20 март 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Какво общо имат китовете с парашутите?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 26 септември 2015 в 08:3929260

По случай наближаващата 156-та годишнина от публикуването на “Произход на видовете” (Чарлз Дарвин) 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 190 тона – равняващо се на около 2000 възрастни човека. В класацията ги следват гърбатите китове и още няколко подобни видове китове.

Няма никое друго животно, което да е 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 балена (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, китовете похапват доста уединено, далеч от човешкото око, така че на учените им се наложило да разрешат въпроса, използвайки предимно индиректни наблюдения. Джеръми Голдбоген (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 китовете с балена близо до повърхността на океана. За да интерпретира данните той работил съвместно с зоолога Робърт Шадуик (Robert Shadwick) и палеонтолога Ник Пиенсън (Nick Pyenson) от същия университет, както и с Жан Потвин (Jean Potvin), физик, чиято специалност са парашутите. Да, точно така – парашути. Нека ви обясня...

Потвин 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 се забавя, 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. Отворът под долната му челюст се разтваря и животното поглъща огромни количества вода. Китът се забавя поради претоварването. С други думи в много отношения той се държи като парашут.

За първи път започва да се говори за този модел преди около 7 години, когато Голдбоген и колегите му публикуват някои от своите първи резултати. Оттогава, Полвин със своя опит вив физиката и аеродинамиката на парашутите е дал своя принос в изследването 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 толкова мощно покачване на налягането, че кита просто няма да може да издържи. Учените смятат, че вместо това китовете активно контролират своите 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 долната си 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 му, осигурявайки допълнителен натиск, за да се филтрира водата в неговата балена.

Тъкмо в тази странна техника може да се крие тайната на огромния размер на някои китове. Гърбатият 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 само за 4 часа да си набавят достатъчно храна, за да захранват огромното си тяло за целия ден.

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.

Голдбоген 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 20-ти век. Голдбоген 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 естествен 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 своему 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 доклад в Proceedings of the Royal Society, Голдбоген 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 нуждаят 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 обаче 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 тази хитра 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 в животинското царство, каквото го познаваме сега, ние най-вероятно споделяме планетата с най-голямото същество, което то може да предложи.

По материали от:

1. Fortune Unmasked » The Origin of Big | November 25, 2009
2. Lowest Energy State? « Gavorge | November 25, 2009
3. Whales, Parachutes, And Lunges « Meddling Kids | November 27, 2009
4. Daily Links for November 27th through November 28th | Akkam's Razor | November 28, 2009
5. Some whales double their weight when straining sea-water | Newsblog | November 30, 2009
6. Sitez » links for 2009-12-01 | December 1, 2009
7. tiger woods: the final word - Cool Married Guy | December 3, 2009
8. Article: The Origin of Big « Read It Or Not | December 5, 2009
9. Phlygian Tomb of Midas (Links) — ty.rannosaur.us | December 8, 2009
10. fizzix » Lowest Energy State? | January 7, 2010
11. Open Lab selections 2009 « Seeds Aside | January 13, 2010
12. Announcing the posts that will be published in The Open Laboratory 2009! [A Blog Around The Clock] « The Swarm | January 13, 2010
13. Giants Lurking In The Drawer | The Loom | Discover Magazine | February 18, 2010
14. Leviathan, the ancient marine predator discovered | A Schooner of Science | July 6, 2010
15. Improbable Research » Blog Archive » The tale of the whale and the parachute | October 7, 2010
16. Recent Reading – 10/12/10 | Everyday Biology | October 12, 2010
17. Before Leviathan | The Loom | moregoodstuff.info | August 16, 2011
18. The Origin of Big | The Loom | lloyd shepherd dot com | February 7, 2012

Източник: The Loom, Discover Magazine


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Биология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.