التناوب اليومي

في البداية، كانت معظم الحيوانات نهارية، لكن التكيفات سمحت لبعضها بأن تصبح ليلية، مما ساهم في نجاح العديد منها، وخاصة الثدييات. ^{[ 7 ]} وقد مكّنها هذا التحول التطوري إلى النشاط الليلي من تجنب المفترسات بشكل أفضل والحصول على الموارد بمنافسة أقل من الحيوانات الأخرى. ^{[ 8 ]} وقد صاحب ذلك بعض التكيفات التي تعيش بها الثدييات اليوم. كانت حاسة البصر من أكثر الحواس تأثرًا بالتحول بين النشاط النهاري والليل، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال التحليل البيولوجي والفسيولوجي لنوى الخلايا العصوية في عيون الرئيسيات. ^{[ 8 ]} ويشمل ذلك فقدان اثنين من أصل أربعة أنواع من الأوبسينات المخروطية التي تساعد في رؤية الألوان ، مما يجعل العديد من الثدييات ثنائية اللون . ^{[ 8 ]} عندما عادت الرئيسيات المبكرة إلى النشاط النهاري، أصبحت الرؤية الأفضل، التي تشمل رؤية الألوان الثلاثية، ميزة كبيرة، مما جعل النشاط النهاري ورؤية الألوان سمات تكيفية لدى القردة العليا ، مثل البشر. ^{[ 8 ]} وجدت الدراسات التي استخدمت تحليل توزيع الكروماتين في نوى الخلايا العصوية من عيون القرود المختلفة أن التحولات بين النشاط النهاري والنشاط الليلي تحدث عدة مرات ضمن سلالات الرئيسيات، مع كون التحول إلى النشاط النهاري هو التحول الأكثر شيوعًا. ^{[ 8 ]}

حتى اليوم، يبدو أن النشاط النهاري يعود للظهور في العديد من سلالات الحيوانات الأخرى، بما في ذلك القوارض الصغيرة مثل جرذ النيل وسنجاب العباءة الذهبية، والزواحف. ^{[ 7 ] [ 4 ]} وبشكل أكثر تحديدًا، أظهرت السحالي ، التي كان يُعتقد أنها ليلية بطبيعتها، تحولات عديدة إلى النشاط النهاري، حيث يُظهر حوالي 430 نوعًا منها نشاطًا نهاريًا. ^{[ 4 ]} ومع تسجيل هذا العدد الكبير من الأنواع النهارية، أُجريت دراسات تحليلية مقارنة باستخدام سلالات أحدث من السحالي لدراسة تطور النشاط النهاري. ومع إحصاء حوالي 20 تحولًا في سلالات السحالي، يتضح مدى أهمية النشاط النهاري. ^{[ 4 ]} وتُعد التأثيرات البيئية القوية، مثل تغير المناخ، وخطر الافتراس، والتنافس على الموارد، من العوامل المساهمة في ذلك. ^{[ 4 ]} باستخدام مثال الوزغ، يُعتقد أن أنواعًا مثل Mediodactylus amictopholis التي تعيش على ارتفاعات أعلى قد تحولت إلى النشاط النهاري للمساعدة في اكتساب المزيد من الحرارة خلال النهار، وبالتالي الحفاظ على المزيد من الطاقة، خاصة في المواسم الباردة. ^{[ 4 ]}

يُعدّ الضوء أحد أهم العوامل البيئية التي تُحدد نمط نشاط الحيوان. ^{[ 5 ]} وتُحدد الفترة الضوئية، أو دورة الضوء والظلام، بالموقع الجغرافي، حيث يرتبط النهار بوفرة الضوء المحيط، بينما يرتبط الليل بقلة الضوء المحيط. ^{[ 5 ]} ويُعدّ الضوء من أقوى المؤثرات على النواة فوق التصالبية (SCN)، وهي جزء من منطقة ما تحت المهاد في الدماغ، والتي تتحكم في الإيقاع اليومي لدى معظم الحيوانات. وهذا ما يُحدد ما إذا كان الحيوان نهاريًا أم لا. ^{[ 9 ]} تستخدم النواة فوق التصالبية المعلومات البصرية، كالضوء، لبدء سلسلة من الهرمونات التي تُفرز وتؤثر على العديد من الوظائف الفسيولوجية والسلوكية. ^{[ 7 ]}

يُمكن للضوء أن يُحدث تأثيرات حجب قوية على الإيقاع اليومي للحيوان، أي أنه يُمكنه "حجب" أو التأثير على الساعة البيولوجية الداخلية، مُغيرًا أنماط نشاط الحيوان، سواءً بشكل مؤقت أو على المدى الطويل في حال تعرضه لكمية كافية من الضوء لفترة طويلة. ^{[ 7 ] [ 2 ]} يُمكن الإشارة إلى الحجب إما بالحجب الإيجابي أو الحجب السلبي، حيث يزيد الحجب الإيجابي من نشاط الحيوان النهاري، بينما يُقلل الحجب السلبي من نشاط الحيوان الليلي. ^{[ 2 ]} يُمكن توضيح ذلك عند تعريض أنواع مختلفة من القوارض لنفس فترات الإضاءة. فعندما يتعرض جرذ النيل النهاري وفأر الليل لنفس فترة الإضاءة وشدة الضوء، يزداد نشاط جرذ النيل (حجب إيجابي)، بينما يقل نشاط الفأر (حجب سلبي). ^{[ 2 ]}

حتى التغيرات الطفيفة في الإضاءة البيئية لها تأثير على نشاط الثدييات. فقد أظهرت دراسة رصدية أجريت على نشاط قرود البومة الليلية في منطقة غران تشاكو بأمريكا الجنوبية أن زيادة ضوء القمر ليلاً تزيد من مستويات نشاطها خلال الليل، مما يؤدي إلى انخفاض نشاطها نهاراً. ^{[ 5 ]} وهذا يعني أن ضوء القمر المحيط يرتبط عكسياً بنشاطها اليومي. ^{[ 5 ]} ويرتبط هذا أيضاً بسلوكيات البحث عن الطعام لدى القرود، فعندما تكون الليالي قليلة القمر أو معدومة، يتأثر قدرتها على البحث عن الطعام بكفاءة، مما يجبرها على أن تكون أكثر نشاطاً نهاراً للعثور على الغذاء. ^{[ 5 ]}

لقد ثبت أن النشاط النهاري سمة تطورية في العديد من أنواع الحيوانات، حيث يظهر هذا النمط بشكل متكرر في العديد من السلالات. وتؤثر عوامل بيئية أخرى، مثل درجة الحرارة المحيطة، وتوافر الغذاء، وخطر الافتراس، على ما إذا كان الحيوان سيتطور ليصبح نهاريًا، أو إذا كانت تأثيراتها قوية بما يكفي، فإنها ستخفي إيقاعه اليومي، مُغيرةً أنماط نشاطه ليصبح نهاريًا. ^{[ 5 ]} غالبًا ما تتداخل هذه العوامل الثلاثة، وتحتاج الحيوانات إلى إيجاد توازن بينها لكي تتمكن من البقاء والازدهار.

أظهرت الدراسات أن درجة الحرارة المحيطة تؤثر على الحيوانات الليلية، بل وتحولها إلى حيوانات نهارية، كوسيلة للحفاظ على الطاقة الأيضية. ^{[ 10 ] [ 1 ]} غالبًا ما تواجه الحيوانات الليلية تحديات في الطاقة نظرًا لكونها أكثر نشاطًا في الليل عندما تكون درجات الحرارة المحيطة أقل من النهار، وبالتالي تفقد الكثير من الطاقة على شكل حرارة الجسم. ^{[ 10 ]} وفقًا لفرضية الطاقة الحرارية اليومية (CTE)، فإن الحيوانات التي تستهلك طاقة أكثر مما تتناوله (من خلال الطعام والنوم) ستكون أكثر نشاطًا خلال دورة الضوء، أي أنها ستكون أكثر نشاطًا خلال النهار. ^{[ 10 ]} وقد ثبت ذلك في دراسات أُجريت على فئران ليلية صغيرة في بيئة مخبرية. فعندما وُضعت هذه الفئران تحت ضغط البرد والجوع، تحولت إلى حيوانات نهارية من خلال تغيير نمط نشاطها الزمني، وهو ما كان متوقعًا. ^{[ 10 ]} أظهرت دراسة أخرى مماثلة، شملت ثدييات صغيرة تعاني من نقص الطاقة، أن النشاط النهاري يكون أكثر فائدة عندما يتوفر للحيوان مكان محمي للراحة، مما يقلل من فقدان الحرارة. ^{[ 1 ]} وخلصت كلتا الدراستين إلى أن الثدييات الليلية تُغير أنماط نشاطها لتصبح أكثر نهارية عند تعرضها لنقص الطاقة (بسبب فقدان الحرارة ومحدودية توافر الغذاء)، ولكن فقط عندما يكون الافتراس محدودًا أيضًا، أي أن مخاطر الافتراس أقل من خطر الموت جوعًا أو تجمدًا. ^{[ 1 ] [ 10 ]}