Ørevoks som iskerner - låser op for fortiden skjult i hvalørepropper

Farzaneh Mansouris fremtidige dataindsamlere cruiser rundt i verdenshavene, efter opblomstring af produktivitet og akkumulering af årtiers information - alt sammen i deres ørevoks. Mansouri, en miljøforsker ved Baylor University i Waco, Texas, studerer de voks-"ørepropper", der er opbygget over år i forseglede hval-ørekanaler. Ørepropperne, ifølge hendes fund, give optegnelser over dyrenes bevægelser og diæter i løbet af deres lange liv.

Hvaler er kendt som havskildpadder - de enorme pattedyr kan fortælle forskere værdifuld information om havmiljøet - men er meget vanskelige at studere, sagde Sascha Usenko, en miljøkemiker og seniorforsker med Mansouris projekt, som også arbejder på Baylor University.

Mansouri, Usenko og deres kolleger har fundet en ny måde at få adgang til denne information på:analyse af hvalørepropper, indsamlet fra døde hvaler i løbet af de sidste par årtier og bevaret som simple mærkværdigheder i museumsmagasiner rundt om i verden. Forskerne opdagede, at lagene i hvalørepropper indeholder tidsspecifikke lag af stabile kulstof- og nitrogenisotoper. Disse isotoper kan vise, hvor hvaler rejste, og hvad de fodrede med gennem årtier. Mansouri præsenterede resultaterne af sit arbejde tidligere på ugen på 2017 American Geophysical Union Fall Meeting i New Orleans.

"Denne forskning, i sin egen ret, ændrer vores forståelse af fourageringsadfærd, " sagde Usenko.

Den nye forskning giver også forskere indsigt i tidligere havforhold.

"Denne slags langsigtede databaser er umulige at få for de fleste dyr, " sagde Michael Polito, en økolog fra Louisiana State University i Baton Rouge, som ikke var involveret i Mansouris forskning. "Det er en fantastisk rekord."

En grundig rekord

Hvaler som pukkelryg, finner, blues og minkes er vandrende. Hver sommer svømmer de mod deres polare foderpladser og udskiller lys ørevoks. Mørkfarvet voks markerer deres rejser ind i varmere, mere ækvatoriale ynglepladser om vinteren. Få dyr er så langlivede og vidtfavnende.

Som årene går, disse mørke og lyse lag afgrænser hvalens bevægelser gennem verdenshavene. Forskere i begyndelsen af ​​1900-tallet opdagede, at de kunne læse disse lag som træringe, tæller en hvals alder i dens ørevoks, men gik ikke længere.

"Det er som en sedimentkerne, eller en iskerne, " sagde Mansouri. Og moderne videnskabsmænd kender kerneprøver, om de er fra rev, gletsjere eller endda træer, kan huse enorme mængder information. Forskerne besluttede at grave ind.

De prøvede 20 ørepropper fra flere hvalarter i Atlanterhavet og Stillehavet, erhverver nogle fra Smithsonian Institution National Museum of Natural History i Washington, D.C. (som har opbevaret over tusinde hvalørepropper i mere end halvtreds år) og andre fra Natural History Museum i London.

Forskerne adskilte hvert sarte lag af ørevoks, lavet af en organisk matrix af lipider, voks, og keratin. De pulveriserede ørevoksen og analyserede forholdet mellem forskellige kulstof- og nitrogenisotoper i lipiderne. Isotopforholdene i lagene af en bestemt hvals øreprop kan bruges som en tidslinje, viser stabilitet eller variation gennem årene af en hvals liv. Kulstof-13 koncentrationer er kendt for at falde med højere breddegrader, så profilerne af den isotop kan afsløre, hvor langt væk fra ækvator en bestemt hval kan have rejst fra år til år.

Nitrogen-15 koncentrationer stiger, når du bevæger dig op i fødekæden, så deres profiler kunne afsløre hvalers kostændringer fra år til år. For eksempel, hvis hvaler fodrede med plankton, deres nitrogen-15 niveauer bør være lavere end de år, hvor de fodrede med plankton-spisende fisk.

Nogle af de ørepropper, som forskerne undersøgte, afslørede relativt stabile isotopkoncentrationer for både kulstof og nitrogen, hvilket indikerer, at hvalerne sandsynligvis slugte de samme typer fødevarer i de samme områder gennem mange årtier.

Nogle, imidlertid, havde mindre ligetil mønstre for isotopkoncentration. Mansouri spekulerede på, om gruppen af ​​hvaler, hvis niveauer af kulstof-13 faldt støt over flere årtier, kunne være blevet drevet nordpå over tid af en stigning i global bådtrafik eller opvarmning af havoverfladetemperaturer.

Stabilt indhold af nitrogen-15 over tid indikerede, at nogle hvaler sandsynligvis brød sig om den samme type mad (blåhvaler, for eksempel, specialiseret sig i oceanisk plankton kaldet krill), men med meget større variation i deres kulstof-13, de må have rejst mere for at finde deres mad, sagde Mansouri.

Dybere ind i lagene

Mansouri og holdet mener, at deres resultater kun er toppen af ​​ørevoksen.

Mansouri og Usenko er begejstrede for potentialet i at matche mønstre i kulstof-13- og nitrogen-15-isotoper med andre begivenheder, som kan registreres enten i historien eller til andre typer data indsamlet fra hvalprøver.

Hormoner, for eksempel, kunne indikere stressende perioder i hvalers liv. Kortlægning af forekomsten af ​​stress sammen med de særligt varierende perioder i en bestemt hvals levetid kan vise et klarere billede af dens årsager til at ændre fødekilde eller placering. niveauer af forurenende stoffer, også, kan afklare nogle af isotopmønstrene, ifølge forskerne. Verdenskrige, tilstedeværelsen og fraværet af kraftig hvalfangst og øget støj i havene i løbet af de sidste 250 år repræsenterer nogle af de dramatiske oceaniske ændringer, der potentielt er indkodet i ørevoksmassen begravet dybt inde i en hvals kranium, sagde Usenko.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.