Уникальный механизм питания китов: новые детали от учёных
Киты — крупнейшие животные на Земле, но некоторые из них питаются существами размером со скрепку. Новые технологии позволили раскрыть, как именно они это делают.
Известно, что 160-тонный синий кит, двигаясь со скоростью около 4 м/с, открывает тройные челюсти и заглатывает объём воды, равный примерно 140% массы его тела, после чего замедляется, чтобы отфильтровать криль. Однако точный механизм этого энергозатратного процесса долгое время оставался загадкой.
Исследователи из Hopkins Marine Station (Стэнфорд) прикрепили к китам новые датчики перед погружением и в деталях зафиксировали этот процесс. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.
«Бросок» за обедом
Такой способ питания, называемый lunge feeding (питание «броском»), характерен для полосатиков — семейства усатых китов, включающего синих китов, горбачей и малых полосатиков.
«Этот процесс обеспечивается комплексом биомеханических и анатомических адаптаций, которые позволяют киту engulf (заглатывать) объём воды и добычи, превышающий размеры его собственного тела», — пояснил соавтор работы Джереми Голдбоген. Для большого синего кита этот объём сравним с размером большого бассейна или школьного автобуса, и он заглатывается за считанные секунды.
Чтобы захватить криль или рыбу, полосатик должен идеально рассчитать момент «броска». Огромный объём воды резко замедляет его из-за сопротивления при открытии пасти.
«Когда эти животные ныряют на 300 метров, задерживая дыхание на 12 минут и более, они должны быть уверены, что это того стоит», — говорит ведущий автор Дэвид Кейд. Чтобы восполнить затраченную энергию, они должны кормиться в местах с очень плотными и богатыми скоплениями добычи.
Новый взгляд с «плеча» кита
Датчики, регистрирующие различные аспекты жизни китов, используются около 15 лет. Новая разработка стэнфордских исследователей объединила миниатюрные версии стандартных датчиков движения (акселерометры, магнитометры) с возможностью видеозаписи. Устройства крепились на китов у берегов Южной Африки, Патагонии, восточного и западного побережья США.
«Сочетание этих двух методов действительно открывает глаза. Каждое новое развёртывание датчиков приносит что-то новое и интересное», — отметил Кейд.
Исследователи обнаружили, что киты, питающиеся крилем, следуют чёткой схеме: они открывают пасть на пике скорости и закрывают её, когда возвращаются к нормальной скорости, что подтверждает более раннюю гипотезу Голдбогена.
Горбачи, охотящиеся на рыбу, демонстрировали большее разнообразие в синхронизации движений. Вероятно, это связано с более развитыми способностями рыбы к побегу по сравнению с крилем. Киты могут использовать менее энергетически идеальный, но более эффективный для поимки подвижной и питательной добычи метод.
Сохранение китов и экосистемы
С 11 октября большинство популяций горбатых китов будет исключено из списка исчезающих видов. Тем не менее, три из восьми видов полосатиков остаются под угрозой исчезновения, а по трём другим видам данных недостаточно.
«Поскольку они существуют на энергетической грани, любые изменения в среде, связанные с их кормовой базой, могут серьёзно повлиять на здоровье отдельных особей и популяций», — подчеркнул Голдбоген.
Исследование также поможет точнее оценить влияние китов на океанические ресурсы. Ранее китов обвиняли в сокращении популяций рыбы, но, как отметил Кейд, мы до сих пор не знаем точно, сколько именно кит съедает.
Массовое истребление этих хищников, играющих ключевую роль в экосистеме миллионы лет, оказало плохо изученное влияние на экологию океана в целом. Изучение питания полосатиков поддержит усилия по их сохранению и углубит понимание процессов в экосистеме, напрямую влияющих на рыболовство.
В дальнейшем исследователи планируют изучить гидродинамику уса-китового — высокопроизводительного фильтра, обрабатывающего огромные объёмы мелкой добычи.
Соавторами исследования выступили Ари С. Фридлендер (Университет штата Орегон) и Джон Каламбокидис (Исследовательский коллектив Каскадии). Статья «Kinematic Diversity in Rorqual Whale Feeding Mechanisms» опубликована в Current Biology.