Свързано съдържание
- Изпускащото челюст видео показва синия кит, който се потушава от Крил
- Най-ранните Бели китове буквално са изсмукани
Ако беше хвърлил поглед през рамото, преди „голямата риба“ да го погълне, библейският Йона щеше да има завидна гледка. Завидна, тоест, ако сте Алекс Верт, безотправен биолог, който изучава анатомията на храненето на китовете. „Ах, да бъда Йона и да наблюдаваш как се движиш от седалка на езика на кита“, казва той.
Baleen е апаратът за беззъби китове, на който разчитат да филтрират храната от морето. Стотици от тези гъвкави плочи, направени от структурния протеин кератин, растат надолу от горната челюст на кита, подредени като ламелите на венециански щори. Поставянето на плочите в устата изисква голяма горна челюст, придавайки на китките вид на усмивка с главата надолу.
Структурата на храненето се развива постепенно преди около 30 милиона години, когато океаните са били пълни с назъбени китове, които се конкурират за ограничена храна. След като разработиха инструмент и вкус за други видове плячка, китките - известни в съчетание като мистиестети - в крайна сметка се разделиха и се разделиха на 12 или повече вида, включително синия кит, най-голямото животно, което някога е живяло, заедно с гърбаци, сиви и др. правилни китове. И поне докато американските търговски китолози не започнаха тежко преследване преди около 200 години, тези сравнително пасивни хранилки, които хвърлят малки тонове на морето, се справиха добре.
„Белийн промени всичко“, казва Верт. „И въпреки това нашето разбиране за аспектите на тази анатомия все още е тънко тънко.“ Много учени се съгласяват, че храненето с филтри е открито в олигоцен (преди 33, 9 до 23 милиона години), тъй като промените в теченията в Южен океан донасят масивни цъфтежи на планктон - готова нова храна източник. (Интересното е, че животните не стартираха като гиганти. Нов доклад, публикуван през май 2017 г., предполага, че гигантството им е дошло по-късно, може би преди три милиона години, тъй като плячката е станала по-плътно опакована, но по-щадяща - резултат от интензивни хранителни добавки. Това стил на хранене, предпочитан китове, които могат да се хранят и да бъдат достатъчно обемисти, за да пътуват далеч между петна - бели китове растат, за да отговорят на предизвикателството.)
Приблизителното време на пристигането на китки е мястото, където общото между учените приключва. Малко са съгласни, казва Werth, относно стъпките, чрез които филтрационната система еволюирала в китовете, как се хранят междинните форми (вероятно чрез изсмукване, според най-новата находка от изкопаеми), „или дори как [baleen] работи със силите и потоците на море ".
Но докато дълбокото минало на китовете продължава да се смущава, днес учените са открили неочакван източник на яснота, подробна карта на съкровищата, скрита вътре в Baleen. Информацията, свързана с кератина, или в протеина, или покрай него, съдържа химически времеви марки и данни за здравето, движението и размножаването на китовете. „Сякаш тези животни водят ежедневник и изведнъж можем да видим какво са написали“, казва ендокринологът Катлийн Хънт от университета в Северна Аризона. А разказът, който се разгръща от балето, може да информира за опазването на китовете по съвсем нови начини.
Как китовете са направили скока от използването на зъби до Baleen? Изследователи от музеи Виктория и университета Монаш в Австралия, с помощта на Алфред, изкопаем кит на 25 милиона години, ви носят най-новата наука.
Лабораторията на Верт в колежа Hampden-Sydney във Вирджиния, където изучава хидромеханиката на baleen, мирише малко на кит. Baleen е навсякъде: дълги изсушени летви лежат по рафтовете; колчан от високи, тесни чинии, увити в пластмаса, дъвканите им краища, потопени в консервант, се навеждат в ъгъла. И тогава са 160-те килограма пресен сален в плътно затворени бъчви в залата, току-що пристигнали от сътрудници в Аляска.
Старият бален се разделя като нокти, което разкрива структурата му: всяка извита плоча е два плоски кератинови слоя с редици тубули, като миниатюрни намотки от плътно навито обедно месо, затворени между тях. Масивният език на кита и плячката му измиват отвътре и освобождават материала, освобождавайки един вид ресни по краищата - това, което Аристотел сравнява с "четините на свинете". Грубостта на тези нишки, също като размера, формата и броя на Baleen чинии, зависи от вида и именно тези космати неща отделят храната от всяка глътка морска вода.
Храненето с филтри може да е дало мистицитите път напред преди милиони години, но днес океаните претърпяват бързи промени, особено в региони, които някога са били патици с морски лед. Верт казва, че това "може да има ужасни последици дори върху най-адаптивните морски животни."
Помислете за кит на носа. Елегантният черен бозайник с лепенката с бяла душа, роден в най-мрачните води на Земята, е в центъра на промените в околната среда. Той прекарва целия си живот в Арктика, като се движи сезонно с ръба на ледения пакет, докато се образува и отстъпва. Хранейки се с почти два тона пресен зоопланктон дневно, подутина растат големи, някои до 18 метра, и живеят дълго, нагоре от 100 години - вероятно най-дълго от всеки съвременен бозайник.
За изследовател на baleen видът е чисто злато. Той има повече и по-дълги балистини плочи (до 350 на страна на четири метра на брой) от всеки друг кит, включително гаргантуанското синьо. Много коренни Аляски, които легално ловуват полюби, ще споделят бали с изследователи, като по този начин бъчвите на Верт в залата. Мрежите на китовите нишки осигуряват друг източник. По-старите образци, връщайки се към експедициите по китолов от средата на 1800 г., събират прах в шкафове за съхранение на музеи и частни колекции, узрели за изучаване.
Катлийн Хънт, подобно на Верт, се възползва от този ресурс. В крайна сметка тя иска да знае как полюсите се справят с нарастващото човешко въздействие върху околната им среда. Топящият се лед отваря Арктика за повече корабен трафик, сеизмични проучвания, разработване на нефт и газ и риболов. За морските бозайници това означава повече удари на кораби, повече заплитания в мрежи за риболов и повече шум. „Стресирани ли са? Засяга ли човешката дейност възпроизводството им? “, Пита тя. Никой не знае.
Изследователят дойде от Бейл като източник на данни в отчаяние. Тя знаеше, че хормоните могат да отговорят на много от въпросите й, но китовете са трудно известни, още по-малко проби. „Всъщност никога не можеш да хванеш животното си“, казва Хънт. "Няма успокояване на кит или връщането му в лабораторията."
Сините китове, най-големите животни на Земята, използват Baleen, за да се хранят с някои от най-малките животни в океана. Този кадър с дрон на действие в захранване е заснет от държавния университет в Орегон. Видео от GEMM Lab, Орегонски държавен университет
Човек може, ако е изключително мотивиран и още по-търпелив, да събира проби от изпражнения, кожа и мехурчета и дори дихателни пари от духалката на кита. Но те предлагат само моментни снимки на един-единствен момент във времето. Хънт искаше по-широко покритие. Щепселите за ушна кал оставят инкрементни данни, но не са ужасно прецизни и щепселите трудно могат да се извлекат непокътнати от черепа, така че доставките са ограничени.
След като Хънт „[размахва] наоколо с пук и удар“ в продължение на около 13 години, колега предложи baleen. В крайна сметка косата, копита, рога, ноктите и други гръбначни структури, които също са направени от кератин, съхраняват всякакъв вид информация, включително ендокринни данни от многото жлези, изпращащи хормони през тялото.
Оказва се, baleen съхранява същата информация и тя може да бъде извлечена от пробити, прахообразни проби. Тъй като плаките растат през целия живот на животното, те непрекъснато улавят хормонални сигнали - от надбъбречните жлези, половите жлези и щитовидната жлеза. „Можем да получим данни не само от новата част [на балейна], но и от бита, който дрънка под морето от десетина или повече години“, казва Хънт. Една плоча ерозира в единия край, докато расте в другия, така че представлява резен живот - понякога на стойност 15 години.
Хънт много разбра за размножаването на китове, изучаващи вули от два женски десни кита от Северна Атлантика, Stumpy и Staccato, които учените наблюдават извън Нова Англия от 70-те години. Добра част от историята на живота на китовете, включително успехите на отелване, бяха добре документирани и позволиха на Хънт да създаде времева линия за всички - до смъртта (и двамата загинаха от удари на кораби, единият от тях беше бременна по това време). Тъй като учените са изчислили приблизителен темп на растеж на baleen - толкова време на сантиметър, Hunt може да подреди хормонални данни, извлечени от балето, с преживяванията на кита по онова време от живота му, което предполага важни корелации.
„Неща като цикли на еструс и възраст на полова зрялост, степента на бременност, това наистина е черна кутия за изследователите“, казва Хънт, но сега с Baleen може да има потенциал да ги дешифрираме. Тя откри ясни модели на прогестерон (той е "крещящо високо" по време на бременност), който партнира с възходи и спадове на стресовия хормон кортизол. Освен това, казва тя, хормоните на щитовидната жлеза биха могли да разкрият дали едно животно гладува (китовете могат да „намалят“ метаболизма си, за да запазят енергия), докато при други животни е показан шип в алдостерон, използван за запазване на водата. така че може да сигнализира същото при китовете.
Хънт вярва, че наличието на такава информация, която може да бъде затрупана с данни за околната среда, като температурата на морето, ще отвори портал за по-сложни мистерии. „Защо женските не се размножават в тази област, а са в тази?“, Пита тя като пример. „Това е хранителен проблем? Жените губят телета или просто не забременеят? ”Правилната комбинация от точки може да даде отговори.
Освен това намирането на корелации между промените в хормоните на стреса и репродуктивния успех, например, „би могло да бъде наистина полезно при разработването на политика“, казва тя. И в голямата картина има последиците от изменението на климата. „Това, разбира се, е горещ въпрос“, казва Хънт и засега учените нямат представа какви ще бъдат тези ефекти за китовете. Може би, докато плячката на китовете се измества в отговор на повишаващите се океански температури, биолозите ще видят хранителни натоварвания в китовете, свързани с промяна в или намалено количество храна. Хънт хипотезира, че подобен ефект може да бъде дразнен от щитовидната жлеза и други данни.
Това, което е започнал Хънт, изглежда готово да пусне капаците на много черни кутии в близко бъдеще.
Междувременно хормоните не са единственото химическо съкровище, хванато в baleen. Подобно на Хънт, Алисън Флеминг от Смитсоновата институция извлича иначе невидими данни от устата на китовете.
Биологичният океанограф е обработил стотици балинови проби в своите изследвания на стабилни изотопи - елементи, включително въглерод и азот с предвидими „подписи“, свързани с тяхната маса. Едната форма на въглерод, например, има повече неутрони от другата и по този начин е по-тежка и реагира различно при химични и физични процеси. Това, което е полезно за Флеминг, е, че тези елементи могат да действат като проследяващи различни аспекти на околната среда, включително за мигриращ кит, географското му местоположение и трофичното ниво (положение в хранителната мрежа) на това, което китът е изял.
Вземете лък. Тези китове сезонно мигрират между Бофорт и Берингово море, а тези океани и животните, които живеят в тях, са изотопично различни един от друг. Отчасти това е, защото Beaufort получава прясна вода от речните системи, а сладката вода има особен изотопен подпис, който се появява в евфаузидите, като крил и копеподи, които поддържа.
Подхранвани от тези видове плячки, китовете използват кислород, въглерод и азот за изграждане на кости и бали. Полезно е, че съотношенията на тези елементи отразяват океана, в който се хранят китовете в момента на растеж. Вземането на проби по протежение на балинова плоча с масспектрометрия разкрива изотопните маркери във времето, включително прехода от един океан в друг. Тъй като изследователите знаят общите срокове на миграции между тези океани и могат да използват това, заедно с данните за изотопа, за да преценят скоростта на растеж на балела, плочите предлагат своеобразна карта с времеви печат на пътуването на кит, включително и там, където той се задържа, за да се храни заедно начинът.
По-конкретно Флеминг обяснява, че съотношенията на въглеродните изотопи могат да бъдат свързани както с количеството, така и със скоростта на растеж на фитопланктона - плаващият фотосинтетичен живот в основата на морската хранителна верига. „Така че това е един груб начин да се оцени колко производителност има“ - която в крайна сметка се превръща в енергия, достъпна за филтриране на китовете.
Някои от работата на Флеминг биха могли просто да намерят кои видове са най-застрашени от промените в околната среда, казва тя. „Преди това направихме проект за гърбица, използвайки проби от кожата, гледайки 20 години на фуража извън Калифорния. Това, което разбрахме, са, че тези животни са много гъвкави - те превключват плячка в зависимост от това, което е в изобилие. “Котешките може да са находчиви, казва тя, „ но какво да кажем за поклони? Балинът може да ви помогне да отговорите на това, „давайки на мениджърите инструмент за решаването къде да насочат усилията си.
В крайна сметка Флеминг, Хънт и други изследователи на Baleen може да успеят да удължат сроковете си и в двете посоки. В единия край са свежи проби от набраздени и законно ловути китове, предлагащи модерен живот на китовете. Другият край се крие в бали от старо: материалът е използван още през 1500-те в бижута, кутии, гребени, обувки и други продукти. „Опитваме се да използваме най-малко ценните проби, преди да копаем в редките неща и все още не знаем дали хормоните и другите химикали ще се задържат толкова дълго“, казва Хънт. „Но се надявам да събера всичко това, да наблюдавам тенденциите в Baleen за много дълъг период от време.“
Изследванията, базирани на Бейл, са в ранните си дни. Други изследователи съобщават за диетичното припокриване между видовете (полезно е да се знае дали животните се състезават за една и съща плячка, особено ако тази плячка намалява) и излагането на живак и наборът от информация продължава да се разширява. Ясно е, че сътрудничеството с други събирачи на данни - наслагване на лични, физически и екологични данни от живота на кита - има голям потенциал за опазване. Има много голяма картина, притисната в тази своеобразна анатомия, казват учените, включително сложните връзки между производителността на екосистемата, стреса, репродукцията и дори човешкия отпечатък в тези отдалечени местообитания.
Изследователите се надяват, че изграждането на срокове и намирането на връзки може в крайна сметка да информира мениджърите на дивата природа и политиците. Това е трудна битка, тъй като редица видове китове никога не са се възстановили от историческото клане на търговски китолози - сините китки на Антарктида, за един, държат само един процент от нивата преди експлоатация. Но не всички видове са в една и съща лодка. Според Международния съюз за опазване на природата, въпреки че десните китове на Северния Атлантически океан и Северния Тихи океан са застрашени, някои популации от полюси, южни десни китове и сиви китове се считат за „най-малко притеснителни“.
Засега, така или иначе. Днешните врагове на китовете се умножават по-бързо, отколкото могат да бъдат събрани данните за живота им. Ударните кораби и риболовните съоръжения са често срещани врагове номер едно. Природозащитниците също се притесняват от шума, температурите на затопляне и многото му последствия, излагането на замърсени води и подкиселяването на океана. Тези заплахи, особено комбинирани, са изключително трудни за количествено определяне.
Но тъй като изследователите се задълбочават в молекулярната съкровищница на Бейл, те без съмнение ще намерят нови начини да използват данни от миналото и настоящето, за да планират бъдещето. Характерната усмивка на белия кит се оказва пълна с изненади.
Свързани истории от списание Хакай:
- Живот на борда на останките на HMCS Annapolis
- Sub Marine: Нещата, за които потъваме
- Стефан Джевецки, цар подводница
