Povezani sadržaj
- Video spuštanjem vilice pokazuje kako se plavi kito guši na krilu
- Najraniji Baleenovi kitovi doslovno su usisani
Da je bacio pogled preko ramena prije nego što ga je "velika riba" progutala, biblijski Jona imao bi zavidan pogled. Zavidno, to jest ako ste Alex Werth, neovisni biolog koji proučava anatomiju hitova kitova. "Ah, biti Jonah i gledati baleina u akciji sa sjedala na kitovom jeziku", kaže on.
Baleen je uređaj za kito bez zuba koji se oslanjaju da bi filtrirali hranu iz mora. Stotine ovih fleksibilnih ploča, izrađenih od strukturnog proteina keratina, rastu dolje s gornje čeljusti kita, postrojene poput letvica venecijanskih sjenila. Umetanje tanjura u usta zahtijeva veliku gornju vilicu, dajući kitovima nekakav oblik okretanja naopako.
Struktura hranjenja evoluirala je postupno prije nekih 30 milijuna godina kada su se oceani punili nazubljenih kitova koji su se natjecali za ograničenu hranu. Razvijajući alat i ukus za druge vrste plijena, kitovi balei - zajednički poznati kao mistiketi - na kraju su se odvojili i razdvojili u 12 ili više vrsta, uključujući plavog kita, najveću životinju koja je ikada živjela, zajedno s grbavicama, sivim i desni kitovi. I, barem dok američki komercijalni kitovi nisu započeli teške potrage prije nekih 200 godina, ove relativno pasivne hranilice koje tonom bacaju sitne morske životinje.
"Baleen je sve promijenila", kaže Werth. "Pa ipak, naše razumijevanje aspekata ove anatomije još je tanko tkivo." Mnogi se znanstvenici slažu da je hranjenje filtera pronađeno u Oligocenu (prije 33, 9 do 23 milijuna godina) dok su promjene u strujama Južnog oceana donijele masivan procvat planktona - spremna nova hrana izvor. (Zanimljivo je da životinje nisu započele kao divovi. Novo izvješće objavljeno u svibnju 2017. sugerira da je njihov gigantizam došao kasnije, možda prije tri milijuna godina, jer je plijen postao čvršće nabijen, ali krpljivi - rezultat intenzivnih hranidbenih namirnica. Ovo u blagovaonici su bili omiljeni kitovi koji su se mogli nahraniti i bili su dovoljno glomazni da putuju daleko između zakrpa - kitovi su bili izrasli da odgovore na izazov.)
Procijenjeno vrijeme dolaska kitova gdje se završava zajedničko tlo među znanstvenicima. Malo se slaže, kaže Werth, o koracima u kojima se filtracijski sustav razvijao u kitovima, kako se hrane intermedijarni oblici (vjerovatno usisavanjem, prema najnovijim nalazima fosila), „ili čak kako [baleen] djeluje sa silama i tokovima more."
No, dok se duboka prošlost kitova i dalje zbunjuje, danas su znanstvenici otkrili neočekivani izvor jasnoće, detaljnu kartu blaga skrivenu u balenu. Informacije povezane s keratinom, bilo u proteinu ili uz njega, sadrže kemijske vremenske oznake i podatke o zdravlju, kretanju i reprodukciji kitova. "Kao da te životinje vode dnevni dnevnik i odjednom možemo vidjeti što su napisali", kaže endokrinolog Kathleen Hunt sa sveučilišta Sjeverna Arizona. A pripovijest koja se odvija iz baleena mogla bi obavijestiti očuvanje kitova na potpuno nove načine.
Kako su kitovi napravili skok s upotrebe zuba na bala? Istraživači s muzeja Victoria i Sveučilišta Monash u Australiji, uz pomoć Alfreda, fosila starog 25 milijuna godina, donose vam najnoviju znanost.
Werthov laboratorij na koledžu Hampden-Sydney u Virginiji, gdje proučava hidromehaniku bala, pomalo miriše. Baleen je posvuda: dugi, osušeni letvice leže na policama; drvored visokih, uskih tanjura umotanih u plastiku, a njihovi zagasiti krajevi umočeni u konzervans, naslonjeni u kut. A tu je i 160 kilograma svježeg balena u dobro poklopljenim bačvama u dvorani, tek stiglo od suradnika na Aljasci.
Stara balena odvaja se poput noktiju, što otkriva njenu strukturu: svaka zakrivljena ploča ima dva ravna keratinska sloja s nizovima tubula, poput minijaturnih zavojnica čvrsto valjanog ručkova mesa, koje su zašivene između. Ogroman jezik kita i njegov plijen pranje u i iznutra uklanjaju materijal, oslobađajući neku vrstu ruba na rubovima - što je Aristotel uspoređivao sa „čekinjama svinja“. Grubost tih vlakana, jednako kao i veličina, oblik i broj balenske ploče, ovisi o vrsti, a upravo je ova dlakava stvar koja razdvaja hranu od svake ušne morske vode.
Hranjenje filtera možda je mistiklima donijelo napredak milijunima godina, ali oceani su danas u tijeku brze promjene, posebno u regijama koje su nekoć bile mračne morske plodove. Werth kaže da bi to "moglo imati strašne učinke na čak i najatraktivnije morske životinje."
Razmislite o kitu s pramca. Elegantni crni sisavac s mrljom bijele duše, rođen u najhladnijim vodama Zemlje, u središtu je promjena u okolišu. Cijeli svoj život provodi unutar Arktika, sezonski se krećući s rubom čopora leda dok se formira i povlači. Hraneći se gotovo dvije tone svježeg zooplanktona dnevno, pramčane grmlje narastu velike, neke do 18 metara, i žive dugo, više od 100 godina - vjerojatno najduže od bilo kojeg suvremenog sisavca.
Za istraživača baleina vrsta je čisto zlato. Ima više i duljih pločastih pločica (do 350 po strani na četiri metra po komadu) od bilo kojeg drugog kita, uključujući i gargantuan plavu. Mnogi autohtoni Aljakanci koji legalno love lukobrane dijelit će bala s istraživačima, time i Werth-ove bačve u dvorani. Mreže namotaja kitova pružaju drugi izvor. Stariji uzorci, vraćajući se u kitološke ekspedicije sredinom 1800-ih, skupljaju prašinu u ormarićima muzeja i privatnim zbirkama, zrelim za proučavanje.
Kathleen Hunt, poput Werth-a, koristi ovaj izvor. Konačno, ona želi znati kako se pramčane glave nose sa sve većim utjecajem čovjeka na njihovo okruženje. Topljenje leda otvara Arktik dodatnom brodskom prometu, seizmičkim istraživanjima, razvoju nafte i plina i ribolovu. Za morske sisavce to znači više udara na brod, više zametki ribarskih mreža i više buke. „Jesu li pod stresom? Utječe li ljudska aktivnost na njihovu reprodukciju? "Pita ona. Nitko ne zna.
Istraživač je u očaju došao kao baleen kao izvor podataka. Znala je da hormoni mogu odgovoriti na mnoga pitanja, ali teško je proučiti kitove, a puno manje. "Nikada ne možete stvarno dobiti životinju", kaže Hunt. "Ne možete smiriti kita ili vratiti ga u laboratorij."
Plavi kitovi, najveće životinje na Zemlji, koriste svoje bale za hranjenje nekim najmanjim životinjskim oceanima. Ovu snimku dronova u akciji snimilo je Sveučilište Oregon State. Video GEMM Lab, Oregon State University
Može se, ako je izrazito motivirana i još strpljivija, sakupljati uzorci izmeta, kože i mjehurića, pa čak i respiratorne pare iz puhanja kita. Ali oni nude samo snimke jedne točke u vremenu. Hunt je želio širu pokrivenost. Umeci za ušni vosak polažu pojedinačne podatke, ali nisu užasno precizni, a čepove je teško izvaditi netaknutim iz lubanje, tako da je zaliha ograničena.
Nakon što je Hunt oko 13 godina „[mahnuo“ okolo i puhao), kolega je predložio baleen. Uostalom, kosa, kopita, rogovi, nokti i druge strukture kralježnjaka, koji su također izrađeni od keratina, sadrže sve vrste informacija, uključujući i endokrine podatke iz mnogih žlijezda koje šalju hormone kroz tijelo.
Ispada da baleen sadrži iste podatke, i to se može izvući iz izbušenih, prašećih uzoraka. Budući da ploče rastu tijekom života životinje, oni neprekidno hvataju hormonske signale - iz nadbubrežne žlijezde, žlijezda i štitnjače. "Možemo dobiti podatke ne samo iz novog dijela [bala], već i iz sitnice koja desetak i više godina luta pod morem", kaže Hunt. Ploča se erodira na jednom kraju dok raste na drugom, tako da predstavlja dio života - ponekad vrijedan i 15 godina.
Hunt je puno proučavao reprodukciju kitova proučavajući bale iz dvije ženke kitova sjeverne Atlantike, Stumpy i Staccato, koje su znanstvenici promatrali iz Nove Engleske od 1970-ih. Dobar dio životne povijesti kitova, uključujući i uspjehe teljenja, dobro je dokumentiran, što je omogućilo Huntu da stvori vremensku traku za svakoga - sve do smrti (obojica su umrla od udara broda, a jedan od njih je tada zatrudnio). Budući da su znanstvenici izračunali približnu stopu rasta balena - toliko vremena po centimetru - Hunt je mogao uskladiti hormonske podatke izvađene iz bale s iskustvima kitova u to vrijeme njegova života, sugerirajući važne korelacije.
"Stvari poput ciklusa estrusa i dobi spolne zrelosti, stope trudnoće, ovo je zaista crna kutija za istraživače", kaže Hunt, ali sada je s balama moguće i dešifriranje. Otkrila je jasne obrasce progesterona (on je „vrišteće visok“ tijekom trudnoće) koji je partner u usponima i padovima hormona stresa kortizola. Uz to, kaže, hormoni štitnjače mogli bi otkriti da li životinja gladuje (kitovi mogu "odbiti" metaboličku brzinu radi očuvanja energije), dok je aldosteron, koji čuva vodu, prikazan kod drugih životinja kao znak stresa pa može signalizirati isto u kitovima.
Hunt vjeruje da će takve informacije, koje se mogu prekrivati s podacima o okolišu, poput temperature mora, otvoriti portal o složenijim misterijama. "Zašto se ženke ne uzgajaju na ovom području, već se nalaze u tom?", Pita ona kao primjer. „Je li to problem s prehranom? Da li ženke gube telad ili jednostavno ne zatrudne? “Prava kombinacija podataka može pružiti odgovore.
Uz to, pronalaženje povezanosti između promjena hormona stresa i reproduktivnog uspjeha, na primjer, "moglo bi biti korisno za kreiranje politika", kaže ona. I u velikoj su slici posljedice klimatskih promjena. "To je, naravno, goruće pitanje", kaže Hunt, a do sada znanstvenici nemaju pojma kakvi će ti učinci biti za kitove. Možda kako se plijen kitova mijenja u odgovoru na porast temperature oceana, biolozi će primijetiti prehrambene napore u kitovima koji su povezani s promjenom ili smanjenjem količine hrane. Hunt pretpostavlja da bi se takav učinak mogao izvući iz štitnjače i drugih podataka.
Ono što je Hunt započeo izgleda spremno za bliske poklopce na mnogim crnim kutijama u skoroj budućnosti.
U međuvremenu, hormoni nisu jedino kemijsko blago zarobljeno u baleenu. Kao i Hunt, i Alyson Fleming iz Smithsonian Institucije izvlači inače nevidljive podatke iz usta kitova.
Biološka oceanografkinja u svojim je studijama stabilnih izotopa - elemenata koji uključuju ugljik i dušik, predvidljiva „potpisa“ povezana s njihovom masom. Jedan oblik ugljika, na primjer, ima više neutrona od drugog, pa je težim i različito reagira u kemijskim i fizičkim procesima. Ono što je korisno za Fleminga je da ti elementi mogu djelovati kao tragači različitim aspektima okoliša, uključujući kita koji migrira, njegov zemljopisni položaj i trofičku razinu (položaj u mreži s hranom) onoga što kita jede.
Uzmi lukove. Ovi kitovi sezonski migriraju između Beauforta i Beringovog mora, a ti se oceani i životinje koje žive u njima izotopijski razlikuju jedna od druge. To je dijelom i zbog toga što Beaufort dobiva slatku vodu iz riječnih sustava, a slatka voda ima poseban izotopski potpis koji se pojavljuje u euphausiidima, poput kril-a, i kopitara koje podržava.
Hranjene tim plijesnim vrstama, kitovi koriste kisik, ugljik i dušik za izgradnju kostiju i bala. I, što je korisno, omjeri tih elemenata odražavaju ocean na koji se kitovi hrane u vrijeme rasta. Uzimanjem uzorka uzduž baleenske ploče masenom spektrometrijom otkrivaju se izotopski biljezi tijekom vremena, uključujući prijelaz s jednog oceana na drugi. Budući da istraživači znaju općenito vrijeme migracija između tih oceana i mogu koristiti to, zajedno s podacima o izotopima, za mjerenje brzine rasta baleena, ploče nude svojevrsnu vremenski označenu kartu putovanja kitova, uključujući i mjesto na kojem se zadržava kako bi se hranila put.
Fleming, preciznije, objašnjava da omjeri izotopa ugljika mogu biti povezani s količinom i brzinom rasta fitoplanktona - fotosintetičkim životom koji pluta u podnožju morskog lanca hrane. "Dakle, ovo je jedan grubi način za procjenu kolike je produktivnosti" - što se na kraju pretvara u energiju koja je dostupna za kitove koji se hrane.
Neke od Flemingovih djela jednostavno mogu sugerirati koje vrste najviše prijete promjenama okoliša, kaže ona. "Ranije smo radili grbački projekt, koristeći uzorke kože, promatrajući 20 godina traženja hrane iz Kalifornije. Ono što smo otkrili su da su ove životinje bile vrlo fleksibilne - prebacivale su plijen ovisno o tome što ih ima u izobilju. "Grbavi su možda snalažljivi, kaže ona, " ali što je sa lukobranima? Baleen može pomoći na to „dajući menadžerima alat u odlučivanju gdje usmjeriti svoje napore.
Na kraju će Fleming, Hunt i ostali istraživači baleina moći produžiti svoje rokove u oba smjera. Na jednom kraju su svježi uzorci nasukanih i legalno lovljenih kitova, koji nude moderni život života kitova. Drugi kraj nalazi se u staroj baleni: materijal se koristio već 1500-ih u nakitu, kutijama, češljevima, cipelama i drugim proizvodima. "Pokušavamo upotrijebiti najmanje vrijedne uzorke prije kopanja u rijetkim stvarima, a još ne znamo hoće li se hormoni i druge kemikalije dugo zadržati", kaže Hunt. "Ali nadam se da ću to sve spojiti, promatrati trendove u baleenu tijekom dugog razdoblja."
Istraživanja koja se temelje na Baleenu već su rana. Drugi su istraživači izvijestili o prehrambenom preklapanju između vrsta (korisno je znati da li se životinje natječu za isti plijen, pogotovo ako taj plijen opada) i izloženosti živoj, a baza podataka se neprestano širi. Jasno je da suradnja s drugim skupljačima podataka - preklapanje osobnih, fizičkih i podataka o okolišu iz života kitova - ima ogroman potencijal za očuvanje. Znanstvenici kažu da je na ovom osebujnom anatomiji stvorena vrlo velika slika, uključujući složene veze između produktivnosti ekosustava, stresa, reprodukcije, pa čak i ljudskog otiska na tim udaljenim staništima.
Istraživači se nadaju da izrada vremenskih rokova i pronalaženje veza mogu u konačnici informirati menadžere i dizajnere divljih životinja. Bitna je to borba, jer se niz kitova nikada nije oporavio od povijesnog pokolja komercijalnog kitova - antarktički plavi kitovi, za jedan, drže samo jedan posto razine prije eksploatacije. Ali vrste nisu sve u istom čamcu. Prema Međunarodnoj uniji za zaštitu prirode, iako su desni kitovi sjevernog Atlantika i Sjevernog Tihog oceana ugroženi, neke se populacije grla, južnih kitova i sivih kitova smatraju "najmanje brigom".
Za sada svejedno. Današnji neprijatelji kitovima množe se brže nego što se mogu prikupiti podaci o njihovim životima. Brodski udari i zamke ribolovnog oružja uobičajeni su neprijatelj broj jedan. Prirodnjake također brine buka, temperature zagrijavanja i brojne posljedice, izloženost zagađenim vodama i zakiseljavanje oceana. Te prijetnje, posebno kombinirane, izuzetno je teško kvantificirati.
No kako istražuju dalje u Baleenovu molekularnu riznicu, nesumnjivo će naći nove načine korištenja podataka iz prošlosti i sadašnjosti za planiranje budućnosti. Izgleda da je osebujan osmijeh kitova prepun iznenađenja.
Povezane priče iz časopisa Hakai:
- Život na olupini HMCS-a Annapolis
- Sub Marine: Stvari koje sumo
- Stefan Drzewiecki, car podmornice
