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十三、鲸类动物研究的新进展

发布人:zml  发布时间:2017年03月03日 16:59:09  浏览量:

十三、鲸类动物研究的新进展

1.鲸类动物生理研究的新发现

⑴在鲸口腔中发现有弹性的神经。

2015年5月4日,加拿大和美国科学家共同组成的一个研究小组,在《当代生物学》杂志上发表研究报告说,鲸是大海中的“大吃货”,其中鳁鲸的进食秘诀就是嘴能张得足够大。他们的研究发现,鳁鲸的嘴之所以能张得那么大,一个重要原因,是其口腔神经能像弹力绳一样伸缩。这是科学家首次发现,可拉伸的动物神经。

研究人员说,动物尤其是脊椎动物的神经通常不具有弹性,正因如此,神经拉伤成为人类很常见的一类神经损伤。他们在研究鲸的尸体时,无意间发现鳁鲸的口腔神经可轻松拉伸到其原有长度的两倍以上,而不会造成任何损伤。

世界上体型最大的动物蓝鲸,以及鳍鲸与座头鲸都属于鳁鲸,其成年体重平均达40吨到80吨。它们常常采用冲刺式方式捕食,即先在水下张开大嘴,冲刺前进,把大量水连同食物一起吞入口中,再把嘴巴合上收缩,通过鲸须板把水挤压出去。

在冲刺式捕食中,口腔会产生巨大的形态变化,因此要求颌关节、舌头结构等进化出适应性特征。最新研究表明,有弹性的口腔神经,便是鳁鲸的捕食适应性特征之一。

研究人员解释说,其他动物的神经表面,通常覆盖着一层薄薄的胶原蛋白,一拉就会出现损伤。但在鳁鲸口腔中,神经纤维平常被“折叠”起来,外面覆盖着厚厚一层弹性蛋白纤维。因此当鳁鲸嘴巴张大时,其口腔神经便可拉伸。接下来,他们将研究鳁鲸口腔神经,在进食过程中的“折叠”情况。

⑵发现饮食和演化历史塑造出鲸鱼肠道菌群。

2015年9月,美国哈佛大学乔恩·桑德斯领导的一个研究小组,在《自然·通讯》发表论文指出,须鲸的肠道菌群,与陆地上食草动物较为相似。这项发现,支持了饮食和演化历史都有助于塑造哺乳动物肠道菌群的观点。

饮食是决定哺乳动物肠道菌群构成的主要因素。但有些动物,肠道菌群的整体构成与近亲相似,即便它们的饮食完全不同。例如,食竹的大熊猫和它们的近亲熊相似。研究小组想探究须鲸是否也有类似情况。须鲸是一种海洋肉食动物,从与牛、河马相近的陆地食植祖先演化而来。

研究人员分析了,来自3个不同种的12头须鲸的粪便样本中的微生物基因。然后,把这一信息,与从其他有不同饮食的海洋或者陆地哺乳动物获得的类似信息,进行比对。结果发现,须鲸的整体微生物组成和功能范围,与它们的陆地食草亲戚相似。但特定微生物代谢通路,更类似于陆地食肉动物。

这项研究,有助于理清饮食和演化决定肠道菌群组成的复杂相互作用。作者指出,对于须鲸,演化关系和肠道菌群组成的相关性,可能表明了胃肠道结构引起的限制,鲸和它们的陆地亲属都有多节前肠作为发酵室。

2.鲸类动物社会性行为研究的新发现

发现抹香鲸不同群体拥有不同的方言。

2015年9月8日,加拿大哈利法克斯的戴尔豪斯大学,科学家马里西奥·康托领导的一个研究小组,在《自然·通讯》杂志上发表论文称,他们完成的一则动物学新研究显示,通过文化学习,抹香鲸的不同群体会发展出不同的方言。这项研究显示,人类可以形成不同文化,这在复杂的动物社会中也会出现。

与人类社会一样,抹香鲸生活在多层结构的群体当中。它们喜欢群居,以家庭为单位的个体,聚集在一起形成大家族,并以长期稳定的雌鲸群构成社会的核心单位。每个大家族,都可以通过它们声音中的“咔嗒”声模式的相似程度区分出来。但是对人类来说,一直都没有弄清楚在海洋当中,不同的抹香鲸群体之间并没有物理隔离,何以会出现不同的家族。

研究人员说,此次他们调查了加拉帕戈斯群岛附近生活的抹香鲸,并使用了这个鲸类群体,在18年中的社会互动和发声情况的数据记录,用以研究不同的发声群体是如何形成的。通过使用个体为本模型,研究人员模拟不同抹香鲸个体之间的互动。他们的结果显示,这些不同群体最有可能的出现方式,是因为抹香鲸会“学习”那些和它们行为类似同伴的发声方式。

在调查中,研究小组还发现了一些矛盾的现象:鲸类发声结构的基因遗传,或者是群体中随机固定下来的呼叫类型,无法解释研究人员在野外观察到的一些模式。这表示,不同群体中的信息流——以交流信号为例,可能是导致鲸类不同家族出现的原因,这也有助于保持这一种群家族内的凝聚力。

3.鲸类动物研究的新方法

用“鲸机”分析鲸鱼口气。

2015年8月,美国媒体报道,鲸鱼易感染呼吸道疾病,从而威胁已濒危的种群数量。可是,给鲸鱼作健康评估却不容易。为了测量一头鲸鱼的“口气”,即喷水孔中喷出的潮湿空气,所含的细菌和真菌,就必须足够靠近它以取得口气样本。

“鲸机”由此应运而生。这是一架由马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所,与美国国家海洋与大气管理局,共同研制的小型遥控无人机。作为一架六桨直升机,它不仅能收集鲸鱼的口气样品,还能进行空中高清成像,对鲸鱼的整体健康情况和脂肪水平、皮肤伤口等具体情况进行评估。

近日,在斯特尔维根海岸国家海洋保护区,进行的一次测试飞行中,“鲸机”先是在36头鲸鱼头顶上方约40米处给它们拍摄全身相,然后低飞到距海平面仅数米处,掠过其喷出的水柱并收集口气样本。

最终共收集到16支样本。下一步,研究人员打算开始分析这些样本的微生物成分。他们还计划今年冬天从南极半岛收集同种的、但在较纯净环境下生活的鲸鱼的口气样品,并开展对比研究。