Пределы океанских тяжеловесов: добыча ограничивает гигантские размеры китов

Голубые киты длиной до 30 метров и весом более 100 тонн — крупнейшие существа, когда-либо эволюционировавшие на планете. Что отличает таких гигантов от других крупных китов, например, косаток, и что мешает самым большим китам стать ещё больше?

Международная команда учёных под руководством биолога Джереми Голдбогена из Стэнфордского университета и Николаса Пайенсона из Смитсоновского национального музея естественной истории собрала данные с сотен кормящихся китов. Их исследование, опубликованное 12 декабря в журнале Science, показывает, что размер тела всех китов ограничен доступностью добычи. Однако только усатые киты развили стратегию питания, которая вознаграждает и стимулирует их достижение самых больших размеров в истории жизни на Земле.

Метод исследования

Учёные пометили более двух десятков видов китообразных разного размера — от 1.5-метровых морских свиней до гигантских синих китов. Они использовали многосенсорные метки на присосках с акселерометрами, датчиками давления, камерами и гидрофонами. Эти устройства отслеживали движения животных во время погружений для кормления. Сонары и данные о содержимом желудков помогли оценить плотность добычи вокруг каждого помеченного хищника.

Команда проанализировала данные более чем о 10 000 кормовых событий в водах от Гренландии до Антарктики, чтобы рассчитать энергетические затраты, выгоду и общую эффективность foraging (поиска пищи) для каждого кита.

Ключевые выводы

• Усатые киты (фильтраторы), такие как синие, финвалы и горбатые киты, используют китовый ус для фильтрации криля и другой мелкой добычи из воды. Они ищут плотные скопления жертв и почти всегда потребляют больше калорий, чем тратят на кормление. Для них большой размер не является препятствием: самые крупные виды в исследовании показали наибольшую энергетическую выгоду.
• Зубатые киты (например, кашалоты) используют эхолокацию и питаются по одной жертве за раз (в основном глубоководными кальмарами и рыбой). Погоня за добычей на большой глубине требует огромных энергозатрат. Данные показали, что самые крупные зубатые киты иногда не съедают за погружение достаточно, чтобы компенсировать затраченную на него энергию. «Они буквально не могут съесть достаточно для достижения большей энергетической выгоды, прежде чем им нужно вернуться на поверхность, чтобы дышать», — пояснил Пайенсон.

Расчёты команды показывают, что кашалоты (до 18 метров длиной), вероятно, достигли серьёзного биологического предела. Если бы они были крупнее, то не смогли бы найти достаточно крупной добычи (кальмаров) для поддержания своих размеров.

Эволюционные и экологические последствия

• Ограничение для усатых китов: их размер, по мнению авторов, в конечном итоге ограничен сезонной доступностью обильной, но концентрированной добычи (криля). Высокоэффективная фильтрация позволяет им накопить жировые запасы за несколько продуктивных летних месяцев в высоких широтах, чтобы затем мигрировать в менее кормные районы для размножения.
• Уязвимость: Все киты, особенно гигантские фильтраторы, находятся в уязвимом положении. «Если вы синий кит, и ваша единственная добыча — криль, а популяция криля сокращается, то вы в эволюционном тупике», — отметил Пайенсон. Это делает их особенно чувствительными к изменению климата, перелову и другим угрозам.
• Эволюционный контекст: Предки современных китов сохраняли скромные размеры до примерно 5 миллионов лет назад, когда эволюционировали, чтобы использовать новые, обильные, но неравномерно распределённые источники пищи.

Исследование подчёркивает, что доступность и распределение добычи являются фундаментальным фактором, ограничивающим максимальный размер даже самых крупных животных в истории Земли.