當大多數大型鯨魚（如藍鯨、小鬚鯨和座頭鯨）大吃大喝時，它們不用牙齒咀嚼食物。相反，它們使用數百塊鯨鬚板，這些板像帶刺的窗簾一樣從上頜垂下，以過濾掉海洋中的微小獵物。首先，鯨魚將大量海水吞入口中。然後，像一個巨大的榨汁機，它們閉上嘴巴，將水透過鯨鬚擠出。當水流出時，磷蝦和小魚被鯨鬚的剛毛捕獲。有些鯨魚每天用這種方法吞食多達約20噸的海鮮。
根據一項新的研究表明，鯨鬚也充滿了有用的環境資料，該研究展示了鯨鬚的化學成分如何幫助科學家重建從鯨魚的遷徙路線到飲食等細節。研究人員通常使用衛星標籤來追蹤鯨魚，但標籤難以部署，並且經常突然停止傳輸。而且，將它們固定在光滑的皮膚上需要巨大的針，這可能會傷害動物。“鯨鬚是觀察生命歷史的更好記錄，因為它是一個相對長時間儲存的固體部分，”該研究的合著者，荷蘭皇家海洋研究所的生物地球化學家菲利普·裡肯伯格說。
鯨鬚看起來像粗糙、磨損的擦洗刷，由角蛋白製成——與人類指甲相同的材料。角蛋白耐用且柔韌，這使得鯨鬚成為19世紀捕鯨業中受歡迎的副產品。當鯨魚因其油脂而被獵殺時，人們將鯨鬚製成發刷和緊身胸衣等產品。
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來自鯨魚飲食的蛋白質、激素和元素（如碳和氮）被納入從牙齦生長的連續角蛋白層中。“隨著鯨鬚像指甲一樣長出來，它整合了它們實際吃什麼的訊號，”裡肯伯格說。這個過程在鯨魚的一生中持續進行。例如，一頭成熟的弓頭鯨可以長出超過14英尺長的鯨鬚。
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鯨鬚樣本將被研究，以尋找來自鯨魚飲食的化學線索。圖片來源：菲利普·裡肯伯格
其他來源，包括鯨魚耳垢栓（它記錄環境條件，例如汙染物，就像樹樁的年輪），提供了來自鯨魚一生過程中的漫長記錄。但長長的鯨鬚條為深入瞭解這些動物正在吃什麼提供了無與倫比的機會——這通常可以告知它們去過哪裡。為了衡量這種鯨鬚記錄的徹底程度，裡肯伯格和荷蘭的一個科學家團隊最近檢查了來自五隻鯨魚的鯨鬚：三隻幼年長鬚鯨、一隻成年座頭鯨和一隻年齡不確定的小鬚鯨。
與皮膚樣本不同，鯨鬚必須在死後採集。“你不能出去從活著的動物身上取下鯨鬚，”裡肯伯格說。相反，該團隊從擱淺在荷蘭海灘或被毫無戒心的船隻致命撞擊的鯨魚標本上取下了鯨鬚板。
回到實驗室，鯨鬚板被冷凍、清潔和測量。然後，科學家在材料上以規則的間隔鑽孔，以收集角蛋白粉末，他們對其進行了一系列化學測試。他們本週發表在《皇家學會開放科學》上的研究結果表明，鯨鬚具有作為環境時間膠囊的潛力。例如，同位素氮15的水平——用於確定特定鯨魚選單上有什麼的有用晴雨表——在每個樣本中都有漲落。這似乎與每隻鯨魚的遷徙模式相關。在夏季，這些鯨魚在富饒的北極水域中狼吞虎嚥，使其鯨鬚中的氮15水平飆升。在冬季，當它們向南遷徙到大西洋中部繁殖時，它們會禁食，導致其氮15水平驟降。
但是，氮同位素可以告訴研究人員的資訊是有限的。類似的波動可能是由飲食從主要吃磷蝦轉變為吞食整群鯡魚引起的。“你看到了差異，但你無法確定這是否是它們所吃食物的差異，或者是否是它們基線環境的變化，”裡肯伯格說。
為了解決這個難題，該團隊研究了鯨鬚樣本中構建蛋白質的氨基酸的組成，這與特定的背景環境條件或獵物有關。他們發現，每個物種的飲食偏好在每個鯨鬚樣本中都保持穩定，這使得氮波動很可能是動物每年在大西洋中航行造成的。
波士頓薩福克大學的海洋生態學家納丁·萊夏克說，查明特定鯨魚何時何地移動至關重要，她沒有參與這項研究。她使用了類似的鯨鬚同位素技術來追蹤瀕危的北大西洋露脊鯨，它們經常被船隻撞擊或被漁線纏住。“我們對它們的總體遷徙行為有很好的瞭解，但我們對這些鯨魚一年中去哪裡仍然存在重大知識漏洞，”萊夏克說。“穩定同位素是天然標記物，當在鯨鬚等物質中測量時，它們[提供]了動物運動的連續記錄。”
裡肯伯格說，鯨鬚可以幫助研究人員解決一系列關於這些巨型動物如何應對海洋溫度升高的問題，海洋溫度升高威脅到海洋食物網和遷徙模式的混亂。這就是為什麼他認為研究擱淺的鯨魚和被船隻撞擊的鯨魚是監測它們的代謝如何應對不斷變化的環境的重要方法。“這些是你不想看到的偶然抽樣，”他說。“但我們正在利用收集的存檔動物來解決這些動物在擱淺之前發生了什麼。”