Усатый кит рассказывает историю своей жизни по пластинам уса

Химический анализ последовательных образцов, взятых по длине пластин уса погибших китов, позволяет восстановить не только историю их диеты, но и маршруты миграции. В новом исследовании, опубликованном в журнале Royal Society Open Science, представлен новый метод анализа изотопов азота в тканях животных.

Рост как у волоса

Для исследования Филип Рикенберг и его коллеги из NIOZ, Утрехтского университета и Wageningen Marine Research брали порошковые образцы из уса китов, выброшенных на берег или найденных мёртвыми на носу корабля. Ус — это рогоподобные пластины, растущие на верхней челюсти усатых китов (подотряд Mysticeti) со скоростью 10–16 см в год. Чем дальше от челюсти, тем более древний слой уса. По принципу «кит — это то, что он ест», учёные исследовали, как восстановить информацию о его диете и месте кормёжки.

Изотопы азота

Учёные анализировали различные изотопы азота. Помимо наиболее распространённого азота-14, существует более тяжёлая версия — азот-15. Концентрация тяжёлого азота немного увеличивается на каждом шаге пищевой цепи: в планктоне его меньше, чем в криле, а в криле — меньше, чем в рыбе, которая им питается.

Кроме того, концентрации азота-15 различаются географически: чем севернее в Атлантическом океане, тем «тяжелее» азот в воде и планктоне.

Индивидуальные аминокислоты

Чтобы разделить влияние положения в пищевой цепи и широты места кормёжки, Рикенберг применил новый подход: анализ различных форм азота в индивидуальных аминокислотах.

• Источниковые аминокислоты (незаменимые) практически не меняются по пищевой цепи и не становятся «тяжелее».
• Трофические аминокислоты перерабатываются и меняются на каждом шаге цепи.

Таким образом, разница в изотопном составе азота между трофическими и источниковыми аминокислотами показывает, насколько высоко в пищевой цепи находится животное, независимо от региональных вариаций изотопов.

Результаты и перспективы

Разница между типами аминокислот в усе оказалась постоянной, что означает: киты всё время питались на одном уровне пищевой цепи. Следовательно, вариации изотопов азота по длине уса отражали «географический эффект» — перемещение китов между водами с разным изотопным составом.

Анализ слоёв уса действительно выявил ежегодные миграционные паттерны между Арктикой и Северной Атлантикой: концентрация азота-15 в слоях циклически менялась от относительно высокой к низкой и обратно.

Как отмечает один из координаторов исследования Марсель ван дер Мер, эта работа — доказательство принципа. В будущем метод позволит не только узнать, чем питался кит, но и восстановить его маршруты за последние месяцы, что поможет идентифицировать пути миграции угрожаемых популяций. Такие данные можно извлечь даже из образцов китов в музейных коллекциях, что полезно для изучения долгосрочных изменений в диете и миграциях из-за антропогенного воздействия.