Relateret indhold
- Jaw-Droping Video viser blåhval, der chowing ned på Krill
- De tidligste balehval suges bogstaveligt
Hvis han kiggede over skulderen lige før den ”store fisk” slukede ham, ville den bibelske Jonas have haft en misundelsesværdig syn. Misundelsesværdig, det vil sige, hvis du er Alex Werth, en jordlukket biolog, der studerer hvalers fodringsanatomi. ”Ah, at være Jonah og se baleen i handling fra et sæde på en hvals tunge, ” siger han.
Baleen er det udstyr, tandhvaler er afhængige af for at filtrere mad fra havet. Hundreder af disse fleksible plader, der er lavet af det strukturelle proteinkeratin, vokser nedad fra en hvals overkæbe, foret som lamellerne af persienner. Montering af pladerne i munden kræver en stor overkæbe, hvilket giver balehvaler en slags omvendt grin.
Foderstrukturen udviklede sig trinvist for ca. 30 millioner år siden, da havene var fulde af tandhvaler, der konkurrerede om begrænset mad. Efter at have udviklet et redskab og smag til andre slags byttedyr, splittede hvalhvaler - kendt samlet som mysticeter - til sidst og divergerede i 12 eller flere arter, herunder blåhvalen, det største dyr nogensinde har levet sammen med pukkelrygder, grå og højre hvaler. Og i det mindste indtil amerikanske kommercielle hvalfangere påbegyndte en kraftig forfølgelse for ca. 200 år siden, gjorde disse relativt passive foderstoffer, der slukker små havdyr ved tonet, bare fint.
”Baleen ændrede alt, ” siger Werth. ”Og alligevel er vores forståelse af aspekter af denne anatomi stadig vævstynd.” Mange forskere er enige om, at filterfodring fandt fodfæste i Oligocene (33, 9 til 23 millioner år siden), da ændringer i sydlige havstrømme bragte massive planktonblomster - en klar ny mad kilde. (Interessant nok startede dyrene ikke som giganter. En ny rapport, der blev offentliggjort i maj 2017, antyder, at deres gigantisme kom senere, måske for tre millioner år siden, da byttedyr blev mere tætpakket, men klodserende - resultatet af intense næringsopbygninger. Dette spisestil begunstigede hvaler, der både kunne binge foder og var klodsede nok til at rejse langt mellem plaster - baldhval voksede op til at imødegå udfordringen.)
Det anslåede tidspunkt for baldhvalenes ankomst er, hvor fælles grund blandt forskere slutter. Få er enige, siger Werth, om de trin, hvorpå filtreringssystemet udviklede sig i hvaler, hvordan mellemformer, der fødes (sandsynligvis ved sugning, ifølge det seneste fossile fund), “eller endda hvordan [baleen] arbejder med kræfter og strømme i hav."
Men selvom nogle af hvalernes dybe fortid fortsætter med at forvirre, har forskere i dag opdaget en uventet kilde til klarhed, et detaljeret skattekort skjult inde i baleen. Oplysninger, der er forbundet med keratin, enten i proteinet eller ved siden af, indeholder kemiske tidsstempler og data om hvalernes sundhed, bevægelser og reproduktion. ”Det er som om disse dyr har ført en dagbog, og pludselig kan vi se, hvad de har skrevet, ” siger endokrinolog Kathleen Hunt fra Northern Arizona University. Og fortællingen, der udspiller sig fra balen, kunne informere hvalbeskyttelse på helt nye måder.
Hvordan sprang hvaler fra at bruge tænder til balle? Forskere fra Museum Victoria og Monash University i Australien med hjælp fra Alfred, en 25 millioner år gammel fossilhval, bringer dig den nyeste videnskab.
Werths laboratorium ved Hampden-Sydney College i Virginia, hvor han studerer baleens hydromekanik, lugter lidt hval. Baleen er overalt: lange, udtørrede lameller ligger på hylderne; en dirrende høje, smalle plader indpakket i plast, deres gummiende ender dyppet i konserveringsmiddel, lænet i hjørnet. Og så er der de 160 kg friske baler i tæt bundede tønder i hallen, lige ankommet fra samarbejdspartnere i Alaska.
Gamle balen splittes som fingernegle, der afslører dens struktur: hver buet plade er to flade keratinlag med rækker med rør, ligesom miniatyrspoler af tætvalset frokostkød, klemt ind imellem. Hvalens enorme tunge og dens bytte, der vaskes ind og ud, skraber materialet og frigør en slags frynser i kanterne - hvad Aristoteles sammenlignede med "svinebusten." Grovheden af disse filamenter, lige som størrelsen, formen og antallet af balenplader, afhænger af arten, og det er disse behårede ting, der adskiller mad fra hver mundfuld havvand.
Fodring af filter har måske givet mysticeterne en vej frem for millioner af år siden, men verdenshavene er under hurtig forandring i dag, især i regioner, der engang var chockablock med havis. Werth siger, at dette "kunne have alvorlige effekter på selv de mest tilpasningsdygtige havdyr."
Overvej buehvalen. Det slanke sorte pattedyr med den hvide sjælelap, der er hjemmehørende i jordens koldeste vand, er i centrum for miljøændringer. Det tilbringer hele sit liv i Arktis og bevæger sig sæsonmæssigt med kanten af pakisen når den dannes og trækker sig tilbage. Efter at have fodret med næsten to ton frisk dyreplankton dagligt, bliver boghovederne store, nogle til 18 meter, og lever længe, opad i 100 år - muligvis den længste af ethvert moderne pattedyr.
For en balenforsker er arten rent guld. Den har flere og længere baleenplader (op til 350 pr. Side i fire meter stykket) end nogen anden hval, inklusive gargantuanblå. Mange oprindelige Alaskaner, der lovligt jager buehoveder, vil dele baleen med forskere, således Werths tønder i hallen. Hvalstrengende netværk er en anden kilde. Ældre prøver, der går tilbage til hvalfangstekspeditioner i midten af 1800-tallet, samler støv i museumsopbevaringsskabe og private samlinger, modne til undersøgelse.
Kathleen Hunt, ligesom Werth, drager fordel af denne ressource. I sidste ende ønsker hun at vide, hvordan bovhoveder takler den voksende menneskelige indvirkning på deres miljø. Smeltende is åbner Arktis for mere skibstrafik, seismisk efterforskning, olie- og gasudvikling og fiskeri. For havpattedyr dette betyder flere skib strejker, flere sammenfiltringer i fiskenet og mere støj. ”Er de stressede? Påvirker menneskelig aktivitet deres reproduktion? ”Spørger hun. Ingen ved.
Forskeren kom af baleen som en datakilde i desperation. Hun vidste, at hormoner kunne svare på mange af hendes spørgsmål, men hvaler er notorisk vanskelige at studere, langt mindre prøve. ”Du kan aldrig rigtig få fat i dit dyr, ” siger Hunt. ”Der er ingen tranquilizing en hval eller få den tilbage til laboratoriet.”
Blåhvaler, de største dyr på Jorden, bruger deres baleen til at fodre på nogle af havets mindste dyr. Dette foderstofoptagelse i drone blev fanget af Oregon State University. Video af GEMM Lab, Oregon State University
Hvis man er ekstremt motiveret og endnu mere tålmodig, kan man opsamle fæces, hud- og spækprøver og endda åndedrætsdamp fra en hvals slaghul. Men disse tilbyder kun snapshots af et enkelt tidspunkt. Hunt ønskede bredere dækning. Ørevokspropper lægger inkrementelle data, men det er ikke meget præcist, og stikkene er svære at udtrække intakte fra en kraniet, så forsyningerne er begrænsede.
Efter jagt "[fløjlet] rundt med bæve og slag" i cirka 13 år foreslog en kollega baleen. Når alt kommer til alt, har hår, hove, horn, negle og andre hvirveldyrstrukturer, der også er lavet af keratin, alle former for information, inklusive endokrine data fra de mange kirtler, der sender hormoner gennem kroppen.
Det viser sig, at baleen huser de samme oplysninger, og det kan udvindes fra udborede, pulveriserede prøver. Da pladerne vokser gennem et dyrs liv, fanger de konstant hormonelle signaler - fra binyrerne, gonaderne og skjoldbruskkirtlen. ”Vi kan hente data ikke kun fra den nye del [af balen], men fra den bit, der har skramlet rundt under havet i et dusin eller flere år, ” siger Hunt. En plade eroderer i den ene ende, når den vokser i den anden, så den repræsenterer en skive af liv - nogle gange 15 år værd.
Hunt indhøstede meget om hvalreproduktion, der studerede balen fra to kvindelige højhvaler i Nordatlanten, Stumpy og Staccato, som forskere havde observeret ud for New England siden 1970'erne. En god del af hvalenes livshistorie, inklusive kalvesucces, var veldokumenteret, så Hunt kunne skabe en tidslinje for hver - helt til døden (begge døde af skibstrejker, en af dem gravid på det tidspunkt). Da forskere har beregnet en omtrentlig væksthastighed for balen - så meget tid per centimeter - kunne Hunt sammensætte hormonelle data, der blev udvundet fra balen, med hvalens oplevelser på det tidspunkt af sit liv, hvilket antyder vigtige sammenhænge.
”Ting som østruscyklusser og alder af seksuel modenhed, graviditetsrater, dette er virkelig en sort kasse for forskere, ” siger Hunt, men nu med baleen kan der være potentiale til at dechiffrere dem. Hun opdagede klare mønstre i progesteron (det er "skrigende højt" under graviditeten), der samarbejder med op- og nedture i stresshormonet cortisol. Derudover, siger hun, kunne skjoldbruskkirtelhormoner afsløre, hvis et dyr sulter (hvaler kan "afvise" deres stofskifte for at spare energi), mens en pigge i aldosteron, der bruges til at spare på vand, i andre dyr vises som et tegn på stress så kan signalere det samme i hvaler.
Hunt mener, at det at åbne en portal om mere komplekse mysterier, hvis man har sådanne oplysninger, som kan overlægges med miljødata såsom havtemperaturer. ”Hvorfor avler kvinder ikke i dette område, men er i det?” Spørger hun som et eksempel. ”Er det et ernæringsmæssigt problem? Mister hunner kalve eller bliver de bare ikke gravide? ”Den rigtige kombination af datapunkter kunne give svar.
Derudover kan det at finde korrelationer mellem ændringer i stresshormoner og reproduktionssucces, for eksempel, “være virkelig nyttigt i beslutningsprocessen, ” siger hun. Og i det store billede er der virkningerne af klimaændringer. ”Det er selvfølgelig et brændende spørgsmål, ” siger Hunt, og indtil videre har videnskabsmænd ingen idé om, hvad disse virkninger vil have for hvaler. Måske når hvalbytte skifter som svar på stigende havtemperaturer, vil biologer se ernæringsspændinger i hvalene relateret til en ændring i eller reduceret mængde mad. Hunt antager, at en sådan effekt kan drilles ud af skjoldbruskkirtlen og andre data.
Hvad Hunt er begyndt ser ud til at være klar til at sprænge lågene på mange sorte kasser i den nærmeste fremtid.
I mellemtiden er hormoner ikke den eneste kemiske skat, der er fanget i baleen. Ligesom Hunt udtrækker Alyson Fleming fra Smithsonian Institution ellers usynlige data fra hvalernes mund.
Den biologiske oceanograf har håndteret hundredvis af balenprøver i sine undersøgelser af stabile isotoper - elementer inklusive kulstof og nitrogen med forudsigelige "underskrifter" relateret til deres masse. Den ene form for kulstof har for eksempel flere neutroner end den anden og er derfor tungere og reagerer forskelligt i kemiske og fysiske processer. Det, der er nyttigt for Fleming, er, at disse elementer kan fungere som sporere efter forskellige aspekter af miljøet, herunder, for en vandrende hval, dens geografiske placering og det trofiske niveau (position i madweben) af, hvad hvalen har spist.
Tag buehoveder. Disse hvaler vandrer sæsonmæssigt mellem Beaufort og Bering Seas, og disse oceaner, og dyrene, der lever i dem, er isotopisk forskellige fra hinanden. Det er delvis fordi Beaufort får frisk vand fra flodsystemer, og ferskvand har en bestemt isotopisk signatur, der dukker op i euphausiiderne, såsom krill, og copepoder, det understøtter.
Hvalerne, der er næret af disse byttearter, bruger ilt, kulstof og nitrogen til at opbygge knogler og baler. Og hjælpsomt afspejler forholdene mellem disse elementer det hav hvalene lever i på væksttidspunktet. Prøveudtagning langs en balenplade med massespektrometri afslører isotopmarkørerne over tid, herunder overgangen fra et hav til et andet. Fordi forskere kender den generelle timing af migrationerne mellem disse oceaner og kan bruge det sammen med isotopdata til at måle baleens væksthastighed, tilbyder pladerne et slags tidsstemplet kort over en hval tur, herunder hvor det holder sig at fodre langs vejen.
Mere specifikt forklarer Fleming, at forholdet mellem kulstofisotop kan korreleres med både mængde og væksthastighed af planteplankton - det drivende fotosyntetiske liv i bunden af den marine fødekæde. ”Så dette er en grov måde at vurdere, hvor meget produktivitet der er” - som omsider omsættes til energi til rådighed til filterfødende hvaler.
Nogle af Flemings arbejde kunne ganske enkelt antyde, hvilke arter der er mest truet af miljøændringer, siger hun. ”Tidligere har vi lavet et pukkelrygde-projekt, hvor vi brugte hudprøver, og så på 20 års fodering ud for Californien. Det, vi fandt ud af, var, at disse dyr var meget fleksible - de skiftede bytte afhængigt af hvad der var rigelige. ”Pukkelrygder kan være besværlige, siger hun, ” men hvad med buehoveder? Balen kan hjælpe med at besvare det, ”giver ledere et værktøj til at beslutte, hvor de skal fokusere deres indsats.
Til sidst kan Fleming, Hunt og andre baleenforskere muligvis udvide deres tidslinjer i begge retninger. I den ene ende er der friske prøver fra strandede og lovligt jagede hvaler, der tilbyder et moderne tag på hvaler. Den anden ende ligger i gamle baleen: materialet blev brugt så tidligt som 1500-tallet i smykker, kasser, kamme, skohorn og andre produkter. ”Vi forsøger at bruge de mindst værdifulde prøver, før vi graver ned i de sjældne ting, og vi ved endnu ikke, om hormoner og andre kemikalier vil have holdt så længe, ” siger Hunt. ”Men det er mit håb at bringe det hele sammen, for at observere tendenser i balle over en meget lang periode.”
Baleen-baseret forskning er i de tidlige dage. Andre forskere har rapporteret om diætoverlapningen mellem arter (det er nyttigt at vide, om dyr konkurrerer om det samme bytte, især hvis dette bytte falder) og eksponering for kviksølv, og informationspuljen udvides fortsat. Det er klart, at samarbejde med andre dataindsamlere - overlægning af personlige, fysiske og miljømæssige data fra en hvals liv - har et enormt potentiale for bevaring. Der er et meget stort billede, der er klemt ind i denne særegne anatomi, siger forskerne, herunder de komplekse forbindelser mellem økosystemproduktivitet, stress, reproduktion og endda det menneskelige fodaftryk i disse fjerne levesteder.
Forskere håber, at opbygning af tidslinjer og finde links i sidste ende kan informere dyrelivsledere og politikere. Det er en op ad bakke, da et antal hvalarter, der aldrig er kommet sig efter kommerciel hvalfangsts historiske slagtning - Antarktis blåhval, for en, besidder kun en procent af niveauet for udnyttelse. Men arter er ikke alle i samme båd. I henhold til International Union for Conservation of Nature, selv om højre hvaler i Nordatlanten og Nord-Stillehavet er truede, betragtes nogle bestande af bovhoveder, sydlige højre hvaler og gråhvaler som "mindst bekymrede."
For nu, alligevel. Dagens fjender til hvaler formerer sig hurtigere, end dataene om deres liv kan samles. Skibs strejker og fiskeredskaber er almindelig fjende nummer et. Konserveringsfolk bekymrer sig også om støj, opvarmningstemperaturer og dens mange forgreninger, udsættelse for forurenede farvande og forsuring af havet. Disse trusler, især kombineret, er ekstremt svære at kvantificere.
Men når forskere borer yderligere ind i baleens molekylære skattekammer, vil de uden tvivl finde nye måder at bruge data fra fortiden og nutiden til at planlægge for fremtiden. Balehvalens særegne grin viser sig at være fuld af overraskelser.
Relaterede historier fra Hakai Magazine:
- Livet ombord på vraget af HMCS Annapolis
- Sub Marine: De ting, vi synker
- Stefan Drzewiecki, ubåd tsar
