Dagens hvaler er kæmpe, men hvorfor er de ikke kram?

Vi lever i en tid med giganter. Det lyder måske underligt i betragtning af manglen på enorme dinosaurier eller gigantiske jordludder, der triller rundt. Men det er sandt: Den blå hval, Balaenoptera musculus, er det største dyr, der nogensinde har levet, strækker sig over 100 fod langt og vejer omkring 100 tons. Og denne kæmpe er ikke noget beslag fra en gammel epoke.

Relateret indhold

• Hvorfor blev hvaler så massiv?
• Hvor stort kan et landdyr blive?

Dagens enorme hvaler er resultatet af en relativt nylig evolutionær vækstspurt.

Det er let at tage mange hvaler ud for givet, men set fra en evolutionær videnskabsperspektiv virker det faktum, at de udviklede sig til at være så gargantuansk, temmelig usandsynligt. Nicholas Pyenson, kurator for fossile havpattedyr ved Smithsonian's National Museum of Natural History, har fulgt den lange hale af hvaludvikling i årtier, fra ørkener fyldt med knogler til selve havet.

En del af historien i hans nye bog, Spionere på hvaler, dokumenterer, hvordan dagens havgiganter blev så kæmpe de er.

”Hvaler har en geologisk historie, der spænder over 50 millioner år, ” siger Pyenson, ”men de nåede virkelig ikke titanstørrelser før de sidste par millioner år.” Det, vi kender til hvaleres fossile baghistorie, gør hvaler over 200.000 pund - som i dag blå, finn, buehoved og højre hvaler - relativt nye. Så hvordan skete dette?

Først og fremmest er det ikke, som om kun en hvalafstamning blev stor på en ligetil måde. ”Vi ved fra at se på stamtræet til store hvaler, at mange forskellige afstamninger når ekstreme størrelser uafhængigt, ” siger Pyenson. Men der er et mønster i, når disse forskellige hvaler blev større. Ekstremt store hvaler udviklede sig i de sidste 4, 5 millioner år, der faldt sammen med istiden og ebben.

Istidens forhold var en velsignelse for at filtrere hvalfanger, hvilket betyder, at fremkomsten af ​​en istid generelt indbød en vækstspurt. "Boosten fra næringsafrenning langs kysterne giver hyperabundant bytte i varmere årstider, " siger Pyenson, "hvilket er noget, vi ser i dag ved Alaska, Californien eller Maine." Dette tilbød ikke kun et smorgasbord til hvaler, men gav også hvaler en grund til at migrere lange afstande for at drage fordel af den sæsonbestemte formue. ”Istidens hav gjorde store hvaler endnu større.”

Lyt til denne episode af Sidedoor, Smithsonian-podcasten, der tager et dybt dyk ned i den engang aggressivt jagede og troede at være næsten uddød, gråhval. De har reboundet til at blive en af ​​Nord-Stillehavets mest rigelige hvalarter. Hvad ændrede sig?

Efterhånden som de voksede i størrelse, blev hvalbenene mere porøse. Her et 1885-billede af Joseph Palmer's halvstøbning og skelet af en pukkelhval, kort efter at det blev installeret i Nationalmuseet (nu Arts and Industries-bygningen). (Smithsonian Institution Archive)

Bortset fra havforandringerne, der forekom under Pliocen og Pleistocen, gjorde det muligt at leve i det marine område nogle hvaler nå størrelser, der var uhørt for landdyr. ”Fuldt vandlevende dyr lever i et næsten neutralt livende miljø, ” siger Mont Sinai-anatomist Joy Reidenberg, ”så deres vægt er irrelevant.” Derfor er en hval langt tungere end en dinosaur i samme størrelse; Supersaurus, anslået til omtrent samme længde som den største blåhval, vejer mindre end halvdelen så meget. Det er også grunden til, at strandede hvaler hurtigt befinder sig i fare: På land beskadiger en hvals hovedpart deres muskler og frigiver farlige mængder af et protein kaldet myoglobin, der kan forårsage, at deres nyrer svigter.

Alligevel betyder det ikke, at anatomisk går der noget i havet. ”Du kan forestille dig, at hvaler simpelthen kunne udvikle sig større og større størrelser uden begrænsning, " siger Pyenson, "men der er mange faktiske forhold i deres liv, der udgør biologiske grænser.”

Reidenberg siger tidligt, at de amfibiske pattedyr, der gik forud for dagens hvaler, tilbragte deres tid mellem kysten og lavt vand. De havde brug for tætte knogler for at fungere som ballast for at hjælpe dem med at holde dem neutralt flydende og også støtte sig selv, mens de er på land.

Efterhånden som hvaler blev mere akvatiske og opnåede enorme størrelser, vendte mønsteret sig imidlertid om. Reidenberg, moderne hvaler, siger: ”har porøse knogler, der kombineret med fedtaflejringer gør dem lettere.” Dette hjælper hvaler med at forblive på overfladen og indånde luft, og, ifølge Reidenberg, er balancen mellem tunge og lette organer inden i hvaler tillader dem at ændre hvor opdrivende de er ved at udvide eller samle luftrum i organer som lungerne og strubehovedet. Når hvaler blæser luft (og snørr) ud af deres hulhuller, kontrollerer de deres opdrift.

Disse nylige, ekstreme tilpasninger rejser et spørgsmål om, hvordan hvaler kan fortsætte med at ændre sig. Kan de store hvaler nogensinde stadig svømme havet i dag, kunne kæmpehvaler blive endnu større?

Mens det er spændende at tænke på endnu større leviathaner, er der et par ting, der forhindrer hvaler i at være mere massiv. Hvaler indånder luft, ligesom deres amfibiske forfædre gjorde tilbage i eocenet, hvilket gør deres lunger til kritisk hardware for dyr, der har at gøre med store forskelle i havtrykket. Men der er grænser for, hvor effektivt åndedrætssystemer kan give tilstrækkeligt ilt til større og større kroppe, bemærker Pyenson, "og det kan være en af ​​grundene til, at der ikke er, for eksempel, 300 fodlange hvaler i verdenshavene i dag."

Fysik i akvatisk liv kommer også i spil. Hvaler har strømlinede kroppe for at hjælpe med at reducere træk (kraften, der modstår en hvals bevægelse gennem vandet), men der er ingen måde at fjerne det helt på. Og fodringsmetoderne for de største hvaler - der slukker enorme mundfulde små småskaller ud af vandet - fungerer kun, hvis hvaler er i stand til at overvinde dette problem, da de bogstaveligt talt trækker deres kæber gennem vandet.

En undersøgelse fra 2012 af denne fodringsadfærd fandt, at balehvaler ud over længder på 110 fod ikke ville være i stand til at overvinde trækket for at lukke munden hurtigt nok til at fange flygtende bytte. ”De største hvaler, der nogensinde er målt på 109 fod, skubber den teoretiske grænse for de største hvalfangrende hvaler, der kan eksistere.” Med andre ord hvaler vil sandsynligvis ikke være i stand til at blive meget større uden en revision af måden største arter foder.

Spionering på hvaler: fortiden, nutiden og fremtiden for jordens mest fantastiske skabninger

Et dykke ned i hvaleres hemmelige liv, fra deres evolutionære fortid til nutidens banebrydende videnskab.

Købe

Menneskelig historie har også spillet en rolle. ”Industriel hvalfangst tilføjede et andet selektivt pres på hvalpopulationerne, ” siger Reidenberg. Han tilføjer, at både moderne og historiske hvalfangere regelmæssigt har målrettet mod de største hvaler, de kunne finde, hvilket betyder, at "mindre hvaler, der kunne reproducere sig i en mindre størrelse, blev kunstigt valgt [til]." Jagthvaler kan have skrumpet de hvalbestande, der formåede at overleve, og for langsomt reproducerende arter kan selv begrænset hvalfangst stadig have dramatiske virkninger.

Hvad fremtiden har for hvaler, afhænger så - som med så meget af vores planet - meget af vores, hvordan vores art beslutter at handle.

Livet på jorden står over for en stor udryddelseskrise, og, peger Pyenson på, peger forskning på udryddelsesrisikofaktorer hos pattedyr ofte på stor kropsstørrelse som et ansvar. Dette er lige så sandt for hvaler som for elefanter og længe mistede arter som wombats på størrelse med små biler. Den højre hval i Nordatlanten når for eksempel over 50 fod i længden og er en af ​​de mest truede hvaler på planeten.

Hvordan dette spiller ud for andre hvaler er usikkert, men Pyenson bemærker, at der er masser af risici ud over hvalfangsten. ”Hundrede tusinder dør af nettoforviklinger, bifangst af fiskeri, forgiftning fra forurening eller af strejke, ” siger Pyenson, hvilket ikke skal nævnes de uanstændige niveauer af mikroplastforurening i oceanerne. Hvordan den enorme mængde plastik affald påvirker sundheden hos filterfødende hvaler er ukendt, siger Pyenson, og det er bekymrende, da forskere forsøger at slå udryddelse.

Nogle giganter har formået at hoppe tilbage, f.eks. Pukkelrygger og vestkystgråhvaler. Men de trusler, der er forbundet med mange hvaler - fra den lille, meget umættede vaquita til blåhvalen i sig selv - kræver, at forskere grave gennem forstenede boneyards såvel som at sile havene for bedre at forstå, hvordan man redder hvaler i ustabile oceaner. Fossiler har vist, når hvaler blev store, og biologi har afsløret, hvordan de har sat den øvre grænse for dyrestørrelse, men de fremtidige havers fantastiske hvaler vil kun eksistere, hvis vi gør en indsats for at redde dem nu.