Фекалии китов
Фекалии китов , экскременты китов . жизненно важную роль в экологии океанов , играют [2] зарабатывая китам звание «инженеров морских экосистем». Эта важная экологическая роль обусловлена питательными веществами и соединениями, содержащимися в фекалиях китов, которые оказывают далеко идущее воздействие на морскую жизнь.
Хелаты азота и железа, выделяемые видами китообразных, приносят значительную пользу морской пищевой цепи и способствуют долгосрочному связыванию углерода . Кроме того, фекалии китов содержат массу информации о здоровье, естественной истории и экологии отдельных животных или групп. Этот источник информации включает ДНК , гормоны , токсины и различные другие химические вещества. Изучение фекалий китов дает ценную информацию о жизни этих морских существ, помогая ученым понять их поведение, рацион питания и общее самочувствие. Кроме того, питательные вещества, выделяемые через фекалии китов, играют жизненно важную роль в морских экосистемах , поддерживая рост фитопланктона , улучшая пищевую цепочку и способствуя общему здоровью океанов.
Помимо фекалий, пищеварительная система кашалотов вырабатывает амбру — твердое воскообразное горючее вещество тускло-серого или черноватого цвета, которое можно найти плавающим в море или выброшенным волнами на берег. [3]
Описание
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Углеродный цикл |
|---|
 |
Киты выделяют шлейфы жидких фекалий, имеющих хлопьевидный характер и состоящих из рыхлых скоплений частиц. [2] [4] Эти фекалии, которые часто обнаруживаются плавающими на поверхности моря после того, как они были выделены под водой перед диссоциацией, содержат непереваренные твердые предметы, такие как клювы кальмаров . [2] [5] Образцы фекалий характеризуются цветом, запахом, текстурой и плавучестью, что дает ценную информацию о здоровье и экологии китов. [6] У китов зарегистрирован метеоризм. [5]
Экологическое значение
[ редактировать ]Киты переносят через свои фекалии в заливе Мэн больше азота, чем все реки этой системы вместе взятые.
— Бриана Абрахамс [7]
Круговорот питательных веществ и секвестрация углерода
[ редактировать ]Одна из важнейших ролей фекалий китов заключается в круговороте питательных веществ , особенно в циркуляции азота в океане. В некоторых регионах киты переносят через свои фекалии больше азота, чем все реки вместе взятые, повышая как первичную, так и вторичную продуктивность. Кроме того, богатые железом фекалии китов, питающихся крилем, способствуют росту фитопланктона , принося пользу морской пищевой цепи и связывая углекислый газ на продолжительные периоды времени. , Южный океан богатый питательными веществами, но испытывающий дефицит железа, испытывает усиленное цветение фитопланктона из-за фекалий китов, выступающих в качестве значительного поглотителя углерода .
Феномен, когда киты испражняются у поверхности воды, меняет типичный поток питательных веществ в биологическом насосе океана , способствуя созданию «китового насоса». Киты питаются на более глубоких уровнях, где находится криль, и их фекалии, богатые железом, поднимаются на поверхность. Это действие повышает продуктивность фитопланктона и поддерживает популяции рыб. Киты вместе с крилем образуют петлю положительной обратной связи , где их популяции способствуют переработке железа, что еще больше ускоряет рост фитопланктона.
Исследование, проведенное в заливе Мэн, экстраполировало современные уровни рециркуляции азота в море за счет морских млекопитающих , таких как китообразные и тюлени , до появления коммерческого выбраковки, оценивая прежний уровень в три раза выше, чем поступление азота, фиксированного из атмосферы . Даже сегодня, несмотря на сокращение популяций морских млекопитающих, увеличение поглощения азота из атмосферы и азотное загрязнение, локальное скопление морских млекопитающих играет значительную роль в поддержании продуктивности в регионах их пребывания. [1] Обогащение происходит не только в первичной продуктивности, но и в вторичной продуктивности в виде численности популяций рыб. [2]
Исследование предполагает, что киты чаще испражняются в верхней части толщи воды, которую они часто используют для дыхания; кроме того, фекалии имеют тенденцию плавать. Киты кормятся на более глубоких уровнях океана, где водится криль. [1] Таким образом, фекальная деятельность китов меняет обычный поток питательных веществ «биологического насоса» океана за счет нисходящего потока « морского снега » и другого детрита с поверхности на дно. Это явление получило название «китовый насос». [2]
Исследование в заливе Мэн также показало, что взгляд на китов и других морских млекопитающих как на конкурентов в рыболовстве, отстаиваемый некоторыми странами, неверен, поскольку киты играют жизненно важную роль в поддержании продуктивности фитопланктона и, следовательно, рыбы. Уничтожение популяций морских млекопитающих ставит под угрозу снабжение питательными веществами и продуктивность рыболовных угодий. [2]
Кроме того, фекалии китов, питающихся крилем, богаты железом. [5] Выделение железа из фекалий китов способствует росту фитопланктона в море. [5] что не только приносит пользу морской пищевой цепи , но и связывает углерод на длительные периоды времени. [5] Когда фитопланктон, не потребляемый за свою жизнь, погибает, он спускается через эвфотическую зону и оседает в морские глубины. Фитопланктон ежегодно поглощает в океан около 2 миллиардов тонн углекислого газа, в результате чего океан становится поглотителем углекислого газа, который удерживает около 90% всего поглощенного углерода. [8] Южный океан является одним из крупнейших ареалов фитопланктона и характеризуется тем, что он богат питательными веществами с точки зрения фосфатов, нитратов и силикатов, но в то же время испытывает дефицит железа. [9] Увеличение содержания питательного железа приводит к цветению фитопланктона. Фекалии китов в 10 миллионов раз богаче железом, чем окружающая морская вода, и играют жизненно важную роль в обеспечении железа, необходимого для поддержания биомассы фитопланктона на Земле. [9] Испражнения железа всего лишь 12 000 особей популяции кашалотов в Южном океане приводят к улавливанию 200 000 тонн атмосферного углерода в год. [9]
Исследование Южного океана показало, что киты не только перерабатывают концентрации железа, жизненно важные для фитопланктона, но и образуют вместе с крилем основной источник секвестрированного железа в океане: до 24% железа содержится в поверхностных водах Южного океана. Океан. Киты являются частью петли положительной обратной связи, и если популяциям китов позволить восстановиться в Южном океане, это приведет к увеличению продуктивности фитопланктона, поскольку через систему будет перерабатываться большее количество железа. [10]
Соответственно, китов называют «инженерами морских экосистем». [11]
Исследование, проведенное на архипелаге Фернандо-де-Норонья в юго-западной части Атлантического океана , показало, что фекалии и рвота дельфинов-спиннеров ( Stenella longirostris ) составляют часть рациона двенадцати видов рифовых рыб из семи различных семейств. Самым плодовитым потребителем был черный спинорог или черный дургон ( Melichthys niger ), который мог даже распознавать позы, которые дельфины принимали перед мочеиспусканием, и принимать позицию для эффективного кормления. Все эти виды рыб, питающихся потрохами, являются зарегистрированными пожирателями планктона, и считается, что этот тип питания может представлять собой изменение их обычного рациона, т.е. дрейфующего планктона. [12]
Киты, наряду с другими крупными животными, играют значительную роль в транспортировке питательных веществ в глобальных экологических циклах. Сокращение популяции китов и других крупных животных серьезно повлияло на эффективность насосных механизмов, транспортирующих питательные вещества из морских глубин на континентальные шельфы. [13]
Фекалии китов как индикатор здоровья и экологии
[ редактировать ]| Разновидность | Азот выделяется (кг/день) | |
|---|---|---|
| Усатые киты | ||
| Прямой кит | 15.9 | |
| Горбатый кит | 9.42 | |
| Финвал | 15.0 | |
| Ты кит | 8.32 | |
| Малый полосатик | 2.94 | |
| Зубатые киты | ||
| Пилотный кит | 0.036 | |
| Атлантический белобокий дельфин | 0.15 | |
| Обыкновенный дельфин | 0.09 | |
| Морская свинья | 0.05 | |
Фекалии китов содержат ДНК, гормоны, токсины и другие химические вещества, которые могут дать информацию о ряде аспектов здоровья, естественного течения и экологии соответствующего животного. Фекалии также предоставили информацию о бактериях, присутствующих в желудочно-кишечном тракте китов и дельфинов.
Индикатор состава рациона
[ редактировать ]В исследовании 2016 года использовался анализ фекалий диких косаток, которые провели летний сезон в море Салиш для количественной оценки видов добычи . Анализ соответствовал более ранним оценкам, основанным на останках наземной добычи. Исследование показало, что лососевые составляют более 98,6% идентифицированных генетических последовательностей, причем виды чавычи и кижуча являются наиболее важными видами добычи. [14]
Как индикатор убыли населения
[ редактировать ]Опубликованное в 2012 году исследование о влиянии чрезмерного вылова рыбы и морского судоходства на дикую популяцию южных косаток западного побережья Северной Америки было основано на химическом анализе образцов фекалий косаток. Исследование было направлено на выяснение причин сокращения численности косаток, для которого были выдвинуты три гипотезы: беспокойство со стороны лодок и кораблей, недостаток еды и длительное воздействие токсинов, которые накапливаются в китовом жире, а именно ДДТ, ПБДТ и ПХД. [15]
Образцы фекалий косаток были обнаружены с помощью дрессированной собаки-поисковика, черного лабрадора-ретривера по кличке «Такер» из фирмы Conservation Canines . Собака могла обнаружить свежий помет косаток, следуя в лодке на расстоянии от 200 до 400 метров (от 660 до 1310 футов) за стайкой косаток. Собранные образцы фекалий были проверены на наличие и количество ДНК , а также гормонов стресса, питания и репродуктивной функции , а также токсинов, таких как ПБДЭ , ПХД и ДДТ конгенеры . [16]
Образцы фекалий анализировались с течением времени и были связаны с плотностью лодок с течением времени и количеством чавычи из реки Фрейзер, основного компонента рациона косаток в этих регионах. Плотность лодок и численность лосося с течением времени оценивались независимо. [16] Уровень глюкокортикоидов у косаток повышается, когда животное сталкивается с психологическим напряжением или голоданием. Исследование показало, что добыча максимальна в августе, когда лодок больше всего. И наоборот, доступность лосося была минимальной поздней осенью, когда уровень движения морских лодок был наименьшим. Уровень глюкокортикоидов был самым высоким осенью, когда была нехватка добычи, и максимальным в августе, в разгар доступности пищи. [16]
Аналогично, гормоны щитовидной железы коррелируют с пищевым стрессом, позволяя животным снижать скорость метаболизма, чтобы лучше сохранять уменьшающееся количество питательных веществ. Обитающие на юге косатки прибывают в исследуемый район весной после того, как накормили лосося, нерестившегося ранней весной в других реках, когда уровень гормонов щитовидной железы у них самый высокий. Уровни гормонов снижаются по мере прибытия животных в зону исследования, выходят на плато в период доступности рыбы и продолжают снижаться в период нехватки питательных веществ. [16] Анализ токсинов продолжался на момент публикации исследования. На данный момент обнаружено, что присутствие конгенеров трех токсинов в фекалиях китов пропорционально уровням этих химических веществ, измеренным в образцах плоти косаток во время биопсии. Результаты показывают, что восстановление численности и качества доступной добычи является важной первой мерой по восстановлению популяции косаток в исследуемой зоне. [16]
Индикатор биоразнообразия
[ редактировать ]Анализ фекалий двух видов дельфинов и одного вида кита привел к открытию нового вида Helicobacter , а именно Helicobacter cetorum , бактерии, связанной с клиническими симптомами и гастритом у китообразных. [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Роман, Дж.; Маккарти, Джей-Джей (2010). «Китовый насос: морские млекопитающие повышают первичную продуктивность в прибрежном бассейне» . ПЛОС ОДИН . 5 (10): е13255. Бибкод : 2010PLoSO...513255R . дои : 10.1371/journal.pone.0013255 . ПМЦ 2952594 . ПМИД 20949007 . е13255.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Браун, Джошуа Э. (12 октября 2010 г.). «Китовый экскремент улучшает здоровье океана» . Наука Дейли . Проверено 18 августа 2014 г.
- ^ «Амбра» . Британская энциклопедия (онлайн) . Проверено 11 апреля 2019 г.
- ^ Кейм, Брэндон (9 августа 2012 г.). «Скрытая сила китового помета» . Проводной . Проверено 21 августа 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Робинсон, Сара (12 декабря 2012 г.). «Все какают, даже киты» . ДискавериНьюс . Проверено 21 августа 2014 г.
- ^ Йеле, Кейтлин (4 августа 2020 г.). «Просто еще один день сбора китового какашка» . AquaBlog Ocean Wise . Проверено 15 февраля 2022 г.
- ^ Абрамс, Бриана (1 июня 2012 г.). «Важность китового помета: интервью с Джо Романом» . Сохранение связей . Проверено 14 апреля 2015 г.
- ^ Кэмпбелл, Майк (22 июня 2011 г.). «Роль морского планктона в секвестрации углерода» . ЗемляТаймс . Проверено 22 августа 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Ратнараджа, Лавения; Боуи, Эндрю и Ходжсон-Джонсон, Инди (11 августа 2014 г.). «Снизу вверх: как китовые фекалии помогают накормить океан» . Научное предупреждение . Проверено 22 августа 2014 г.
- ^ Никол, Стивен; Боуи, Эндрю; Джарман, Саймон; Ланнузель, Дельфина; Майнерс, Клаус М; Ван дер Мерве, Пирс (июнь 2010 г.). «Удобрение железом Южного океана усатыми китами и антарктическим крилем». Рыба и рыболовство . 11 (2): 203–209. дои : 10.1111/j.1467-2979.2010.00356.x .
- ^ Роман, Джо; Эстес, Джеймс А.; Мориссетт, Лайн; Смит, Крейг; Коста, Дэниел; Маккарти, Джеймс; Нация, Дж.Б.; Никол, Стивен; Першинг, Эндрю; Сметачек, Виктор (2014). «Киты как инженеры морской экосистемы» . Границы в экологии и окружающей среде . 12 (7): 377–385. дои : 10.1890/130220 .
- ^ Сазима, Иван; Сазима, Кристина; Сильва, Хосе Мартинс (2003). «Связь с отходами китообразных: фекалии и рвота дельфинов-спиннеров как источник пищи для рифовых рыб» . Бюллетень морской науки (аннотация). 72 (1). Майами . Проверено 26 апреля 2015 г.
- ^ Кристофер Э. Даути, Джо Роман, Сорен Форби, Адам Вольф, Алифа Хак, Элизабет С. Баккер, Ядвиндер Малхи, Джон Б. Даннинг-младший и Йенс-Кристиан Свеннинг. Глобальный транспорт питательных веществ в мире гигантов. ПНАС, 26 октября 2015 г. DOI: 10.1073/pnas.1502549112
- ^ Крокер, Дэниел Э; Форд, Майкл Дж.; Хемпельманн, Дженнифер; Хэнсон, М. Брэдли; Эйрес, Кэтрин Л.; Бэрд, Робин В.; Эммонс, Кэндис К.; Лундин, Джессика И.; Шорр, Грегори С.; Вассер, Сэмюэл К.; Парк, Линда К. (2016). «Оценка рациона популяции косаток (Orcinus orca) с использованием анализа секвенирования ДНК из фекалий» . ПЛОС ОДИН . 11 (1): e0144956. Бибкод : 2016PLoSO..1144956F . дои : 10.1371/journal.pone.0144956 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 4703337 . ПМИД 26735849 .
- ^ Эйрес, Кэтрин Л.; Ребекка К. Бут; Дженнифер А. Хемпельманн; Кари Л. Коски; Кэндис К. Эммонс; Робин В. Бэрд; Келли Балкомб-Барток; М. Брэдли Хэнсон; Майкл Дж. Форд; Сэмюэл К. Вассер (2012). «Определение воздействия недостаточной добычи и движения судов на находящуюся под угрозой исчезновения популяцию косаток (Orcinus orca)» . ПЛОС ОДИН . 7 (6): e36842. Бибкод : 2012PLoSO...736842A . дои : 10.1371/journal.pone.0036842 . ПМК 3368900 . ПМИД 22701560 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Причины сокращения численности южных косаток: обзор исследования» . Центр биологии охраны природы . Вашингтонский университет, Сиэтл . Проверено 10 апреля 2015 г.
- ^ Харпер, Клаудия Г.; Уэри, Марк Т.; Ян Фэн; Райнхарт, Ховард Л.; Уэллс, Рэндалл С.; Шилу Сюй; Тейлор, Нэнси С.; Фокс, Джеймс Г. (июль 2003 г.). «Сравнение методов диагностики инфекции Helicobacter cetorum у диких атлантических афалин ( Tursiops truncatus )» . Журнал клинической микробиологии . 41 (7): 2842–2848. doi : 10.1128/JCM.41.7.2842-2848.2003 . ПМЦ 165289 . ПМИД 12843010 .