz, cik izmaksā vienas dienas porcija. Ziedotāju saraksts tiks publicēts zoodārza mājaslapā, savukārt dienas labdara vārds būs arī uzrakstīts īpašā stendā pie ziemeļbriežu aploka. Informācija par ziedošanas iespējām ziemeļbriedim Elmo šeit.