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鲸鱼的耳垢竟是个巨大信息库:10年数据反应环境

致研科技2018-11-24文章动态
来源:网易科技  作者:小小  责编:孤城
 
人类耳垢这种粘性物质会随着时间的推移在耳道内积累很多有关宿主健康的线索,鲸鱼的巨大耳垢也是如此。

图1:测量座头鲸这种体型鲸鱼的应激激素异常困难,因此科学家们对于在鲸鱼耳垢中发现激素水平的记录感到兴奋
 
几个世纪以来,世界各地的博物馆馆长从死鲸身上提取了大量的耳垢。多亏了这些耳垢,科学家们现在从中发现人类活动在过去150多年里是如何给鲸鱼造成压力的。
 
贝勒大学比较生理学家斯蒂芬·特朗布尔(Stephen Trumble)和他的同事们本月在《自然通讯》杂志上发表了这一发现。
 
事实证明,从捕鲸到战争再到气候变化,人类活动都是巨大的压力诱发因素,对鲸鱼行为产生了巨大影响,即使我们没有直接与它们互动。
 
耳垢线索
 
鲸鱼的每块耳垢可以超过50厘米长,重约1公斤,里面包含了大量关于鲸鱼生存环境的信息,以及鲸健康状况的线索。而且,由于耳垢是分层累积的,类似于树木的年轮,研究人员可以获得从农药污染到生殖周期等各类数据
 
但是,特朗布尔和他的同事们特别热衷于研究鲸鱼对人类活动的反应。最好的方法之一是测量动物在压力下释放的激素水平,比如皮质醇。
 
获取鲸鱼激素水平的长期数据是非常困难的。在鲸鱼的整个生命中追踪和取样基本上不可能的。鲸鱼用来过滤食物的鲸须包含大约10年的信息,但是这些动物通常可以活50到100年,所以这只能帮助我们了解鲸鱼的有限信息。
 
另一方面,鲸鱼的耳垢提供了数十年的数据。然而,特朗布尔说,提取这些信息并非易事。分离用于分析的耳垢层,每一层都包含了大约6个月有关鲸鱼生活的信息,这可能需要数日的仔细工作。
 
但结果是值得的。特朗布尔说:“能够将压力因素与鲸鱼的反应结合起来,尤其是在整个生命周期中,这是前所未有的。”
 
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的鲸类生物学家尼克·凯拉(Nick Kellar)对此表示赞同,他说:“这代表了关于捕鲸非致命影响的最佳可用科学,是这一领域的重大进展。”

图2:在20世纪,长须鲸的数量受到了捕鲸业的严重打击,尽管它们濒临灭绝,但仍然是捕鲸者的目标
 
战争与全球变暖
 
在这项新研究中,来自20条长须鲸、座头鲸和蓝鲸的激素资料显示,从19世纪晚期到20世纪70年代,捕鲸活动与鲸鱼压力之间有着紧密的联系,当时的立法大大减少了捕鲸活动。特朗布尔说:“让我们惊讶的结果是相关性本身。”
 
虽然研究人员预计捕鲸会增加鲸鱼承受的压力,但他们没有预料到激素水平会随着捕猎量的减少而下降。特朗布尔补充说:“这些鲸鱼真实地反映了它们所处的环境,它们类似于危险预警。”
 
研究人员还发现,狩猎并不是唯一的压力来源。从1939年到1945年,皮质醇水平升高表明鲸鱼的压力水平很高,尽管被鱼叉刺穿的鲸鱼数量减少。
 
但当时还有另一个压力因素——全球战争。特朗布尔说:“我们怀疑第二次世界大战期间,鲸鱼皮质醇的增加可能是飞机、炸弹、船只等噪音引发的结果。”
 
大约1970年之后,尤其是1990年之后,研究人员发现了一个令人担忧的趋势:皮质醇水平也随着水温的升高而迅速上升。这表明气候变化也对鲸鱼造成了压力。
 
温度升高会通过多种方式影响动物,从改变猎物的位置和数量,到直接影响水温升高对它们生理机能的影响等。特朗布尔说,他和他的同事仍在努力缩小造成鲸鱼压力增加的气候变化因素。这需要更多的研究,因为与温度的联系是基于6头鲸鱼的耳垢发现的。
 
此外,凯拉说,他希望考虑到动物死亡原因等其他变量,因为自然衰老过程也会影响激素水平。但这并不意味着两者之间没有气候联系。解决这个问题的最好方法就是研究更多的鲸鱼耳垢。幸运的是,这正是特朗布尔计划要做的。他说,他们需要分析几十个耳垢样本。

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