Сайт на студентите от БФ

По случай 150тата годишнина от публикуването на “Произход на видовете” ще разгледаме един от най-интересните аспекти на еволюцията – произхода на гигантите.

Китовете са най-големите животни живели някога. Сините китове могат да достигнат до 160 тона – равняващо се на около 2000 възрастни хора. В класацията ги следват гърбатите китове и още няколко подобни видове китове.

Няма никое друго животно, което да достигнало подобни размери. Всички тези гиганти се хранят като цяло по един и същи начин. Те поемат голямо количество вода, което филтрират през сито в устата си, което зоолозите наричат baleen. Повечето от храната, която те консумират представлява малки животинки, като крил и други дребни безгръбначни. При това положение много учени си задават въпроса как китовете успяват да поемат достатъчно от тези малки залчета храна в тялото си, за да могат да достигнат толкова големи размери.

За съжаление, китпвете похапват доста уединено, далеч от човешкото око, така че на учените им се наложило да разрешат въпроса, използвайки предимно идиректни наблюдения. Jeremy Goldbogen, биолог от университета в Британска Колумбия, е събрал всичките данни, които е успял да намери, от записващи устройства прикрепени към гмуркащите се китове, за да заснеме как се хранят baleen китовете близо до повърхността на океана. За да интерпретира данните той работил съвместно с зоолога Robert Shadwick и палеонтолога Nick Pyenson от същия университет, както и с Jean Potvin, физик, чиято специалност са парашутите. Да, точно така – парашути. Нека ви обясня.

Potvin помага на биолозите да изградят сложен физичен модел на хранещ се гърбат кит. С помощта на този модел учените искат да симулират точното поведение на китовете по време на хранене. Гърбатият кит например се гмурка на стотици метри дълбочина в търсене на храна. Веднъж след като достигне достатъчно дълбоко той увеличава драстично скоростта си на движение, след което рязко намалявя, почти спирайки. И въпреки това дори при намалената скорост, опашката му продължава да се движи генерирайки огромна тяга. Около половин минута по-късно той се засилва, след което рязко намалява отново. Какво се случва?

Според учените това се случва когато китовете попаднат сред облак от крил, при което те отварят своите челюсти. Отвора под долната челюст се разтваря, поглъщайки огромни количества вода. Китът се забавя поради претоварването. С други думи в много отношения той се държи като парашут.

За първи път се проговаря за този модел преди около две години, когато Goldbogen и колегите му публикуват някои от своите първи резултати. Оттогава, Polvin със своя опит вив физиката и аеродинамиката на парашутите е дал своя принос в изледването на „парашутиращите китове”. Той заедно с другите учени е разработил нов сложен модел, който следи потока на поетата вода много по-точно. Учените установили, че става дума за мнооого вода: при едно отваряне на челюстите си гърбатият кит може моментално да удвои своето тегло.

Всъщност, ако китът остави водата просто да нахлуе би се образувало много мощно покачване на налягането, което кита просто няма да може да издържи. Учените спекулират, че вместо това китовете активно контролират техните титанични глътки. Докато водата нахлува китовете съкращават мускулите на долната си челюст. Потока на водата се забавя и след това дори обръща посоката си, така че се движи заедно с кита (всъщност гърбатите китове имат мускулен слой и чувствителни на налягане нервни окончателни в тяхната долна челюст. Досега никой не е знаел за какво служат). След като водата се задвижи напред вътре в кита тя може да се насочи към устата на кита, доставяйки допълнителен натиск, за да се филтрира водата в неговия baleen.

Тъкмо в тази странна техника може да се крие тайната на огромния размер на някои китове. Гърбатия кит може да поеме няколко килограма крил само при едно преглъщане, а може да извършва това на всеки 30 секунди. Тъй като крилът живее на огромни рояци, китовете могат да ги поглъщат и да си набавят достатъчно храна, за да захранват огромното си тяло за целия ден само за 4 часа.

За да могат да поддържат подобен тип хранене китовете трябва да имат наистина огромна уста, за да могат да поемат достатъчно храна на една глътка. Но за да имаш голяма уста, трябва да имаш и голямо тяло. А за да поддържаш това огромно тяло в движение трябва да си набавяш доста голямо количество храна. А за да се храниш по начина, по който го правят китовете се нуждаеш и от доста енергия.

Goldbogen и колегите му си задават въпроса какво печелят китовете от способността си да се държат като парашути, докато се хранят. За да си отговорят те се възползвали от замерванията на стотици гърбати китове, които били извършени от учените на китоловните станции през 20те години на 20ти век. Goldbogen обработил данните от тези замервания и анализирал пропорциите на тялото на китовете с различни размери. От тези изчисления учените успели да установят колко вода китовете с различен размер могат да поглъщат.

Основно правило сред живите същества е, че големите организми не представляват просто уголемени версии на малките. Съотношението между различните части от тялото също се изменят. В някои случаи тези промени са в резултат на естествн отбор действащ чрез различни физични сили. Например слонът не може да стои на деликатните крака на коня. Те се нуждаят от крака наподобяващи по форма здрави колони, за да могат да поддържат телата си срещу силата на гравитацията. В други случаи различните пропорции са просто резултат от развитието – някои части от тялото растат по-бързо от други. Това съществува не само между различните видове ами и вътре в самия вид. Например човеците пигмеи са по своемо умалена версия на нормално висок човек. Но пропорциите на частите телата им не се умалени по същия начин, защото мозъци им все пак са с приблизително същия размер, какъвто се наблюдава и при по-високите хора.

В наскоро обявен доклад в Proceedings of the Royal Society, Goldbogen и колегите му докладват, че са открили, че големите гърбати китове не представляват просто уголемена версия на малките гърбати китове. Вместо това, докато тялото им расте, устата им става още по-голяма. Малките гърбати китове могат да погълнат около 90% от собственото си тегло. Най-големите могат да глътнат до над 160%. С други думи, големите гърбати китове се нуждаят от все повече енергия, за да контролират още по-големия поток вода, която те поглъщат. С нарастването размера на тялото им количеството енергия, от която се нуждае тялото им нараства по-бързо от допълнителната енергия, която те могат да си набавят чрез храната.

Тези промени в съотношенията могат да обяснят странните гмуркания на хранещите се с планктон китове. Например сините китове са два пъти по-големи от гърбатите китове, но и двата вида могат да прекарат под вода приблизително еднакво време (около 8 минути) и то при същата дълбочина (148 м.). Ако всичко е съизмеримо то би се очаквало сините китове да могат да се гмуркат на по-дълбоко и за по-дълго, защото биха могли да съхраняват много повече кислород в доста по-големите си дробове. Освен това сините китове могат да направят по-малко гълтателни движения от гърбатите китове. Възможно е гигантските сини китове да се борят с една определена граница в размера. Те се нуждаят от толкова много енергия за своите гмуркания, че просто не могат да си позволят да задържат дъха си за по-дълго и могат да направят само няколко гълтателни движения преди да изразходят резервите си от въздух и да трябва да се насочат към повърхността.

Ако учените са прави, може да се окаже, че са се натъкнали на една от най-големите иронии в еволюцията. Храненето чрез стратегия може би е позволило на китовете да станат най-големите животни, които някога са обитавали планетата ни. Но това не можело да продължава до безкрайност. Веднъж след като китовете станали достатъчно големи, самото хранене по този начин започнало да им коства толкова много енергия, че започнало да им пречи да станат по-големи. Може би един ден някое животно ще развие нова стратегия, която да му позволи да стане по-голямо дори от синия кит. Но за животинското царство, каквото го познаваме сега ние най-вероятно споделяме планетата с най-голямото същество, което то може да предложи.

---

Сподели статията