Saga hafsins er læst í hvalaeyrnavaxi

Vísindi

Stóru innstungurnar innihalda toppa og dýfur af streituhormónum sem passa fullkomlega við sögu nútíma hvalveiða.

Hnúfubakur hoppar upp úr sjónum

Miguel Medina / Getty

Hvalir eru stórir, hvalir eru langlífir og hvalir eru með spaðalaga flögur í stað handlaginna. Þessir þrír eiginleikar leiða óhjákvæmilega til þess fjórða: Með tímanum safnast hvalir a mikið af eyrnavaxi.



Hvaleyrnavax myndast eins og þitt gerir: Kirtill seytir feita byssu inn í eyrnagönguna sem harðnar og safnast saman í fastan mjókkandi tappa. Hjá stærstu hvölunum, eins og bláum, getur tappi orðið allt að 10 tommur að lengd og lítur út eins og kross á milli geitahorns og viðbjóðslegasta kerti heims. Langreyðarvax er stinnara en steypireyðarvax, norðhvalavax er mýkra og næstum fljótandi og seighvalavax er dökkt og stökkt. En burtséð frá stærð eða áferð eru þessar innstungur allar furðu fræðandi.

Þegar hvalir fara í gegnum árlega hringrás sína með ofáti á sumrin og vetrargöngur breytist vaxið í eyrum þeirra úr ljósu í dökkt. Þessar breytingar koma fram sem víxlbönd, sem þú getur séð ef þú sneiðir í gegnum innstungurnar. Líkt og með trjáhringi er hægt að telja böndin til að áætla aldur hvala. Og þú getur líka greint þau til að mæla efnin sem streymdu í gegnum líkama hvalsins þegar hvert band myndaðist. Eyrnavax hvala er því efnafræðileg ævisaga í tímaröð.

Stefán Trumble og Sasha Usenko frá Baylor háskólanum hafa fundið út hvernig eigi að lesa þessar ævisögur. Og þeir hafa sýnt að hvalaeyrnavax sýnir ekki aðeins líf eigenda þeirra heldur sögu hafsins. Veiðar, óeðlilegt hitastig, mengunarefni - það er allt til staðar. Ef öll skjalasafn mannkyns myndi hverfa gætu Trumble og Usenko samt endurbyggt nokkuð ágætis skrá yfir hvalveiðar með því að mæla streituhormóna í eyrnavaxi nokkurra tuga hvala.

Finhvalaeyrnavax (Stephen Trumble)

Tvíeykið prófaði fyrst hugmynd sína um að læra eyrnavax af að greina tappann úr einni steypireyði — 12 ára karlmanni sem varð fyrir banvænu höggi af skipi undan strönd Santa Barbara árið 2007. Þeir gátu sagt að hvalurinn varð kynþroska þegar hann var 9 ára, þar sem testósterónmagn var þá. í tappanum skotið upp um 200 sinnum. Þeir sýndu að streituhormónið kortisól náði hámarki ári áður, kannski merki um breyttan líkama og huga verunnar. Þeir fundu leifar af skordýraeitri og logavarnarefnum sem voru sérstaklega einbeitt á fyrstu sex mánuðum ævi hvalsins og höfðu líklega borist í móðurmjólk hans. Það kom mér á óvart hversu vel [tæknin] virkaði, ekki aðeins fyrir þrávirk efni heldur fyrir hormón sem brotna venjulega hratt niður, Usenko sagði mér á sínum tíma .

Þetta var bara einn eyrnavaxtappi, en það var furðu auðvelt að fá fleiri. Þeir þurftu bara að kalla til safnverði á réttum náttúruminjasöfnum. Söfn eru alræmd fyrir að safna öllu og bíða eftir að vísindin nái sér, segir Trumble. Við hringdum Charles Potter á Smithsonian stofnuninni, og hann sagði: „Það er áhugavert að þú hringdir því við erum með bretti og bretti af þessum eyrnatappum sem sitja í kring, og við erum að hugsa um að henda þeim.“ Í stað þess að henda þeim eru þessir eyrnatappar núna hlutir af undrun.

Trumble, Usenko og samstarfsmenn þeirra enduðu á því að mæla kortisólmagn í töppunum úr 20 steypireyðum og hnúfubakum, en sá elsti hafði fæðst árið 1871. Teymið mældi hvernig þetta streituhormón var breytilegt yfir ævi hvers dýrs, miðað við lægstu gildi sem finnast í hverjum tappa. Þeir sameinuðu síðan þessa lestur í 146 ára annál um hvalastreitu, sem þeir báru saman við skrá yfir öll hvalveiðigögn frá 20. öld. Við ræddum þetta tvennt saman og vorum eins og: „Þú hlýtur að vera að grínast,“ segir Trumble.

Línurit sem ber saman hvalveiðar og eyrnavaxkortisól. (Trumble o.fl., 2018, Náttúran fjarskipti)

Gagnasettin tvö pössuðu fallega saman. Þegar hvalveiðar jukust hækkuðu kortisólmagn og náði hámarki á blómaskeiði hvalveiða í upphafi sjöunda áratugarins. Eftir að greiðslustöðvun var tekin upp á áttunda áratugnum dróst hvalveiðar saman um 7,5 prósent á ári og kortisólmagn í eyrnavaxi lækkaði um 6,4 prósent á ári.

Að vissu leyti kemur það ekki á óvart: Auðvitað myndu hvalir verða meira stressaðir ef verið er að veiða frænda þeirra. Samt er það bara ótrúlegt hversu vel gagnasöfnin tvö passa saman. Trumble og Usenko gætu náð nokkuð góðri mynd af alþjóðlegt hvalveiðar í gegnum lífsreynslu 20 hvala.

Það eru nokkur misræmi og þau segja til um. Til dæmis dró úr hvalveiðum í seinni heimsstyrjöldinni á meðan kortisólmagn hækkaði um 10 prósent. Hafið kann að hafa verið tiltölulega laust við skutla, en þau fylltust þess í stað af orrustuskipum, kafbátum, djúpsprengjum og hernaðarhljóðum. Þessar óbeinu truflanir, að því er virðist, hafi verið jafn streituvaldandi fyrir hvali og veiðimenn þeirra höfðu verið - og þær halda áfram í dag.

Frá því á áttunda áratugnum hefur hvalveiðum fækkað niður í hverfandi magn á norðurhveli jarðar, en ef eitthvað er þá hefur magn kortisóls hækkað — hægt í fyrstu og síðan meira á undanförnum áratugum. Trumble og Usenko sýndu að þessi hækkun er í samræmi við fjölda daga þegar hitastig sjávar var óvenju hátt.

146 ára annáll liðsins hefur einnig risastóran topp í upphafi 2000 þegar kortisólmagn virðist skjóta í gegnum þakið. Það er vegna allra fyrsta steypireyðar sem þeir rannsökuðu. Það var eini einstaklingurinn sem átti líf yfir þessi tilteknu ár, og af hvaða ástæðu sem það var, eyddi það þessum árum í mikilli streitu. Var það að bregðast við hávaðasömum siglingaleiðum sem þvera yfir vötn Kaliforníu? Þjáðist það af kvikasilfri, skordýraeitri og öðrum mengunarefnum í líkamanum? Enginn veit, en kortisól þess náði hámarki sem ekki hefur sést síðan þá daga þegar fólk drap hvali í hundruðum þúsunda. Þegar ég horfi á það hugsa ég: Hér er einstaklingur sem er undir streitu eins og verið sé að veiða hann, segir Usenko.

Ég held að þetta eigi eftir að gjörbylta rannsóknum okkar á líffræði hvala, segir Kathleen Hunt frá Northern Arizona University, sem tók ekki þátt í starfinu. Hvalalíffræðingar eru vanir því að safna örsmáum upplýsingum úr sýnum eins og einni spökusýni, eitt eða tvö saursýni eða nokkrar ljósmyndir á víð og dreif í mörg ár. Eyrnavaxtappi er meira eins og 200 sýni í röð, tekin úr sama dýrinu, á 6 mánaða fresti, alla ævi. Þeir eru eins og ískjarnarnir sem loftslagsvísindamenn nota til að skyggnast aftur inn í fjarlæga fortíð jarðar.

Plöggarnir eru sérstaklega fræðandi vegna þess að hvalir eru svo langlífir. Það getur tekið áratug að þroskast, farið í mörg ár á milli meðgöngu og eytt mun lengri tíma í að jafna sig eftir áföll. Við höfum í raun aldrei haft leið til að fylgjast með einstökum hvalastreituviðbrögðum á svona tímakvarða áður, og það er mjög spennandi, segir Hunt.

Teymið er nú að skoða vaxið með tilliti til þungunarhormóna, efnasamsæta sem endurspegla mataræði hvalanna og aðrar greindarsameindir. Við erum að fá tonn og tonn af gögnum frá þessum eyrnatöppum sem við höfum alltaf gert ráð fyrir, segir Trumble. Og hann er ekki að verða uppiskroppa með efni til að vinna með. Kanadíska náttúrusafnið í Ottawa er með 4.000 eyrnatappa og við fengum 100 sendar til okkar. Við erum að fara djúpt inn í þetta.