独角鲸令人印象深刻的独角兽般的长牙揭示了它过去的生活状况

长着螺旋状长牙的独角鲸

在浓密的浮冰上长着独特的螺旋状长牙的独角鲸。资料来源:Paul Nicklen / paulnicklen.com

每年,角鲸螺旋状的长牙上都会增加一层新的生长层。每一层就像一个数据档案,揭示了这种动物吃了什么,在哪里吃了什么,让我们得以一窥冰川和环境条件在它漫长的生命周期(长达50年)中是如何变化的。

就像树干的年轮一样,每年独角鲸的长牙都会增加一层新的生长层,在其一生中,长牙会越来越长,越来越粗。由于长牙通过血液与身体的其他部分相连,每一层新的生长层都记录了它形成的那一年里动物的生理状况。

一个国际研究小组现在已经研究了格陵兰岛西北部10只独角鲸的象牙的每一个生长层。他们专门分析了汞以及碳和氮的稳定同位素,以提供信息,了解鲸鱼每年都吃了什么,以及冰层覆盖和汞等潜在有毒化合物的影响是如何随着时间变化的。

历史档案

大多数人都熟悉独角鲸那令人印象深刻的独角兽般的长牙(犬齿),它从雄性的上颚左侧伸出来。

研究人员对独角鲸那令人印象深刻的长牙的用途并不完全一致。近年来的研究表明,角鲸在寻找食物时可能会用到它的长牙。但很可能雄性也会用长牙来吸引雌性。这确实令人印象深刻——这种螺旋状的尖牙可以长达三米。

研究人员现在已经证明,象牙的每一层都提供了宝贵的数据,可以了解这些动物从出生到死亡的生活条件。

切断独角鲸的长牙

展示单个年轮的直通独角鲸象牙。对独角鲸牙齿各层的分析提供了有关它们的食物选择和它们一生中接触汞的信息。信贷:符文迪茨

“单只动物能够以这种方式提供长达50年的一系列数据,这是独一无二的。作为研究人员,我们往往是通过长时间序列来了解生物群落的发展,而这样一系列完整的数据是非常罕见的。这里的数据是北极发展的一面镜子,”生物科学和北极研究中心的Rune Dietz教授说,奥尔胡斯大学他是这项研究的负责人。

这一惊人的数据刚刚发表在杂志上当代生物学yabo124

汞和气候变化影响着食物链的顶端

对北极熊、白鲸和独角鲸等北极顶级掠食者来说,最大的威胁是气候变化和这些动物所消耗的汞量。

“你在食物链中的位置越高,你一生中体内积累的汞就越多。重金属和其他环境污染物积累在食物链中的每个环节,所以如果你在食物链的顶端,你最终消费的最大数量的汞在每一餐”解释了博士后研究员jean - pierre Desforges自然资源部门,麦吉尔大学,加拿大研究联席主管。

独角鲸的象牙里有水银

1968-2010年地层中独角鲸象牙的δ13C、δ15N和汞数据。同期的夏季海冰覆盖量也显示出来。资料来源:丹麦奥尔胡斯大学

人体内重金属含量的升高是有毒的,会影响认知功能、行为、物种繁殖和抵御感染的能力。

2017年,联合国通过了《水俣公约》(Minamata Convention),试图限制全球汞污染。

在北极,过去30-40年的气候变化导致海冰减少。许多物种在寻找食物时依赖冰,例如北极熊,而其他物种则把冰作为重要的繁殖地,例如海豹。对独角鲸来说,冰可以保护它们不受虎鲸等敌人的伤害。

温度和海冰覆盖的变化也会导致来自温暖地区的新物种的入侵。这影响到整个北极的食物链,从而影响到各个物种的生活条件。

揭示分析

“我们已经能够从独角鲸的长牙中追踪到这种发展。在象牙的每一层,我们测量汞的含量,就像我们测量碳和氮的稳定同位素——所谓的δ13C (δ13C)和δ15N (δ15N)一样,”鲁恩·迪茨说。

象牙层中碳和氮同位素的组成可以让我们了解每头独角鲸在象牙层起源的那一年的饮食情况。或者更确切地说,猎物的食物含量有多高,以及这些动物生活在海洋的哪个部分。

低的δ15N值表明动物在食物链中的位置。高的δ13C值反映了猎物与周围海冰的紧密联系,而低的δ13C值反映了猎物生活在公海。

改变了北极顶级掠食者的生存环境

研究人员分析的象牙长150至248厘米,包含1962年至2010年的数据。

“我们在格陵兰岛西北部的角鲸身上发现的情况与整个北极的一个更普遍的趋势一致,海冰正在减少,改变了亚北极和北极鱼类以及顶级捕食者的空间分布。现在的大问题是,这些变化将如何影响北极关键物种在未来几年的健康和适应,”Jean-Pierre Desforges说

对象牙的分析揭示了三件特别的事情:

直到1990年左右,独角鲸的食物主要是与海冰有关的猎物,如大比目鱼和北极鳕鱼。在这一时期,冰层覆盖范围广泛但变化多端。

1990年之后,格陵兰西北部的冰盖逐年减少,独角鲸的食物变成了主要的公海猎物,如毛鳞鱼和极地鳕鱼。从1990年到2000年,独角鲸也积累了相对少量的汞,因为这种新的猎物处于食物链的较低位置。

然而,从2000年左右开始,独角鲸象牙中的汞含量显著增加,但食物却没有随之改变。在过去的几十年里,研究人员还测量了其他北极动物体内的汞含量,他们认为这主要是由于东南亚的煤炭燃烧而大量排放的汞。汞含量的上升也可能是由于气候变暖导致北极海冰条件的变化,导致北极环境汞循环的变化。

数据库

Rune Dietz和Jean-Pierre Desforges对这个发展感到担忧。

“独角鲸是北极地区受气候变化影响最大的哺乳动物。与此同时,鲸鱼缺乏消除环境污染物的生理特性。它们不会像北极熊、海豹和海鸟那样通过形成毛发和羽毛来去除汞,正如它们的酶系统分解有机污染物的效率较低一样,”鲁恩·迪茨解释道。

然而,研究人员认为这是一个积极的迹象,角鲸比以前认为的更有能力改变它的食物基础。

“根据我们的新发现,我们现在知道,在世界各地的博物馆中发现的独角鲸象牙有一个数据库。通过分析它们,我们有希望了解多年前不同地区和不同时期独角鲸的食物策略。这将为我们提供一个坚实的基础,来评估该物种如何应对它现在在北极遇到的变化条件,”Rune Dietz说。

研究小组指出,其他类型的生物材料中也存在有价值的、按时间顺序排列的信息,例如其他物种的牙齿、毛发、鲸须、鲸鱼耳垢塞、贝类贝壳和树木的年轮。

参考:Rune Dietz, Jean-Pierre Desforges, Frank F. Rigét, Aurore Aubail, Eva Garde, Per Ambus, Robert Drimmie, Mads Peter Heide-Jørgensen和Christian Sonne, 2021年3月10日当代生物学yabo124
DOI: 10.1016 / j.cub.2021.02.018

1评论关于“独角鲸令人印象深刻的独角兽般的长牙揭示了它过去的生活状况”

  1. 克莱德·斯宾塞|2021年3月14日上午9:03|回复

    “它们不会像北极熊、海豹和海鸟那样,通过毛发和羽毛来去除汞……”

    我认为比起排便,尤其是排尿,头发和羽毛对排泄的影响较小。当人类产生水银流涎时,水银会在我们的尿液中强烈排出,而螯合剂可能会加速这一自然过程。

    在Minimata Bay的灾难中,除了人类之外,猫和海鸟也被观察到遭受急性汞中毒的影响。然而,我不相信有任何详细的研究表明野生动物表现出不寻常的行为归因于背景汞,无论是元素汞还是甲基汞。

    我曾与一位美国地质调查局的研究人员交谈过,他研究了19世纪晚期金矿形成的加州主矿脉中的高汞。他个人并不知道对野生动物有任何有害影响。

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