Китовый ус образует сети для ловли пищи в потоке воды

Многие киты фильтруют пищу из воды с помощью рядов пластин китового уса во рту, но до сих пор никто не исследовал, как ус ведет себя в реальных условиях. Александр Верт из колледжа Хэмпден-Сидни обнаружил, что китовый ус не является статичным материалом, а струится в воде, подобно длинным волосам, и бахрома с соседних пластин спутывается, образуя идеальную сеть для улавливания пищи при естественных скоростях плавания китов.

Оба основных способа питания усатых китов — «заглатывание» (lunge feeding) и «пастьба» (ram/skim feeding) — полагаются на китовый ус для фильтрации пищи. Ранее считалось, что это статичный материал, и его функция не меняется под действием потока воды. Верт решил выяснить, как этот гибкий материал фильтрует огромные объемы воды.

Китовый ус состоит из кератина — того же белка, что образует волосы и ногти. Он формирует крупные постоянно растущие пластины с волокнистой сердцевиной между гладкими внешними слоями. У кита обычно около 300 таких структур с каждой стороны рта, расположенных перпендикулярно потоку воды. Язык постоянно стачивает пластины, образуя на их внутреннем крае бахрому для улавливания пищи. У пасущегося гренландского кита бахрома в два раза длиннее, чем у «заглатывающего» горбача.

Верт сравнил эффективность фильтрации образцов уса горбатого и гренландского китов в потоке воды с латексными шариками.

• Одиночная пластина: При тестировании одной пластины в потоке со скоростью от 10 до 120 см/с бахрома лучше всего улавливала частицы на низких скоростях. С увеличением скорости бахрома начинала струиться, как волосы, повышая пористость и снижая эффективность фильтрации.
• Ряд пластин: При тестировании уменьшенной модели из шести 20-сантиметровых фрагментов пластин картина изменилась. С увеличением скорости потока бахрома с соседних пластин спутывалась и сбивалась, образуя сеть. Максимальное улавливание частиц происходило при скоростях 70–80 см/с, что в точности соответствует скорости плавания гренландских китов, «пасущихся» в скоплениях копепод.

Несмотря на разные стили питания китов, пористость и эффективность фильтрации их уса оказались схожими. Открытие Верта, опубликованное в The Journal of Experimental Biology, показывает, что китовый ус — это высокоподвижный материал, который формирует идеальную фильтрующую сеть именно при естественных скоростях плавания китов. Ученый планирует продолжить исследования на полноразмерных 4-метровых пластинах.