Біологи не змогли пояснити, як вусаті кити-смугачі відціджують криль із води вчетверо швидше, за теоретичні очікування. Здатність захоплювати цілі скупчення здобичі часто вважають однією з причин, що дозволили цим вусатим китам еволюціонувати до гігантських розмірів. Але моделювання показало, що звичайне просіювання криля забивало би фільтрувальну поверхню вуса та знижувало би швидкість споживання їжі у десятки разів. Вочевидь, кити використовують складніший механізм, а який саме — мають з'ясувати в наступних дослідженнях. Статтю опублікували у Journal of Experimental Biology.
Фото смугачів-фінвалів із дрона. Хмара, що переливається веселкою — місце видиху одного з них. Hannah Clayton / NMFS
Чому біологи зацікавилися процесом харчування китів?
Смугачі, до яких належать сині кити й фінвали, під час годування роблять так звані кормові випади. Кит розганяється у напрямку скупчення здобичі, відкриває рот, захоплюючи воду та криль, потім майже повністю закриває рот, лишаючи фільтраційне «вікно», закрите китовим вусом, та з силою виштовхує через нього воду, таким чином відфільтровуючи криль. Двадцятиметровий фінвал під час вдалого полювання здатний за один раз захопити близько 60 кубометрів води, що міститиме до 144 кілограмів криля. Спостереження свідчать, що для видалення зайвої води після такого «ковтка» киту вистачає приблизно пів хвилини, завдяки чому за восьмихвилинне занурення тварина може здійснити до шести випадів.
Однак, рівномірне осідання такої кількості крилю на фільтруючій поверхні формувало би шар товщиною понад шість сантиметрів та перешкоджало би руху води — подібно до сміття, що забиває звичайний фільтр. Розібратися у механізмі фільтрації крилю спробувала група дослідників зі Стенфордського університету.
Як вивчали процес фільтрації у китів?
Щоб з’ясувати, як може відбуватися рух води під час фільтрації, вчені побудували установку з вертикальною трубою, резервуаром води та металевою сіткою, яка імітувала фільтр. На сітку клали шари криля різної товщини від двох до шести сантиметрів, після чого вимірювали швидкість проходження крізь них води під різним тиском. Виявилося, що навіть найтонший шар крилю різко сповільнював потік.
Паралельно науковці змоделювали тиск, який у розтягнутій ротовій порожнині можуть створювати скорочення м’язів і пружна віддача тканин горлових складок, які разом виштовхують воду назовні. За типової для ссавців сили м’язового скорочення модель дала тиск близько 4,1 кілопаскаля, а за гранично високої — 17,7 кілопаскаля.
Фото смугачів-фінвалів із дослідницького човна. James Fahlbusch / NMFS
Та цього виявилося замало. Для видалення з пащі 60 кубометрів води за середнього тиску й шару криля близько 3,7 сантиметра китові знадобилося би приблизно 940 секунд, тобто 15,7 хвилини, що у приблизно у тридцять разів перевищує реальний час. Навіть за максимальної оціненої сили м’язів цей процес тривав би 132 секунди — замість спостережуваних 31 секунди. Щоб укластися в реальний час, у ротовій порожнині довелося б створити тиск у 26–30 кілопаскалів — набагато вище, ніж можуть дати м'язи та тканини горлових складок.
Прояснити ситуацію не допомогла навіть поправка на поступове, а не одночасне забивання фільтра — навіть тонкий початковий шар швидко збільшує опір, тому середня швидкість потоку все одно лишається надто низькою.
Як тоді пояснили швидкість фільтрації?
Одним із можливих пояснень швидкості фільтрації може бути нерівномірне забивання фільтра. Якщо частина китового вуса залишається майже чистою, вода може рухатися назовні переважно крізь ці ділянки з низьким опором. Однак, тоді мають існувати механізми постійного очищення значної частини фільтрувальної поверхні. Дослідники припускають, що в цьому можуть брати участь потоки води, спрямовані вздовж вуса, рухи язика або інші складні циркуляції всередині ротової порожнини. Утім, ці гіпотези ще потребують перевірки.
Що біологи знають про китів
⛵️ Кашалотів уперше зафільмували за використанням голови як тарану. Таку поведінку описували ще моряки XVIII-XIX століть, коли кити топили кораблі.
🤓 У горбатих китів знайшли аналог людської короткозорості, через що тварини не можуть на відстані розгледіти дрібні об’єкти, як-от рибальські сітки, і стикаються з ними.
🗣 Пісні різних видів китів виявилися подібними до людського мовлення — у них частіше зустрічаються короткі елементи, так само як в людській мові частовживані слова мають меншу кількість складів.
🙈 А спостереження за міграцією китів показало, що вони переносять поживні речовини з багатших на них регіони у бідніші та збагачують ними океан під час сечовипускання.
