Kandungan Terkait
- Video Jaw-Dropping Menunjukkan Paus Biru Menyemai Down Krill
- Paus Baleen Terawal yang Sakit
Sekiranya dia melirik bahunya sebelum "ikan besar" menelannya, Yunus alkitabiah akan mempunyai pandangan yang dicemburui. Dicintai, iaitu, jika anda adalah Alex Werth, ahli biologi yang terkandas darat yang mengkaji anatomi makan ikan paus. "Ah, jadilah Jonah dan nonton baleen dalam tindakan dari tempat duduk di lidah paus, " katanya.
Baleen adalah ikan paus tanpa gigi yang bergantung kepada penapis makanan dari laut. Beratus-ratus plat fleksibel ini, diperbuat daripada keratin protein struktur, tumbuh ke bawah dari rahang atas ikan paus, berbaris seperti selat tirai venetian. Pemasangan plat ke dalam mulut memerlukan rahang atas yang besar, memberikan ikan paus baleen sejenis senyuman terbalik.
Struktur pemakanan berevolusi berturut-turut sekitar 30 juta tahun yang lalu apabila lautan penuh dengan ikan paus bergigi bersaing untuk makanan yang terhad. Setelah membangunkan alat dan rasa untuk jenis mangsa lain, ikan paus baleen yang dikenali secara kolektif sebagai mysticetes-akhirnya berpecah dan diverged ke 12 atau lebih spesies termasuk ikan paus biru, haiwan terbesar yang pernah hidup, bersama dengan humpbacks, kelabu, dan ikan paus yang betul. Dan sekurang-kurangnya sehingga para pemburu ikan komersial Amerika memulakan pengejaran berat sekitar 200 tahun yang lalu, pengumpan yang agak pasif itu mengalir sedikit binatang laut oleh ton itu.
"Baleen mengubah segala-galanya, " kata Werth. "Namun pemahaman kita tentang aspek anatomi ini masih tisu nipis." Ramai saintis menyimpulkan bahawa makanan penapis mendapati pijakan di Oligocene (33.9 hingga 23 juta tahun yang lalu) kerana perubahan dalam arus Laut Selatan membawa mekar plankton besar-makanan baru yang siap sumber. (Menariknya, haiwan itu tidak bermula sebagai gergasi. Laporan baru yang diterbitkan pada Mei 2017 menunjukkan bahawa gigantisme mereka datang kemudian, mungkin tiga juta tahun yang lalu, kerana mangsa menjadi lebih padat tetapi lebih tampan - hasil dari upwellings sengit yang kuat. Gaya makan memihak kepada ikan paus yang boleh memakan pakan dan cukup besar untuk mengembara jauh di antara paus-paus baleen yang tumbuh untuk memenuhi cabaran.)
Waktu yang dianggarkan ketibaan ikan paus baleen adalah di mana alasan biasa di kalangan saintis berakhir. Sesetengah bersetuju, kata Werth, pada langkah-langkah yang mana sistem penapisan berevolusi dalam ikan paus, bagaimana bentuk perantaraan diberi makan (mungkin melalui sedutan, menurut fosil terkini), "atau bahkan bagaimana [baleen] berfungsi dengan kuasa dan aliran laut. "
Tetapi sementara beberapa masa lalu dalam paus terus membingungkan, saintis hari ini telah menemui sumber kejelasan yang tidak dijangka, peta harta karun terperinci yang tersembunyi di dalam baleen. Maklumat yang berkaitan dengan keratin, sama ada dalam protein atau di sampingnya, memegang timestamp kimia dan data tentang kesihatan, pergerakan, dan pembiakan ikan paus. "Seolah-olah haiwan ini menyimpan jurnal harian, dan tiba-tiba kita dapat melihat apa yang mereka tulis, " kata ahli endokrinologi Kathleen Hunt dari Universiti Arizona Utara. Dan narasi yang dibentangkan dari baleen dapat memaklumkan pemuliharaan ikan paus dengan cara-cara baru.
Bagaimanakah paus membuat lompatan dari menggunakan gigi menjadi baleen? Penyelidik dari Muzium Victoria dan Universiti Monash di Australia, dengan bantuan Alfred, seorang paus fosil berusia 25 tahun, membawa anda sains terkini.
Makmal Werth di Kolej Hampden-Sydney di Virginia, di mana beliau mempelajari hidromekanik baleen, berbau sedikit paus. Baleen ada di mana-mana: panjang, bumbung kering di pinggir; sebuah gemetaran tinggi, sempit sempit yang dibalut dengan plastik, gumpalan mereka berakhir berlumuran di pengawet, bersandar di sudut. Dan kemudian ada 160 kilogram baleen segar dalam tong lidded ketat di dewan, baru tiba dari kolaborator di Alaska.
Baleen lama berpecah seperti kuku, yang mendedahkan strukturnya: setiap plat melengkung adalah dua lapisan keratin rata dengan tiub tubulus, seperti gegelung kecil daging tepung makan yang digulung ketat, diapit di antara. Lisan besar-besaran ikan paus dan makhluknya mencuci keluar dan mengeluarkan bahan, membebaskan sejenis pinggiran di tepi-apa yang Aristotle dibandingkan dengan "bulu babi". Ketebalan filamen itu, seperti saiz, bentuk, dan bilangan plat baleen, bergantung kepada spesies, dan ia adalah barang berbulu yang memisahkan makanan dari setiap air laut.
Pemakanan penapis mungkin telah memberikan mistik ke depan jutaan tahun yang lalu, tetapi lautan sedang mengalami perubahan pesat hari ini, terutamanya di kawasan-kawasan yang sekali seketika dengan ais laut. Werth berkata ini "boleh memberi kesan buruk kepada haiwan laut yang paling adaptif."
Pertimbangkan ikan paus bowhead. Mamalia hitam yang licin dengan tampalan jiwa putih, yang berasal dari perairan tercemar di bumi, berada di pusat perubahan alam sekitar. Ia menghabiskan seluruh hidupnya di dalam Artik, bergerak bermusim dengan tepi ais pek kerana ia membentuk dan berundur. Memberi makan hampir dua tan zooplankton segar setiap hari, bowheads tumbuh besar, beberapa hingga 18 meter, dan hidup panjang, ke atas 100 tahun-mungkin yang paling lama dari mana-mana mamalia moden.
Untuk seorang penyelidik baleen, spesies ini adalah emas murni. Ia mempunyai plat baleen yang lebih dan lebih panjang (sehingga 350 setiap sisi pada empat meter) daripada apa-apa ikan paus lain, termasuk biru besar. Banyak orang Alaska asli yang memburu secara sah bowheads akan berkongsi baleen dengan penyelidik, jadi tong Werth di dewan. Rangkaian perancah paus memberikan sumber yang lain. Sampel yang lebih tua, akan kembali ke ekspedisi ikan paus pada pertengahan tahun 1800-an, mengumpulkan habuk di kabinet penyimpanan muzium dan koleksi peribadi, masak untuk belajar.
Kathleen Hunt, seperti Werth, mengambil kesempatan daripada sumber ini. Akhirnya dia ingin tahu bagaimana tunduk mengatasi kesan manusia yang semakin meningkat terhadap persekitaran mereka. Es lebur membuka Artik ke lebih banyak trafik kapal, penerokaan seismik, pembangunan minyak dan gas, dan memancing. Untuk mamalia laut ini diterjemahkan kepada lebih banyak serangan kapal, lebih banyak penangkapan ikan dalam jaring, dan lebih banyak bunyi bising. "Adakah mereka tertekan? Adakah aktiviti manusia mempengaruhi pembiakan mereka? "Dia bertanya. Tiada siapa yang tahu.
Penyelidik datang oleh baleen sebagai sumber data yang terdesak. Dia tahu hormon boleh menjawab banyak soalannya, tetapi ikan paus amat sukar untuk diteliti, lebih kurang sampel. "Anda tidak boleh memegang haiwan anda, " kata Hunt. "Tidak ada ikan paus yang tenang atau membawanya semula ke makmal."
Paus biru, haiwan terbesar di Bumi, menggunakan baleen mereka untuk memberi makan kepada beberapa haiwan terkecil di lautan. Rakaman drone makan-in-action ini ditangkap oleh Oregon State University. Video oleh Lab GEMM, Universiti Negeri Oregon
Seseorang boleh, jika sangat bermotivasi dan lebih bersabar, mengumpul najis, kulit dan sampel blubber, dan juga wap pernafasan dari tamparan lubang paus. Tetapi tawaran ini hanya snapshot dari satu titik dalam masa. Hunt memerlukan liputan yang lebih luas. Palam anting-anting membungkus data tambahan tetapi tidak terlalu tepat, dan palamnya sukar diperoleh daripada tengkorak, jadi bekalan adalah terhad.
Selepas Hunt "[berkelip-kelip] dengan kotoran dan pukulan" selama kira-kira 13 tahun, rakan sekerja mengusulkan baleen. Lagipun, rambut, kuku, tanduk, kuku, dan struktur vertebrata lain yang juga diperbuat daripada keratin, memegang semua jenis maklumat, termasuk data endokrin dari banyak kelenjar yang menghantar hormon melalui badan.
Ternyata, rumah baleen mempunyai informasi yang sama, dan dapat diekstrak dari sampel yang digerudi, digali. Sejak plat tumbuh sepanjang hayat haiwan, mereka terus menangkap isyarat hormon - dari kelenjar adrenal, gonad, dan tiroid. "Kita boleh mendapatkan data bukan hanya dari bahagian baru [dari baleen], tetapi dari bit yang telah bergoyang di bawah laut selama sedozen atau lebih tahun, " kata Hunt. Satu plat mengikis di satu hujung kerana ia tumbuh di sisi yang lain, jadi ia merupakan sekeping hidup-kadang-kadang 15 tahun bernilai.
Hunt memetik banyak tentang pembiakan ikan paus yang mempelajari baleen dari dua ikan paus kanan Atlantik Utara wanita, Stumpy dan Staccato, bahawa saintis telah mengamati New England sejak 1970-an. Sebilangan besar sejarah kehidupan ikan paus, termasuk kejayaan anak lembu, telah didokumenkan dengan baik, membiarkan Hunt membuat garis masa untuk setiap-cara mati (kedua-duanya mati akibat serangan kapal, salah seorang daripada mereka mengandung pada masa itu). Oleh kerana saintis telah memperhitungkan kadar pertumbuhan anggaran untuk baleen-banyak masa setiap sentimeter-Hunt boleh menyusun data hormon yang diekstrak dari baleen dengan pengalaman ikan paus pada masa hidupnya, mencadangkan korelasi yang penting.
"Perkara seperti kitaran estrus dan umur kematangan seksual, kadar kehamilan, ini benar-benar kotak hitam untuk penyelidik, " kata Hunt, tetapi kini dengan baleen mungkin ada potensi untuk mentafsirkan mereka. Dia menemui corak yang jelas dalam progesteron (ia "sangat tinggi" semasa kehamilan) bahawa pasangan itu mengalami peningkatan dalam hormon stres kortisol. Selain itu, dia berkata, hormon tiroid boleh mendedahkan jika seekor haiwan kelaparan (ikan paus boleh "menolak" kadar metabolisme mereka untuk memulihara tenaga) manakala spike aldosteron, yang digunakan untuk memelihara air, ditunjukkan pada haiwan lain sebagai tanda tekanan jadi boleh menandakan yang sama dalam ikan paus.
Hunt percaya bahawa maklumat tersebut, yang boleh dilapisi dengan data alam sekitar seperti suhu laut, akan membuka portal pada misteri yang lebih kompleks. "Kenapa wanita tidak membiak di kawasan ini tetapi berada di dalamnya?" Dia bertanya sebagai contoh. "Adakah masalah pemakanan? Adakah wanita kehilangan anak lembu atau tidak hamil? "Gabungan datapoints yang betul boleh memberikan jawapan.
Di samping itu, mencari hubungan antara perubahan hormon tekanan dan kejayaan reproduktif, sebagai contoh, "boleh menjadi sangat berguna dalam pembuatan dasar, " katanya. Dan dalam gambaran besar ada kesan perubahan iklim. "Sudah tentu, satu soalan yang membakar, " kata Hunt, dan setakat ini, saintis tidak tahu apa kesannya untuk ikan paus. Mungkin sebagai mangsa mangsa berubah-ubah sebagai tindak balas kepada peningkatan suhu lautan, ahli biologi akan melihat tekanan nutrien dalam ikan paus yang berkaitan dengan perubahan atau penurunan jumlah makanan. Memburu hipotesis kesan sedemikian boleh dihilangkan dari tiroid dan data lain.
Apa Hunt telah mula kelihatan bersedia untuk memunculkan penutup pada banyak kotak hitam dalam masa terdekat.
Sementara itu, hormon bukan satu-satunya harta karun yang terperangkap dalam baleen. Seperti Hunt, Alyson Fleming dari Institusi Smithsonian mengekstrak data yang tidak kelihatan dari mulut paus.
Oceanographer biologi telah mengendalikan beratus-ratus sampel baleen dalam kajiannya tentang elemen-elemen isotop yang stabil termasuk karbon dan nitrogen dengan "tandatangan" yang boleh diramal berkaitan massa mereka. Satu bentuk karbon, misalnya, mempunyai lebih banyak neutron daripada yang lain dan dengan itu lebih berat dan bertindak balas secara berbeza dalam proses kimia dan fizikal. Apa yang berguna untuk Fleming ialah elemen-elemen ini boleh bertindak sebagai pelacak dari pelbagai aspek alam sekitar, termasuk, untuk ikan paus berhijrah, lokasi geografi dan paras trofi (kedudukan dalam web makanan) tentang apa yang telah dimakan oleh ikan paus.
Ambil tunduk. Paus-paus ini berhijrah bermusim antara Beaufort dan Bering Seas, dan lautan-lautan itu, dan binatang-binatang yang hidup di dalamnya, adalah berbeza dari satu sama lain. Itu sebahagiannya kerana Beaufort mendapat air tawar dari sistem sungai, dan air tawar mempunyai tanda isotop tertentu yang muncul dalam euphausiids, seperti krill, dan copepods ia menyokong.
Dipelihara oleh spesies mangsa, paus menggunakan oksigen, karbon, dan nitrogen untuk membina tulang dan baleen. Dan, dengan bantuannya, nisbah unsur-unsur itu mencerminkan lautan ikan paus yang sedang makan pada saat pertumbuhan. Pensampelan di sepanjang plat baleen dengan spektrometri jisim mendedahkan penanda isotopik dari masa ke masa, termasuk peralihan dari satu lautan ke satu sama lain. Oleh kerana para penyelidik tahu waktu am bagi perpindahan antara lautan ini dan boleh menggunakannya, bersama-sama dengan data isotop, untuk mengukur kadar pertumbuhan baleen, piring itu menawarkan peta peta ikan paus waktu, termasuk tempat makan Jalan.
Lebih khusus lagi, Fleming menjelaskan bahawa nisbah isotop karbon dapat dikaitkan dengan kedua-dua jumlah dan kadar pertumbuhan fitoplankton-kehidupan fotosintesis yang hanyut di dasar rantai makanan laut. "Jadi ini adalah satu cara yang kasar untuk menilai berapa banyak produktiviti yang ada" - yang akhirnya diterjemahkan menjadi tenaga yang tersedia untuk ikan paus penapis.
Sesetengah karya Fleming hanya boleh mencadangkan spesies mana yang paling terancam oleh perubahan alam sekitar, katanya. "Sebelum ini, kami melakukan projek humpback, menggunakan sampel kulit, melihat 20 tahun dari California. Apa yang kami dapati adalah haiwan-haiwan ini sangat fleksibel-mereka beralih mangsa bergantung kepada apa yang banyak. "Humpbacks mungkin bijak, katanya, " tetapi bagaimana dengan bowheads? The baleen dapat membantu menjawabnya, "memberikan pengurus alat dalam menentukan tempat untuk memfokuskan usaha mereka.
Akhirnya, Fleming, Hunt, dan penyelidik baleen lain mungkin dapat melanjutkan tempoh masa mereka dalam kedua-dua arah. Pada satu hala ialah sampel segar dari paus yang terburu-buru dan diburu secara sah, yang menawarkan kehidupan modern pada ikan paus. Akhir yang lain terletak pada baleen lama: bahan tersebut digunakan seawal 1500s dalam perhiasan, kotak, sikat, shoehorn, dan produk lain. "Kami cuba menggunakan sampel paling berharga sebelum menggali barang-barang yang jarang berlaku, dan kami masih belum mengetahui sama ada hormon dan bahan kimia lain akan tahan lama, " kata Hunt. "Tetapi harapan saya untuk membawanya bersama-sama, untuk melihat trend dalam baleen dalam tempoh yang sangat lama."
Penyelidikan berasaskan Baleen pada masa awalnya. Penyelidik lain melaporkan tentang diet yang bertindih antara spesies (ini berguna untuk mengetahui sama ada haiwan bersaing untuk mangsa yang sama, terutamanya jika mangsa menurun) dan pendedahan merkuri, dan kumpulan maklumat terus berkembang. Sudah jelas bahawa kerjasama dengan pengumpul data lain-memaparkan data peribadi, fizikal, dan alam sekitar dari kehidupan ikan paus-mempunyai potensi besar untuk pemuliharaan. Terdapat gambaran yang sangat besar yang memasuki anatomi aneh ini, kata para saintis, termasuk hubungan kompleks antara produktiviti ekosistem, tekanan, pembiakan, dan juga jejak manusia di habitat terpencil.
Penyelidik berharap bahawa masa depan bangunan dan mencari pautan akhirnya dapat memaklumkan pengurus hidupan liar dan pembuat dasar. Ia adalah pertempuran yang sukar, kerana beberapa spesies ikan paus tidak pernah sembuh dari penyembelihan bersejarah ikan paus - Paus biru Antartika, untuk satu, memegang hanya satu peratus daripada tahap pra eksploitasi. Tetapi spesies tidak semuanya dalam bot yang sama. Menurut Kesatuan Antarabangsa untuk Pemuliharaan Alam, walaupun ikan paus kanan Atlantik Utara dan Pasifik Utara terancam, beberapa populasi bowheads, paus kanan selatan, dan paus kelabu dianggap "paling tidak peduli."
Buat masa sekarang juga. Para musuh hari ini untuk ikan paus semakin banyak membiak daripada data mengenai kehidupan mereka yang dapat dikumpulkan. Serangan kapal dan penangkapan ikan adalah musuh nombor satu. Pemuliharaan juga bimbang tentang bunyi bising, suhu pemanasan dan banyak ramuan, pendedahan kepada perairan yang tercemar, dan pengasidan laut. Ancaman-ancaman ini, terutamanya digabungkan, sangat sukar dikira.
Tetapi sebagai penyelidik menggerudi lagi ke dalam perbendaharaan molekul baleen, mereka pasti akan mencari cara baru untuk menggunakan data dari masa lalu dan sekarang untuk merancang masa depan. Sengatan aneh ikan paus baleen itu berubah menjadi penuh kejutan.
Cerita Terkait dari Majalah Hakai:
- Kehidupan Menaiki Kebangkitan HMCS Annapolis
- Sub Marine: The Things We Sink
- Stefan Drzewiecki, Tsar Submarine
