Энергетическая стоимость плавания на высокой скорости при испуге может быть фактором выбросов дельфинов и китов
Дельфины, плывущие на максимальной скорости, используют более чем в два раза больше энергии на один удар хвостового плавника, чем при более расслабленном темпе. К такому выводу пришли учёные из UC Santa Cruz. Исследователи также обнаружили, что испуганные клюворылые киты, спасаясь от антропогенного шума, тратят на 30.5% больше энергии во время бегства. Это говорит о том, что высокая стоимость побега может способствовать недавним выбросам дельфинов и китов на берег.
Ныряющие морские млекопитающие должны балансировать между скоростью, длительностью задержки дыхания и необходимостью экономить ограниченные запасы кислорода, что делает их уязвимыми при попытке спастись от воспринимаемых угроз.
В статье, опубликованной 15 марта в Journal of Experimental Biology, Терри Уильямс и её коллеги сообщили об энергетических затратах разных стилей плавания у обученных дельфинов и других китообразных. Используя эти данные и ранее опубликованные наблюдения за дикими клюворылыми китами, спасающимися от низкочастотного сонара, они смогли рассчитать, насколько больше энергии киты потратили, пытаясь скрыться от шума.
Измерение метаболических затрат
Работая с командой опытных тренеров, исследователи более 6 месяцев тренировали шесть афалин, которые ранее работали с ВМС США. Цель — участие в тестах по плаванию, позволяющих измерить метаболические затраты разных стилей:
- В первом тесте дельфины учились плыть с наиболее комфортной скоростью, отталкиваясь от силомерной платформы, пока учёные фиксировали количество ударов хвостом.
- Во втором тесте животные ныряли на 10 метров с трекером ударов хвоста, проплывали через серию обручей и возвращались на поверхность.
Уильямс смогла напрямую измерить метаболическую стоимость каждого погружения, тренируя животных всплывать в воздушный купол, где она регистрировала, сколько кислорода они вдыхали, восполняя запасы, потраченные во время плавания. Для включения в измерения косаток пришлось построить увеличенный дыхательный купол площадью 1.7 м².
Результаты и последствия для сохранения видов
После месяцев работы команда смогла рассчитать, что афалины потребляют 3.3 Джоуля на килограмм за удар при обычном плавании, но потребление энергии почти удваивается — до 6.4 Дж/(кг·удар) — при плавании на пределе сил.
Что означают повышенные энергозатраты на удар хвоста, когда китам и дельфинам нужно избежать опасности? Уильямс связалась с Брэндоном Сауталлом, который записал реакцию клюворылого кита на 20 минут громкого сонара. Запись показала, что частота ударов хвоста у кита значительно возросла — примерно с 13.6 до 16.9 ударов в минуту. Расчёты показали, что испуганные животные будут использовать на 30.5% больше энергии, поскольку их метаболизм резко ускоряется, чтобы обеспечить удары плавников при бегстве. При этом кит не восстановился быстро, продолжая использовать самые затратные удары хвостом почти два часа после прекращения шума.
"Не все удары хвостом одинаковы с точки зрения энергозатрат у плавающих дельфинов, и это имеет огромное значение для стоимости бегства от негативных стимулов у диких китообразных", — сказала Уильямс. — "Учитывая количество массовых выбросов китообразных по всему миру и увеличение антропогенного присутствия в океанах, такие данные критически важны. Животные, находящиеся под нашей опекой, предоставили такую возможность".