Související obsah
- Video s čelistmi ukazuje modrou velrybu, která se kroutí na krillu
- Nejstarší baleen velryby doslova cucal
Kdyby se podíval přes rameno těsně předtím, než ho „velká ryba“ spolkla, měl by biblický Jonah záviděníhodný pohled. Záviděníhodné, to znamená, že pokud jste Alex Werth, vnitrozemský biolog, který studuje krmnou anatomii velryb. "Ach, být Jonášem a dívat se na baleen v akci ze sedadla na jazyku velryby, " říká.
Baleen je aparát bezzubý velryby spoléhat na filtraci jídla z moře. Stovky těchto ohebných desek, vyrobených ze strukturního proteinu keratinu, vyrůstají dolů z horní čelisti velryby, seřazené jako lamely žaluzií. Nasazení talířů do úst vyžaduje velkou horní čelist, která dává baleen velrybím jakýsi vzhůru nohama úsměv.
Struktura krmení se postupně vyvinula asi před 30 miliony let, kdy byly oceány plné zubatých velryb, které soutěží o omezené jídlo. Poté, co vyvinul nástroj a chuť pro jiné druhy kořisti, baleen velryby - známý kolektivně jako mysticete - nakonec se rozdělil a rozdělil se na 12 nebo více druhů včetně modré velryby, největší zvíře, které kdy žilo, spolu s keporkaků, šedých a pravé velryby. A přinejmenším do doby, kdy americké komerční velryby začaly před asi 200 lety těžkým pronásledováním, tito relativně pasivní krmítka, která z tuny požívala malá mořská zvířata, udělala dobře.
"Baleen všechno změnil, " říká Werth. "A přesto naše chápání aspektů této anatomie je stále slabé." Mnoho vědců souhlasí s tím, že filtrační krmení našlo základ v oligocenu (před 33, 9 až 23 miliony let), protože změny v proudech v jižním oceánu přinesly obrovské planktonní květy - připravené nové jídlo zdroj. (Zajímavé je, že zvířata nezačala jako obři. Nová zpráva zveřejněná v květnu 2017 naznačuje, že jejich gigantismus přišel později, možná před třemi miliony let, protože kořist se stala pevněji nabalenou, ale šplhavější - výsledek intenzivních výživných výkyvů. jídelní styl upřednostňoval velryby, které dokázaly krmit potravu a byly dostatečně objemné, aby mohly cestovat daleko mezi náplasti - velryby baleenské rostly, aby splnily tuto výzvu.
Odhadovaný čas příjezdu baleenů je velryb, kde končí společná půda mezi vědci. Jen málo souhlasí, říká Werth, o krocích, kterými se vyvíjel filtrační systém ve velrybách, jak se krmí střední formy (pravděpodobně podle sání, podle nejnovějšího fosilního nálezu), „nebo dokonce, jak [baleen] pracuje se silami a toky moře."
Ale zatímco některé z velryb 'hluboké minulosti i nadále matoucí, vědci dnes objevili neočekávaný zdroj jasnosti, podrobnou mapu pokladů skryté uvnitř baleen. Informace spojené s keratinem, buď v proteinu, nebo vedle něj, obsahují chemická časová razítka a údaje o zdraví, pohybu a reprodukci velryb. "Je to, jako by tato zvířata vedla denní deník, a najednou uvidíme, co psali, " říká endokrinolog Kathleen Hunt ze Severní Arizonské univerzity. A vyprávění, které se odehrává v baleenu, by mohlo informovat o zachování velryb zcela novými způsoby.
Jak velryby udělaly skok z používání zubů na baleen? Vědci z muzeí Victoria a Monash University v Austrálii vám s pomocí Alfreda, 25 milionů let staré fosilní velryby, přinesou nejnovější vědu.
Werthova laboratoř na Hampden-Sydney College ve Virginii, kde studuje hydromechaniku baleenu, voní trochu velrybí. Baleen je všude: dlouhé, vyschlé lamely leží na policích; chvění vysokých, úzkých talířů zabalených do plastu, jejich gumovité konce namočené do konzervačních prostředků, nakloněné v rohu. A pak je tu 160 kg čerstvého balenu v těsně uzavřených sudech v hale, právě přišlo od spolupracovníků na Aljašce.
Starý baleen se štěpí jako nehty, což odhaluje jeho strukturu: každá zakřivená deska je dvě ploché keratinové vrstvy s řadami tubulů, jako miniaturní svitky pevně válcovaného obědového masa, vložené mezi. Masivní jazyk velryby a její kořist mytí dovnitř a ven opotřebovávají materiál a uvolňují tak trochu okraje na okrajích - co Aristoteles porovnává s „štětinami prasat“. Hrubost těchto vláken, stejně jako velikost, tvar a počet baleen talíře, záleží na druhu, a to je to chlupaté věci, které odděluje jídlo od každého ústa mořské vody.
Filtrační krmení možná poskytlo mystikům cestu vpřed miliony let, ale oceány dnes prochází rychlými změnami, zejména v regionech, které byly kdysi chockablocky s mořským ledem. Werth říká, že „by to mohlo mít strašné účinky i na nej adaptivnější mořská zvířata“.
Vezměme velrybu úklonu. Elegantní černý savec s náplastí bílé duše, původem z nejchladnějších vod Země, je ve středu změny životního prostředí. Celý svůj život tráví v Arktidě a sezónně se pohybuje s okrajem ledové vrstvy, když se tvoří a ustupuje. Krmítka se živí téměř dvěma tunami čerstvého zooplanktonu denně, velké, až 18 metrů, a žijí dlouho, až 100 let - možná nejdelší ze všech moderních savců.
Pro výzkumníka balonů je tento druh čisté zlato. Má více a delší baleen talíře (až 350 na stranu na čtyři metry za kus) než kterákoli jiná velryba, včetně gargantuánské modři. Mnoho domorodých Aljašců, kteří legálně loví lukostřelce, bude sdílet balon s vědci, tedy Werthovy sudy v hale. Velrybí prameny poskytují další zdroj. Starší vzorky, které se vracejí k lovu velrybářských výprav v polovině 18. století, shromažďují prach ve skříních muzea a soukromých sbírkách, zralé ke studiu.
Kathleen Hunt, stejně jako Werth, využívá tohoto zdroje. Nakonec chce vědět, jak se úklony vyrovnávají s rostoucím dopadem člověka na jejich životní prostředí. Tající led otevírá Arktidu většímu lodnímu provozu, seismickému průzkumu, vývoji ropy a plynu a rybolovu. U mořských savců to znamená více stávek lodí, více zapletení do rybářských sítí a více hluku. "Jsou vystresovaní?" Ovlivňuje jejich reprodukci lidská činnost? “Ptá se. Nikdo neví.
Výzkumník přišel v baleen jako zdroj dat v zoufalství. Věděla, že hormony dokážou odpovědět na mnoho jejích otázek, ale velryby se notoricky obtížně studují, mnohem méně vzorků. "Nikdy se nemůžeš opravdu chytit svého zvířete, " říká Hunt. "Neexistuje žádná zklidňující velryba nebo její vrácení zpět do laboratoře."
Modré velryby, největší zvířata na Zemi, používají svůj baleen k živení některými nejmenšími oceánskými zvířaty. Toto záběry z dronů v akci byly zajaty Oregonskou státní univerzitou. Video od GEMM Lab, Oregonská státní univerzita
Člověk může, pokud je extrémně motivovaný a ještě více trpělivý, sbírat výkaly, vzorky kůže a tuků a dokonce i dýchací páry z nafukovacího otvoru velryby. Tyto nabídky však nabízejí pouze snímky jednoho bodu v čase. Hunt chtěl širší pokrytí. Ušní zátky do uší ukládají přírůstková data, ale nejsou příliš přesná a zátky je obtížné extrahovat neporušené z lebky, takže zásoby jsou omezené.
Poté, co Hunt „[poskvrnil] hovno a ranou“ asi 13 let, navrhl kolega baleen. Vlasy, kopyty, rohy, nehty a další struktury obratlovců, které jsou také vyrobeny z keratinu, koneckonců uchovávají všechny druhy informací, včetně endokrinních dat z mnoha žláz, které hormony posílají tělem.
Ukázalo se, že baleen domy stejné informace, a to může být získána z vyvrtaných, prášek vzorků. Protože talíře rostou po celý život zvířete, neustále zachycují hormonální signály - z nadledvinek, pohlavních žláz a štítné žlázy. "Můžeme získat data nejen z nové části [baleen], ale z kousku, který se chřestil pod mořem už tucet nebo více let, " říká Hunt. Deska eroduje na jednom konci, zatímco roste na druhém, takže představuje plátek života - někdy i za 15 let.
Hunt se hodně soustředil na rozmnožování velryb studiem baleenu ze dvou ženských velryb severního Atlantiku, Stumpy a Staccato, které vědci pozorovali od Nové Anglie od 70. let. Dobrá část životní historie velryb, včetně otelujících úspěchů, byla dobře zdokumentována a umožnila Huntovi vytvořit pro každou z nich časovou osu - až do smrti (oba zemřeli na údery lodí, z nichž jeden byl v té době těhotný). Protože vědci vypočítali přibližnou míru růstu baleenu - tolik času na centimetr -, mohl Hunt zarovnat hormonální data extrahovaná z baleenu se zkušenostmi velryby v té době svého života, což naznačuje důležité korelace.
"Věci, jako jsou cykly estrusů a věk sexuální zralosti, míry těhotenství, jsou pro vědce opravdu černou skříňkou, " říká Hunt, ale nyní s baleenem je možné je rozluštit. Objevila jasné vzorce progesteronu (je to „křičící“ v těhotenství), které se podílí na vzestupech a poklesech kortizolu stresového hormonu. Navíc říká, že hormony štítné žlázy by mohly odhalit, pokud zvíře hladoví (velryby mohou „snížit“ svůj metabolismus, aby šetřily energii), zatímco u alfosteronu, který se používá k ochraně vody, se ukazuje, že příznak stresu u ostatních zvířat je známkou stresu tak může signalizovat totéž u velryb.
Hunt věří, že takové informace, které lze překrýt údaji o životním prostředí, jako jsou teploty moře, otevřou portál o složitějších tajemstvích. „Proč se samice v této oblasti chovají, ale v této oblasti?“ Ptá se jako příklad. "Je to nutriční problém?" Ztrácí ženy telat, nebo jen neotěhotní? “Správná kombinace datových bodů by mohla poskytnout odpovědi.
Kromě toho by například nalezení korelace mezi změnami stresových hormonů a reprodukčním úspěchem mohlo být pro tvorbu politik skutečně užitečné, říká. A na celkovém obrázku jsou důsledky změny klimatu. "To je, samozřejmě, hořící otázka, " říká Hunt, a zatím vědci netuší, jaké budou mít tyto účinky pro velryby. Možná, jak se kořist velryby mění v reakci na rostoucí teploty oceánů, biologové uvidí ve velrybách nutriční stres související se změnou nebo snížením množství potravy. Hunt předpokládá, že takový účinek by mohl být škádlen z štítné žlázy a dalších dat.
Zdá se, že to, co začal Hunt, je připraveno v blízké budoucnosti otevřít víčka na mnoha černých bednách.
Mezitím hormony nejsou jediným chemickým pokladem uvězněným v baleen. Stejně jako Hunt i Alyson Fleming z Smithsonianovy instituce získává z úst velryb jinak neviditelná data.
Biologický oceánograf zpracoval ve svých studiích stabilních izotopů stovky vzorků baleenů - prvků včetně uhlíku a dusíku s předvídatelnými „podpisy“ souvisejícími s jejich hmotností. Jedna forma uhlíku má například více neutronů než druhá, a proto je těžší a reaguje odlišně v chemických a fyzikálních procesech. Pro Fleming je užitečné, že tyto prvky mohou působit jako indikátory různých aspektů životního prostředí, včetně migrující velryby, její zeměpisné polohy a trofické úrovně (pozice na potravinové síti) toho, co velryba jedla.
Vezměte bowheads. Tyto velryby migrují sezónně mezi Beaufortem a Beringovým mořem a ty oceány a zvířata v nich žijící jsou izotopicky odlišná. To je částečně proto, že Beaufort dostává sladkou vodu z říčních systémů a sladká voda má zvláštní izotopický podpis, který se objevuje v euphausiidech, jako je krill, a copepodech, které podporuje.
Velryby, které živí tyto druhy kořisti, používají kyslík, uhlík a dusík k vytváření kostí a baleenů. A naštěstí poměry těchto prvků odrážejí oceán, do kterého se velryby živí v době růstu. Vzorkování po celé délce baleenem s hmotnostní spektrometrií odhaluje izotopové markery v průběhu času, včetně přechodu z jednoho oceánu do druhého. Protože vědci znají obecné načasování migrací mezi těmito oceány a mohou použít, že spolu s údaji o izotopech mohou měřit rychlost růstu baleenů, talíře nabízejí jakousi časově orazítkovanou mapu velryby, včetně místa, kde se může živit cesta.
Konkrétněji Fleming vysvětluje, že poměry uhlíkových izotopů lze korelovat jak s množstvím, tak s mírou růstu fytoplanktonu - unášeným fotosyntetickým životem na základně mořského potravinového řetězce. „Je to jeden hrubý způsob, jak posoudit, jak velká je produktivita“ - což se nakonec promítá do energie dostupné velrybím na krmení filtrem.
Některé z Flemingových prací by mohly jednoduše naznačit, které druhy jsou nejvíce ohroženy změnami životního prostředí, říká. "Dříve jsme provedli projekt keporkaků, pomocí vzorků kůže, při pohledu na 20 let hledání potravy mimo Kalifornii. Zjistili jsme, že tato zvířata byla velmi flexibilní - v závislosti na tom, co bylo hojné, vyměnili kořist. “Keporkaky mohou být vynalézavé, říká, „ ale co bowheads? Baleen může na to odpovědět, “dává manažerům nástroj, který jim umožní rozhodnout, kam své úsilí zaměřit.
Nakonec, Fleming, Hunt a další badatelé mohou být schopni prodloužit své časové osy v obou směrech. Na jednom konci jsou čerstvé vzorky ze spletitých a legálně lovených velryb, které nabízejí moderní pohled na životy velryb. Druhý konec spočívá v baleen starých: materiál byl používán již v 1500s v šperky, krabice, hřebeny, boty a další produkty. "Snažíme se použít nejméně cenné vzorky, než se pustíme do vzácných věcí, a zatím nevíme, jestli se hormony a další chemikálie tak dlouho vydrží, " říká Hunt. "Ale je to moje naděje, že to vše spojím, pozoruji trendy v baleenech po velmi dlouhou dobu."
Výzkum založený na Baleenu je v jeho počátcích. Jiní vědci informovali o překrývání potravy mezi druhy (je užitečné vědět, zda zvířata soutěží o stejnou kořist, zejména pokud tato kořist klesá) a expozici rtuti, a množství informací se neustále rozšiřuje. Je zřejmé, že spolupráce s dalšími sběrateli dat - překrývajícími osobní, fyzické a environmentální údaje ze života velryby - má obrovský potenciál pro zachování. Vědci tvrdí, že do této zvláštní anatomie je vtlačen velmi velký obraz, včetně složitých souvislostí mezi produktivitou ekosystému, stresem, reprodukcí a dokonce i lidskou stopou v těchto vzdálených stanovištích.
Vědci doufají, že budování časových os a hledání odkazů může nakonec informovat manažery divočiny a tvůrce politik. Je to bitva do kopce, protože řada druhů velryb se nikdy nevzpamatovala z historického porážky velryb komerčních - Antarktické modré velryby pro jednoho drží jen jedno procento úrovní před exploatací. Ale druhy nejsou všechny na stejné lodi. Podle Mezinárodní unie pro ochranu přírody, ačkoli jsou velryby severního Atlantiku a severního Pacifiku ohroženy, některé populace čelenek luční, velryby jižní a šedé velryby jsou považovány za „nejméně znepokojivé“.
Prozatím stejně. Dnešní nepřátelé velryb se množí rychleji, než je možné shromáždit údaje o jejich životech. Stávky lodí a zapletená lovná zařízení jsou běžným nepřítelem číslo jedna. Ochránci přírody se také starají o hluk, teploty oteplování a jeho mnoho následků, vystavení znečištěným vodám a okyselení oceánů. Tyto hrozby, zejména kombinované, lze velmi těžko kvantifikovat.
Ale jak vědci vrtají dále do Baleenovy molekulární pokladny, najdou bezpochyby nové způsoby, jak využít data z minulosti a současnosti k plánování do budoucnosti. Zvláštní úsměv balinéské velryby se ukazuje být plný překvapení.
Související příběhy z časopisu Hakai:
- Život na vraku HMCS Annapolis
- Sub Marine: Věci, které potopíme
- Stefan Drzewiecki, podmořský car
