זיפים של בייתן של לוויתן חושפים את סיפור חייה

תוכן קשור

• וידיאו מפילת לסת מציגה לווייתן כחול שנרדף על קריל
• לווייתני הבליין הקדומים ביותר נשאבו מילולית

לו היה מביט בכתפו רגע לפני ש"הדג הגדול "בלע אותו, יונה המקראית הייתה מקבלת נוף מעורר קנאה. מעורר קנאה, כלומר, אם אתה אלכס ורט, ביולוג נעול אדמות שחוקר את האנטומיה של הזנת לוויתנים. "אה, להיות יונה ולראות ביילין בפעולה ממושב על לשונו של לוויתן", הוא אומר.

ביילין הוא המנגנון שהלוויתנים נטולי השיניים מסתמכים על סינון מזון מהים. מאות הצלחות הגמישות הללו, העשויות מקרטין החלבוני המבני, צומחות כלפי מטה מהלסתו העליונה של לוויתן, מסודרות כמו לוחות תריסים ונציאנים. החדרת הלוחות לפה דורשת לסת עליונה גדולה, נותנת לווייתני הבליין מעין חיוך הפוך.

מבנה ההאכלה התפתח צעד צעד לפני כשלושים מיליון שנה כאשר האוקיינוסים היו מלאים בלוויתנים שיניים שהתמודדו על מזון מוגבל. לאחר שפיתח כלי וטעם לסוגי טרף אחרים, לווייתני הבליין - הידועים ביחד כ- mysticetes - התפצלו בסופו של דבר והתפזרו ל -12 מינים או יותר, כולל הלווייתן הכחול, החיה הגדולה ביותר שאי פעם חיה, יחד עם גיבנים, אפורים, ו לוויתנים ימניים. ולפחות עד שהלוויתנים מסחריים אמריקאים החלו במרדף כבד לפני כ -200 שנה, האכילים הפסיביים יחסית האלה שגמלים את בעלי החיים הימיים הקטנים בטון, הסתדרו יפה.

"ביילין שינה הכל", אומר ורט. "ובכל זאת ההבנה שלנו בהיבטים של אנטומיה זו עדיין דקה ברקמות." מדענים רבים מסכימים כי הזנת המסננים מצאה את הרגליים באוליגוקן (לפני 33.9 עד 23 מיליון שנה) כששינויים בזרמי האוקיאנוס הדרומי הביאו לפריחת פלנקטון מסיבית - מזון חדש ומוכן מקור. (מעניין לציין כי החיות לא התחילו כענקים. דוח חדש שפורסם במאי 2017 מצביע על כך שהגיגנטיות שלהם הגיעה מאוחר יותר, אולי לפני שלושה מיליון שנה, כאשר הטרף היה צפוף יותר אך טלאי יותר - תוצאה של התהוות מזין עזים. סגנון האוכל העדיף לוויתנים שיכולים להאכיל וגם היו מגושמים מספיק כדי לנסוע רחוק בין טלאים - לווייתני הבליין צמחו לעמוד באתגר.)

הזמן המשוער של הגעתם של לווייתני הלחן הוא המקום בו מסתיימת קרקע משותפת בקרב מדענים. מעטים מסכימים, אומר ורט, על הצעדים שבהם התפתחה מערכת הסינון בלוויתנים, כיצד צורות ביניים ניזונות (ככל הנראה באמצעות יניקה, על פי הממצאים המאובנים האחרונים), "או אפילו כיצד [ביילין] עובד עם הכוחות והזרמים של ים. "

אך בעוד שחלקם מעברו העמוק של הלווייתנים ממשיך להיות מבולבל, מדענים גילו כיום מקור לא ברור של בהירות, מפת אוצרות מפורטת החבויה בתוך ביילין. מידע הקשור לקרטין, בחלבון או לצידו, מכיל חותמות זמן כימיות ונתונים על בריאותם, תנועותיהם ורבייתם של לוויתנים. "זה כאילו שהחיות האלה מנהלות יומן יומי, ופתאום נוכל לראות מה הן כתבו, " אומרת האנדוקרינולוגית קתלין האנט מאוניברסיטת צפון אריזונה. והנרטיב שנפרש מהבלחן יכול היה להודיע ​​על שימור הלווייתנים בדרכים חדשות לחלוטין.

כיצד הצליחו הלווייתנים לקפוץ משימוש בשיניים לבלחן? חוקרים ממוזיאונים אוניברסיטת ויקטוריה ומונאש באוסטרליה, בעזרת אלפרד, לוויתן מאובן בן 25 מיליון שנה, מביאים לכם את המדע האחרון.

במעבדה של וורת 'במכללת המפדן-סידני בוירג'יניה, שם הוא לומד את ההידרומכניקה של ביילין, מריח מעט לוויילי. ביילין נמצא בכל מקום: לוחות ארוכים ומיובשים שוכבים על המדפים; רטט של צלחות גבוהות וצרות עטופות בניילון, קצות הגומיה שלהן טובלים בחומר משמר, רוכן בפינה. ואז יש את 160 קילוגרם הבאלין הטרי בחביות בעלות מכסה חזק באולם, זה עתה הגיעו ממשתפי פעולה באלסקה.

ביילין ישן מתפצל כמו ציפורניים, החושף את מבנהו: כל צלחת מעוקלת היא שתי שכבות קרטין שטוחות עם שורות של צינורות, כמו סלילים מיניאטוריים של בשר ארוחת צהריים מגולגל בחוזקה, דבוקים בין שניהם. לשונו המסיבית של הלוויתן וטרפו שוטפים פנימה והחוצה שוחקים את החומר ומשחררים מעין שוליים בקצוות - מה שאריסטו לעומת "זיפי חזיר". הגסות של אותם חוטים, בדיוק כמו הגודל, הצורה והמספר של צלחות ביילין, תלויות במין וזה החומר השעיר הזה שמפריד אוכל מכל פיה של מי ים.

הזנת פילטרים אולי נתנה למיסטיקנים דרך קדימה לפני מיליוני שנים, אך האוקיינוסים עוברים שינוי מהיר כיום, במיוחד באזורים שפעם היו נעורים עם קרח ים. ורת 'אומר כי הדבר יכול "להשפיע אפילו על בעלי החיים הימיים ההסתגלותיים ביותר."

קחו בחשבון את לווייתן הראשה. היונק השחור החלקלק עם כתם הנשמה הלבן, יליד המים הצוננים ביותר בכדור הארץ, הוא במרכז השינוי הסביבתי. היא מבלה את כל חייה בתוך האזור הארקטי, נעה עונתית עם שפת קרח החפיסה כשהוא מתהווה ונסוג. ראש האכלה כמעט שני טונות של זואופלנקטון טרי, גדלים גדולים, חלקם עד 18 מטרים, וחיים ארוכים, למעלה ממאה שנה - אולי הארוך ביותר של כל יונקים מודרניים.

עבור חוקר ביילין, המין הוא זהב טהור. יש לו צלחות ביילין יותר ויותר (עד 350 לכל צד בגודל ארבעה מטרים) מכל לווייתן אחר, כולל הכחול הגרגנטואני. אלקסנים ילידים רבים הצודרים ראש ראשי חרטום באופן חוקי יחלקו בליין עם החוקרים, וכך חביות וורת 'באולם. רשתות גדילי לווייתנים מספקות מקור נוסף. דגימות ישנות יותר, החוזרות למשלחות לווייתנים של אמצע 1800, אוספות אבק בארונות אחסון במוזיאונים ובאוספים פרטיים, בשלים ללימוד.

קתלין האנט, כמו ורט, מנצלת את המשאב הזה. בסופו של דבר היא רוצה לדעת כיצד מתמודדים ראש קשת עם ההשפעה האנושית הגוברת על סביבתם. התכה של קרח פותח את האזור הארקטי לתנועת ספינות יותר, לחקירה סייסמית, פיתוח נפט וגז ודייג. עבור יונקים ימיים זה מתורגם ליותר שביתות ספינות, יותר הסתבכויות ברשתות דיג ויותר רעש. "הם לחוצים? האם פעילות אנושית משפיעה על ההתרבות שלהם? "היא שואלת. אף אחד לא יודע.

החוקר הגיע על ידי ביילין כמקור נתונים בייאוש. היא ידעה שהורמונים יכולים לענות על רבות משאלותיה, אך לווייתנים קשה מאוד ללימוד, מדגם הרבה פחות. "אתה אף פעם לא יכול באמת להשיג את החיה שלך", אומר האנט. "אין להרגיע לוויתן ולא להחזיר אותו למעבדה."

לוויתנים כחולים, בעלי החיים הגדולים ביותר בכדור הארץ, משתמשים בבאלין שלהם כדי להאכיל בכמה מבעלי החיים הקטנים ביותר באוקיינוס. קטעי מזלט זה-בפעולה נלכדו על ידי אוניברסיטת אורגון. וידאו על ידי מעבדת GEMM, אוניברסיטת אורגון

אפשר, אם הם בעלי מוטיבציה רבה וסבלנית עוד יותר, לאסוף צואה, דגימות עור ושיפות, ואפילו אדי נשימה מבור המכה של לוויתן. אך אלה מציעים רק תמונות של נקודת זמן אחת. האנט רצה כיסוי רחב יותר. תקעי שעוות אוזניים מניחים נתונים מצטברים אך הם לא מדויקים במיוחד, והתקעים קשים להוציא שלם מגולגולת, כך שהאספקה ​​מוגבלת.

אחרי האנט "[התהפך] עם קקי ומכה" במשך כ -13 שנים, הציע עמית את ביילין. אחרי הכל, שיער, פרסות, קרניים, ציפורניים ומבנים אחרים של חוליות העשויות גם הם מקרטין, מחזיקים בכל מיני מידע, כולל נתונים אנדוקריניים מהבלוטות הרבות המעבירות הורמונים בגוף.

מתברר, ביילין מכיל את אותו מידע, וניתן לחלץ אותו מדגימות קדושות ומפורקות. מכיוון שהצלחות גדלות לאורך חיי חיה, הן לוכדות ללא הפסקה אותות הורמונליים - מבלוטת יותרת הכליה, הגונדות והבלוטת התריס. "אנו יכולים לקבל נתונים לא רק מהחלק החדש [של הבאלין], אלא מהקטע שקשקש מתחת לפני הים תריסר שנים ויותר, " אומר האנט. צלחת נשחקת בקצה האחד ככל שהיא גדלה בקצה השני, כך שהיא מייצגת נתח חיים - לפעמים שווה 15 שנה.

האנט גילה הרבה על רביית הלווייתנים בחקר ביילנים משתי לווייתני ימין צפון אטלנטיים, סטאמפי וסטקאטו, שמדענים התבוננו מחוץ לניו אינגלנד מאז שנות השבעים. חלק ניכר מההיסטוריה של חיי הלוויתנים, כולל הצלחות שוקלות, תועדו היטב, ואיפשרו להאנט ליצור ציר זמן לכל אחד מהם - כל הדרך למוות (שניהם מתו מכיתות ספינות, אחת מהן בהריון באותה תקופה). מכיוון שמדענים חישבו קצב גידול משוער עבור ביילין - כל כך הרבה זמן לסנטימטר - האנט יכול היה לשלב נתונים הורמונליים שחולצו מהבלחן עם חוויות הלוויתן באותה תקופה של חייו, מה שמציע קשרים חשובים.

"דברים כמו מחזורי נחלים וגיל הבגרות המינית, שיעורי ההריון, אלה הם באמת קופסא שחורה לחוקרים", אומר האנט, אולם כעת עם ביילין יכול להיות פוטנציאל לפענח אותם. היא גילתה דפוסים ברורים בפרוגסטרון (זה "גבוה בצרחות" במהלך ההיריון) שחיים עם עליות וירידות בהורמון הלחץ קורטיזול. בנוסף, לדבריה, הורמוני בלוטת התריס עלולים לגלות אם בעל חיים גווע ברעב (לווייתנים עשויים "לדחות" את קצב חילוף החומרים שלהם כדי לחסוך אנרגיה) בעוד שקוד באלדוסטרון, המשמש לשימור מים, מוצג אצל בעלי חיים אחרים סימן למתח. כך עשוי לאותת על אותו הדבר אצל לווייתנים.

האנט מאמין שמידע כזה, שיכול להיות מכוסה בנתונים סביבתיים כמו טמפרטורות ים, יפתח פורטל על תעלומות מורכבות יותר. "מדוע נקבות לא מתרבות באזור זה אלא נמצאות באזור זה?" היא שואלת כדוגמה. "האם זו בעיה תזונתית? האם נקבות מאבדות עגלים או סתם אינן נכנסות להריון? "השילוב הנכון של נקודות ציון יכול לספק תשובות.

בנוסף, מציאת קשרים בין שינויים בהורמוני לחץ לבין הצלחה בהפקה, למשל, "יכול להועיל באמת בקבלת מדיניות", היא אומרת. ובתמונה הגדולה יש את ההשפעות של שינויי אקלים. "זו כמובן שאלה בוערת, " אומר האנט, ועד כה אין למדענים מושג מה יהיו ההשפעות הללו על לוויתנים. יתכן שכאשר טרף הלווייתנים משתנה בתגובה לטמפרטורות האוקיינוס ​​העולות, הביולוגים יראו את הלחצים התזונתיים בלווייתנים הקשורים לשינוי או להפחתת כמות המזון. האנט משערת כי ניתן להקניט השפעה כזו מתוך בלוטת התריס ומנתונים אחרים.

מה שהאנט התחיל נראה מוכן להצמיד את המכסים על קופסאות שחורות רבות בעתיד הקרוב.

בינתיים, הורמונים אינם האוצר הכימי היחיד שנלכד בבליין. כמו האנט, גם אליסון פלמינג ממוסד סמיתסוניאן מוציא נתונים בלתי נראים אחרת מפיהם של לווייתנים.

האוקוגרף הביולוגי טיפל במאות דגימות ביילין במחקריה על איזוטופים יציבים - אלמנטים הכוללים פחמן וחנקן עם "חתימות" צפויות הקשורות למסתם. צורה אחת של פחמן, למשל, יש יותר נויטרונים מהאחרת ולכן היא כבדה יותר ומגיבה אחרת בתהליכים כימיים ופיזיים. המועיל לפלמינג הוא שאלמנטים אלה יכולים לפעול כעקבים אחר היבטים שונים של הסביבה, כולל לווייתן הנודד, מיקומו הגאוגרפי ורמת הגביע (מיקום ברשת המזון) של מה שהלוויתן אכל.

קח ראש קשת. לווייתנים אלה נודדים עונתית בין הים של הבופור והרינג, והאוקיאנוסים האלה, והחיות החיים בהן, שונות זו מזו זו מזו. זה בין היתר מכיוון שבופור מקבל מים מתוקים ממערכות נהרות, ולמים מתוקים יש חתימה איזוטופית מסוימת המופיעה באופיאוזידים, כמו קריל, וקודקוד תומכים בהם.

הלווייתנים מוזנים על ידי מיני הטרף, הלווייתנים משתמשים בחמצן, פחמן וחנקן כדי לבנות עצם ובלחן. ובאופן מועיל, יחסי אותם אלמנטים משקפים את האוקיאנוס בו לווייתנים אוכלים בזמן הצמיחה. דגימה לאורך צלחת ביילין עם ספקטרומטריה המונית חושפת את סמני האיזוטופ לאורך זמן, כולל המעבר מאוקיאנוס אחד למשנהו. מכיוון שהחוקרים יודעים את התזמון הכללי של הנדידות בין אוקיינוסים אלה ויכולים להשתמש בכך, יחד עם נתוני איזוטופ, כדי לאמוד את קצב הגידול של הביילין, הלוחות מציעים מעין מפה עם חותמת זמן של טיול לוויתן, כולל היכן שהיא נותרת להאכיל לאורך הדרך.

ליתר דיוק, פלמינג מסביר כי ניתן לתאם בין יחסי איזוטופ פחמן לכמות וקצב הגידול של פיטופלנקטון - החיים הפוטוסינתטיים הסוחפים בבסיס שרשרת המזון הימית. "אז זוהי דרך אחת גסה להעריך כמה פרודוקטיביות קיימת" - מה שבסופו של דבר מיתרגם לאנרגיה הזמינה לוויתנים הזנים פילטר.

חלק מעבודותיו של פלמינג יכולות פשוט להציע אילו מינים מאוימים ביותר על ידי שינוי סביבתי, היא אומרת. "בעבר עשינו פרוייקט הגיבנת, תוך שימוש בדגימות עור, ובדקנו 20 שנות זיוף בקליפורניה. מה שגילינו שהחיות האלה היו מאוד גמישות - הם החליפו טרף תלוי במה שהיה בשפע. "הגיבורים עשויים להיות בעלי תושייה, היא אומרת, " אבל מה עם ראש קשת? הבלן יכול לעזור לענות על כך, "נותן למנהלים כלי להחליט היכן למקד את מאמציו.

בסופו של דבר, פלמינג, האנט וחוקרי ביילנים אחרים עשויים להיות מסוגלים להאריך את קווי הזמן שלהם לשני הכיוונים. בקצה אחד דגימות טריות של לוויתנים תקועים וצוד כחוק, ומציעים חיי לוויתנים מודרניים. הקצה השני טמון בבאלין מיושן: החומר שימש כבר בשנות ה- 1500 בתכשיטים, קופסאות, מסרקים, גבעות נעליים ומוצרים אחרים. "אנו מנסים להשתמש בדגימות הפחות יקרות לפני שנחפור את הדברים הנדירים, ואנחנו עדיין לא יודעים אם הורמונים וכימיקלים אחרים יחזיקו מעמד כל כך הרבה זמן", אומר האנט. "אבל אני מקווה להפגיש את הכל, להתבונן בטרנדים ביילנים לאורך תקופה ארוכה מאוד."

המחקר מבוסס ביילין נמצא בראשית דרכו. חוקרים אחרים דיווחו על חפיפה תזונתית בין מינים (כדאי לדעת אם בעלי חיים מתחרים על אותו טרף, במיוחד אם הטרף הזה יורד) וחשיפת הכספית, ומאגרי המידע ממשיכים להתרחב. ברור ששיתוף פעולה עם לקטים נתונים אחרים - שכבת נתונים אישיים, פיזיים וסביבתיים מחייו של לוויתן - הוא בעל פוטנציאל אדיר לשימור. יש תמונה גדולה מאוד שנסחטת באנטומיה המוזרה הזו, אומרים המדענים, כולל הקשרים המורכבים בין תפוקת המערכת האקולוגית, לחץ, רבייה ואפילו טביעת הרגל האנושית בסביבות מרוחקות אלה.

החוקרים מקווים שבניית צירי זמן ומציאת קישורים יכולים בסופו של דבר ליידע את מנהלי חיות הבר וקובעי המדיניות. זהו קרב בעלייה, מכיוון שמספר מיני לווייתנים שמעולם לא התאוששו מהטבח ההיסטורי של הלווייתנים המסחריים - לווייתנים כחולים אנטארקטיים, למשל, מחזיקים באחוז אחד בלבד מרמות הניצול לפני. אבל המינים לא כולם באותה סירה. על פי האיחוד הבינלאומי לשימור הטבע, למרות שלוויתנים ימניים בצפון האוקיאנוס האטלנטי וצפון האוקיאנוס השקט נמצאים בסכנת הכחדה, ישנן אוכלוסיות של ראשי ראש, לוויתנים ימניים דרומיים ולווייתנים אפורים, נחשבים לדאגה הפחותה.

לעת עתה, בכל מקרה. האויבים של היום לוויתנים מתרבים מהר יותר מכפי שניתן להרכיב את הנתונים על חייהם. שביתות ספינות והסתבכויות ציוד דייג הן האויב הנפוץ ביותר. אנשי השימור דואגים גם לרעש, טמפרטורות מחממות והשלכותיו הרבות, מחשיפה למים מזוהמים והחמצת האוקיאנוס. קשה מאוד לכמת איומים אלה, במיוחד בשילוב.

אולם ככל שחוקרים יתעמקו עוד יותר באוצר המולקולרי של ביילין, הם ללא ספק ימצאו דרכים חדשות להשתמש בנתונים מהעבר ומההווה כדי לתכנן את העתיד. החיוך המוזר של לוויתן הלוויין מתגלה כמלא בהפתעות.

סיפורים קשורים ממגזין Hakai:

• החיים על סיפונה של אנאפוליס של HMCS
• תת ימי: הדברים שאנחנו שוקעים
• סטפן דרזביצקי, צוללת הצאר