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「偉大な魚」が彼を飲み込む直前に彼が肩越しにちらっと見ていたなら、聖書のヨナはうらやましい眺めを持っていただろう。 うらやましい、つまり、クジラの摂食解剖学を研究する内陸生物学者のアレックス・ワースなら。 「ああ、ジョナになってクジラの舌の上に座っているヒゲの動きを見るのです」と彼は言います。
Baleenは、歯のないクジラが海から食物をろ過するために依存する装置です。 構造タンパク質ケラチンで作られたこれらの柔軟なプレートの何百も、クジラの上顎から下向きに成長し、ベネチアンブラインドのスラットのように並んでいます。 プレートを口に装着するには、大きな上顎が必要で、ヒゲクジラにある種の逆さまの笑みを与えます。
摂食構造は、海が限られた食物を奪い合う歯クジラでいっぱいだった約3000万年前に段階的に進化しました。 他の種類の獲物のための道具と味を開発して、ヒゲクジラ（ミスティックスと総称される）は最終的に分裂し、ザトウクジラ、ザトウクジラ、灰色、およびこれまでで最大の動物を含む12種以上に分岐しました。セミクジラ。 そして、少なくともアメリカの商業捕鯨船が約200年前に激しい追跡を開始するまで、これらの比較的受動的な給餌器はトンで小さな海洋動物を飲み込んでうまくいきました。
「バリーンはすべてを変えました」とウェルスは言います。 「それでも、この解剖学の側面に対する我々の理解はまだ薄い組織です。」多くの科学者は、南極海流の変化が大量のプランクトンブルームをもたらした漸新世（3390〜2300万年前）にフィルターの餌付けが見つかったことに同意しますソース。 （興味深いことに、動物は巨人として始まりませんでした。2017年5月に公開された新しいレポートでは、恐らく300万年前に、猛烈な栄養の湧昇の結果、獲物がぎゅっと詰まったもののパッチが増えたために、恐らく巨人主義が現れたことが示唆されています。食事スタイルは、大量の餌を食べることができ、パッチ間を移動するのに十分な大きさのクジラを支持していました。ヒゲクジラはこの課題に対処するために成長しました。
ヒゲクジラが到着する推定時間は、科学者の間で共通点があるところです。 ワースは、クジラのろ過システムが進化した段階、中間形態がどのように給餌されたのか（最新の化石発見によると吸引による）、または「[ヒゲ]の力と流れがどのように機能するか」についてはほとんど同意しません。海。"
しかし、クジラの深い過去の一部は困惑し続けていますが、今日の科学者は予期せぬ透明度の源、ヒゲの中に隠された詳細な宝の地図を発見しました。 ケラチンに関連する情報は、タンパク質内またはタンパク質と並んで、化学的タイムスタンプとクジラの健康、動き、繁殖に関するデータを保持しています。 「あたかもこれらの動物が毎日日記を付けているようで、突然、彼らが書いていることを見ることができます」と、北アリゾナ大学の内分泌学者キャスリーン・ハントは言います。 そして、ヒゲから展開する物語は、まったく新しい方法でクジラの保護に情報を与えることができます。
クジラはどのようにして歯を使ってヒゲを飛ばしたのですか？ オーストラリアのビクトリア博物館とモナッシュ大学の研究者が、2500万歳の化石クジラであるアルフレッドの助けを借りて、最新の科学をお届けします。
バージニア州のハンプデンシドニーカレッジにあるワースの研究室では、ヒゲの水力学を研究しているが、ちょっとクジラ臭い。 バリーンはいたるところにあります。乾燥した長いスラットが棚に置かれています。 背が高く幅の狭いプレートをプラスチックで包み、そのゴム状の端部を防腐剤に浸して、角に寄りかかっています。 そして、アラスカの共同研究者から届いたばかりの160キログラムの新鮮なヒゲがホールのしっかりと蓋をした樽の中にあります。
古いヒゲは爪のように割れており、その構造を明らかにしています。各湾曲したプレートは、きつく巻かれたランチョンミートのミニチュアコイルの間に挟まれた細管の列を持つ2つの平らなケラチン層です。 クジラの大きな舌とその獲物の洗い流しが材料を擦り減らせ、縁で一種のフリンジを解放します。アリストテレスは「豚の毛」と比較しました。これらのフィラメントの粗さは、ちょうどサイズ、形状、ヒゲプレートは種によって異なりますが、この毛むくじゃらのものが口一杯の海水から食物を分離します。
数百万年前にフィルターを餌にしたことでミスティックスは大きく前進したかもしれませんが、今日、特に海氷で覆われた地域では、海は急速に変化しています。 ワースは、これは「最も適応性の高い海洋動物でさえ悲惨な影響を与える可能性がある」と言います。
ホッキョククジラを考えてみましょう。 地球の最も冷たい水に固有の白い魂のパッチを持つなめらかな黒い哺乳類は、環境変化の中心にあります。 北極圏で一生を過ごし、季節によってパックアイスが形成されて後退するにつれて移動します。 毎日約2トンの新鮮な動物プランクトンを摂食すると、ボウヘッドは18メートルまで大きく成長し、100年以上の長さ、おそらく現代の哺乳類の中で最も長く生きます。
ヒゲの研究者にとって、種は純金です。 それは、巨大なブルーを含む他のどのクジラよりも多くの長いヒゲ板（4メートルで片側最大350）を持っています。 合法的に弓頭を狩る多くの先住民族のアラスカ人は、研究者とヒゲを共有します。したがって、ホールのワースの樽です。 クジラ座礁ネットワークは別のソースを提供します。 1800年代半ばの捕鯨遠征にさかのぼる古いサンプルは、博物館の保管キャビネットや個人のコレクションにほこりを集め、研究に適しています。
キャスリーン・ハントは、ワースと同様に、このリソースを活用しています。 最終的に、彼女は、ボウヘッドが環境に対する人間の影響の増大にどのように対処しているかを知りたいと考えています。 氷の融解は、北極圏をより多くの船の往来、地震探査、石油とガスの開発、釣りに開放しています。 海洋哺乳類の場合、これはより多くの船のストライキ、漁網のより多くの絡み合い、およびより多くの騒音を意味します。 「彼らはストレスを感じていますか？ 人間の活動は生殖に影響を与えていますか？」と彼女は尋ねます。 誰も知らない。
研究者は絶望のデータソースとしてヒゲによって来た。 彼女はホルモンが彼女の質問の多くに答えることができることを知っていましたが、クジラは研究するのが非常に難しく、サンプルが少ないことで有名です。 「動物を実際に手に入れることは決してできません」とハントは言います。 「クジラを静めたり、研究室に戻したりすることはありません。」
地球上で最大の動物であるシロナガスクジラは、ヒゲを使用して海の最小動物の一部を食べます。 このアクションフィーディングドローン映像は、オレゴン州立大学によってキャプチャされました。 オレゴン州立大学GEMMラボによるビデオ
非常にやる気があり、さらに患者の場合は、糞、皮膚、脂肪のサンプル、さらにはクジラの噴気孔からの呼吸蒸気も収集できます。 ただし、これらは単一の時点のスナップショットのみを提供します。 ハントはより広い範囲を望んでいました。 耳垢プラグは増分データを配置しますが、それほど正確ではなく、プラグを頭蓋骨からそのまま抽出するのは難しいため、供給は限られています。
ハントが「うんちと吹き飛ばされて」約13年間ハントした後、同僚はヒゲを提案しました。 結局のところ、髪、ひづめ、角、爪、およびケラチンでできている他の脊椎動物の構造は、ホルモンを体内に送る多くの腺からの内分泌データを含む、あらゆる種類の情報を保持しています。
その結果、ヒゲは同じ情報を格納しており、ドリルアウトした粉砕サンプルから抽出することができます。 プレートは動物の生涯を通じて成長するため、副腎、生殖腺、甲状腺からのホルモン信号を継続的にキャプチャします。 「[ヒゲの]新しい部分からだけでなく、海の下で数十年以上ガタガタと音を立てているビットからデータを取得できます」とハントは言います。 プレートは、もう一方の端で成長するにつれて一方の端で侵食されるので、15年分の価値のある生命の一部を表します。
ハントは、1970年代から科学者たちがニューイングランド沖で観察していた2匹の北大西洋のセミクジラ、StumpyとStaccatoからヒゲを研究しているクジラの繁殖について多くを収集しました。 出産の成功を含むクジラの生活史のかなりの部分は十分に文書化されており、ハントはそれぞれのタイムラインを作成することができました-死に至るまで（両方とも船のストライキで死亡しました。 科学者はヒゲのおおよその成長率を計算しているため、1センチメートルあたりの時間が非常に長いため、ハントはヒゲから抽出されたホルモンデータをその当時のクジラの経験と並べることができ、重要な相関を示唆しました。
「発情周期や性的成熟の年齢、妊娠率のようなものは、研究者にとって本当にブラックボックスです」とハントは言いますが、今やヒゲが解読できる可能性があります。 彼女は、プロゲステロンの明確なパターン（妊娠中は「悲鳴が高い」）を発見し、ストレスホルモンコルチゾールの上昇と下降をパートナーにしました。 さらに、彼女は、甲状腺ホルモンは動物が飢えているかどうかを明らかにする可能性がある（クジラはエネルギーを節約するために代謝速度を「下げる」ことができる）が、水を節約するために使用されるアルドステロンのスパイクは他の動物ではストレスの兆候であると示されているクジラでも同じことを知らせます。
ハントは、海水温などの環境データでオーバーレイできるこのような情報を持っていると、より複雑なミステリーに関するポータルを開くと考えています。 「なぜ女性はこの地域で繁殖していないのに、そこにいるのですか？」彼女は例として尋ねます。 「それは栄養上の問題ですか？ データポイントの正しい組み合わせが答えを提供する可能性があります。
さらに、ストレスホルモンの変化と繁殖の成功との相関関係を見つけることは、たとえば「政策立案に本当に役立つ可能性がある」と彼女は言います。 そして全体像には、気候変動の影響があります。 「もちろん、これは燃え上がるような質問です」とハント氏は言いますが、これまでのところ、科学者たちはクジラにどのような影響があるのか分かりません。 おそらく、クジラの獲物が海水温の上昇に応じて変化するので、生物学者は食物の変化または減少した量に関連するクジラの栄養ストレスに気付くでしょう。 ハントは、そのような効果は甲状腺やその他のデータからいじめられる可能性があるという仮説を立てています。
ハントが始めたものは、近い将来に多くのブラックボックスの蓋を開ける態勢が整っているようです。
一方、ヒゲに閉じ込められる化学的宝物はホルモンだけではありません。 ハントのように、スミソニアン協会のアリソンフレミングは、そうでなければ目に見えないデータをクジラの口から抽出しています。
生物学的海洋学者は、質量に関連する予測可能な「シグネチャ」を持つ炭素と窒素を含む元素の安定同位体の研究で、何百ものヒゲサンプルを扱ってきました。 たとえば、炭素の1つの形態は、他の形態よりも中性子が多いため、より重く、化学プロセスと物理プロセスで反応が異なります。 フレミングにとって有用なのは、これらの要素が環境のさまざまな側面のトレーサーとして機能することです。たとえば、移動するクジラの場合、その地理的位置やクジラが食べている栄養レベル（食物網内の位置）を含みます。
お辞儀をしてください。 これらのクジラは、ビューフォート海とベーリング海の間を季節的に移動し、それらの海とそれらに住む動物は同位体的に互いに異なっています。 それは、ビューフォートが河川系から淡水を得るためであり、淡水はオキアミやそれがサポートするカイアシ類などのオキアミに現れる特定の同位体特性を持っているためです。
これらの獲物種に栄養を受けて、クジラは骨、ヒゲを構築するために酸素、炭素、窒素を使用します。 また、有益なことに、これらの要素の比率は、成長時にクジラが摂食している海洋を反映しています。 質量分析でヒゲ板に沿ってサンプリングすると、ある海洋から別の海洋への移行を含む、経時的な同位体マーカーが明らかになります。 研究者はこれらの海洋間の移動の一般的なタイミングを知っており、それを同位体データとともに使用してヒゲの成長速度を測定できるため、プレートはクジラの旅のタイムスタンプ付きの地図を提供します。道。
より具体的には、フレミングは、炭素同位体比が植物プランクトンの量と成長率、つまり海洋食物連鎖の基部での漂流する光合成生物の両方に相関していると説明しています。 「つまり、これは生産性の程度を評価するための1つの大まかな方法です」-これは最終的には、クジラをろ過して食べることができるエネルギーに変換されます。
フレミングの研究のいくつかは、どの種が環境の変化によって最も脅かされているかを単に示唆することができると彼女は言います。 「以前は、皮膚サンプルを使用して、カリフォルニアで20年間の採餌を検討しているザトウクジラプロジェクトを行いました。 私たちが発見したのは、これらの動物は非常に柔軟であったことです。豊富なものに応じて獲物を切り替えました。」ザトウクジラは機知に富んでいる可能性があります。 ヒゲはそれに答えるのに役立ちます」と、マネージャーがどこに努力を集中するかを決定するツールを提供します。
最終的に、フレミング、ハント、およびその他のヒゲの研究者は、両方向にタイムラインを延長できる可能性があります。 片方には、取り残された合法的に狩猟されたクジラの新鮮なサンプルがあり、クジラの生活を現代的に捉えています。 もう一方の端は古いものにあります。この素材は、宝飾品、箱、櫛、靴べら、その他の製品に1500年代から使用されていました。 「私たちは、貴重なものを掘る前に、最も価値の低いサンプルを使用しようとしています。ホルモンや他の化学物質がそれほど長く持ちこたえるかどうかはまだわかりません」とハントは言います。 「しかし、非常に長い期間にわたってヒゲの傾向を観察するために、すべてをまとめたいと思っています。」
Baleenベースの研究はまだ初期の段階です。 他の研究者は、種間の食餌の重複（動物が同じ獲物と競合しているかどうか、特にその獲物が減少した場合に知ること）と水銀曝露について報告しており、情報のプールは拡大し続けています。 クジラの生活から得た個人データ、物理データ、環境データをオーバーレイする他のデータ収集者とのコラボレーションが、保全の大きな可能性を秘めていることは明らかです。 科学者たちは、生態系の生産性、ストレス、繁殖、さらにはこれらの遠隔地の人間の足跡さえも複雑に結びついていることを含め、この独特の解剖学に圧迫された非常に大きな画像があると科学者は言います。
研究者は、タイムラインを構築し、リンクを見つけることで、最終的に野生生物管理者と政策立案者に通知できることを望んでいます。 多くのクジラ種が商業捕鯨の歴史的な虐殺から回復することはなく、南極のシロナガスクジラは搾取前のレベルのわずか1％しか保持していないため、これは困難な戦いです。 しかし、種がすべて同じボートにいるわけではありません。 国際自然保護連合によれば、北大西洋と北太平洋のセミクジラは絶滅の危機にalthoughしていますが、一部のホッキョククジラ、ミナミセミクジラ、コククジラは「最も懸念が少ない」と考えられています。
とりあえず、とりあえず。 今日のクジラに対する敵は、彼らの生活に関するデータを収集するよりも速く増殖しています。 船のストライキと漁具の絡み合いは、一般的な敵のナンバーワンです。 また、環境保護論者は、騒音、温暖化の温度とその多くの影響、汚染された水への暴露、海洋の酸性化を心配しています。 これらの脅威は、特に組み合わされて、定量化するのが非常に困難です。
しかし、研究者がヒゲの分子の宝庫をさらに掘り下げると、過去と現在のデータを使用して将来の計画を立てる新しい方法を見つけることは間違いないでしょう。 ヒゲクジラの独特なにやにや笑いは驚きに満ちています。
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