Киты - одни из самых крупных существ, когда-либо существовавших на Земле. Но они в основном проводят свою жизнь, питаясь крошечными креветкоподобными существами, называемыми крилем, которых они вылавливают из океана огромными глотками. Чтобы обеспечить энергией свои огромные тела и планетарные миграции, им необходимо съедать миллионы и миллионы мелких ракообразных.
Но сколько именно? Как оказалось, ученые, изучающие китов, почти не знают, сколько они едят, сколько гадят и как потеря этих гадов могла повлиять на экосистемы, когда китобойные компании уничтожили миллионы китов за последние 100 лет.
"Мы не помним, каким был мир когда-то, потому что мы изменили его, уйдя от этих базовых параметров", - говорит Ник Пайенсон, палеонтолог из Смитсоновского музея естественной истории, изучающий морских млекопитающих, и соавтор нового исследования в журнале Nature, которое ставит своей целью ответить на эти вопросы. "Точно так же, как у нас нет культурной памяти о пассажирских голубях, затмевающих солнце, или о масштабах американских бизонов. Мы не знаем, какими были океаны, когда китов было гораздо больше".
Огромные размеры этих существ делают изучение их самих и их экскрементов уникальной задачей.
"Это огромные животные, многие из которых размером со школьный автобус или самолет", - говорит Мэтью Савока, ведущий автор исследования, эколог из Стэнфордского университета. "Они питаются далеко под поверхностью, где мы их не видим. Вы не можете держать их в неволе и кормить размеренной диетой. Поэтому изначально то, что кажется довольно простым, становится довольно сложным".
Предыдущие оценки, говорит Савока, не рассматривали непосредственно кита. Вместо этого они брали рацион более мелких млекопитающих, таких как дельфины, и, по сути, масштабировали его, исходя из размеров китов, или оценивали по содержимому желудков мертвых китов.
В новом исследовании, чтобы получить число, основанное на более надежных физических данных, команда использовала записи, сделанные за десятилетия из разных источников: Они отслеживали китов с помощью GPS-меток, что позволило им записывать каждый раз, когда кит бросался на добычу. Они использовали беспилотники и гидролокаторы, чтобы измерить рот китов и размер стай криля, что позволило оценить, сколько кит может заглотить за один раз.
К своему удивлению, они обнаружили, что киты едят значительно больше, чем считалось ранее. Для сравнения: по предыдущим оценкам, все киты, обитающие у тихоокеанского побережья Северной Америки, ежегодно съедают 2 миллиона метрических тонн морепродуктов. Новое исследование показало, что вместо этого каждый вид китов, вероятно, съедает 2 миллиона тонн, а общий объем добычи в три раза больше или даже больше.
Парадокс размером с кита
Но этот вывод ставит другой вопрос. Промышленный китобойный промысел в 19 и 20 веке поставил многих китов на грань вымирания, причем наибольшие последствия он имел в Южном океане, вокруг Антарктиды. Всего за несколько десятилетий люди уничтожили около 99 процентов всех синих китов в мире. Всем этим китам нужно было что-то есть. Но существующие популяции хищных видов, в частности криля, сейчас недостаточно велики, чтобы прокормить этих китов, особенно если они едят больше, чем считалось ранее.
Этот вопрос не нов. Когда исчезли киты, специалисты по рыболовству ожидали бурного роста популяций криля, поскольку его перестали массово потреблять. И на короткое время популяции тюленей и пингвинов в Южном океане выросли, что свидетельствовало о том, что криля стало больше. Но затем популяции криля рухнули.
Новое исследование предлагает решение загадки о том, куда девается криль, известной как парадокс криля. Если киты едят значительно больше, чем считалось ранее, значит, они и какают больше. Китовые какашки - это серьезный бизнес: Один синий кит съедает около 16 метрических тонн криля в день и выбрасывает вулканические объемы какашек. И эти какашки полны железа. Железо редко встречается в Южном океане, и щедрость китовых какашек может привести к взрывному росту крошечных водорослей и существ, находящихся в нижней части пищевой цепи. Они, в свою очередь, будут питать огромные стаи криля, который будет питать китов.
В сопроводительном эссе Виктор Сметачек, давний исследователь морских микроорганизмов в Центре полярных и морских исследований Института Альфреда Вегенера имени Гельмгольца, говорит, что первые европейские мореплаватели в этом регионе описывали "поверхность моря, окрашенную в красный цвет кишащим крилем, и сообщали, что водяные струи кормящихся китов простирались от горизонта до горизонта". (Сметачек не участвовал в работе над статьей, но ранее писал работы о взаимоотношениях между железом и китами).
"Когда киты едят и какают, они делают это высоко в толще воды", - говорит Пайенсон. "Поэтому вместо того, чтобы питательные вещества просто падали на морское дно и затем оказывались запертыми, они ресуспендируются", - процесс, который Сметачек сравнивает со вспахиванием питательных веществ на поле.
Но стоит убрать китов, которые перерабатывают железо, и вся пищевая сеть рушится.
Если это так, то киты станут не конкурентом человеческому промыслу, а ключом к процветанию стай криля и рыбы. "Если позволить китам вернуться к уровню, существовавшему до китобойного промысла, - говорит Пайенсон, - наши цифры говорят о том, что должно произойти восстановление огромного количества функций морских экосистем".
По мнению Сметачека, это означает, что нам необходимо запустить весь процесс восстановления с помощью железа: посев семян в Южном океане может вызвать "зеленую волну" роста, которая будет питать восстанавливающуюся популяцию китов.
Однако Мария Мальдонадо, изучающая движение металлов в океанических экосистемах в Университете Британской Колумбии, считает, что исследование преувеличивает роль китов в этой истории. Ее исследования ранее показали, что даже в 1900-х годах киты внесли бы лишь 1/1000 часть того количества железа, которое вносят микроорганизмы. "Эти ребята, маленькие ребята, делают действительно все", - говорит она.
Она отмечает, что ее оценки 1900 года соответствуют оценкам новой работы. "Это очень сексуальная история", - говорит она, но она не считает, что она показывает, что киты являются преобразующим источником железа.
Евгений Пахомов, эколог-океанолог из Университета Британской Колумбии, соавтор исследования Мальдонадо, согласен с этим. По его словам, время снижения продуктивности океана не совпадает с уменьшением численности китов. И есть глобальные процессы, такие как изменение климата, которые превосходят воздействие китов на криль.
Может оказаться, что исчезновение китов и исчезновение криля произошло по разным причинам, а парадокс - это совпадение по времени. (Хотя первопричиной все равно будет человеческая промышленность). "Никто никогда не говорил, что китовый кал не имеет значения... но другие процессы гораздо важнее. ...В итоге, если кто-то говорит, что удаление китов как естественного удобрения ответственно за снижение продуктивности Южного океана, то это совершенно одностороннее и в значительной степени неполное утверждение".
Савока согласен с тем, что микроорганизмы почти наверняка содержат больше железа. "Я думаю, что вопрос здесь в поведении китов, в том, как они преобразуют и перемещают это железо", - говорит он. И он, и Сметачек считают, что железо из китовых какашек влияет на экосистему по-другому, позволяя ему держаться у поверхности, а не опускаться на дно океана.
Однако исследователи сходятся во мнении, что киты, должно быть, сделали с океаном что-то такое, чего мы больше не видим. "Мы не думаем, что киты вносят большой вклад в переработку железа", - говорит Мальдонадо, - "но мы действительно думаем, что они формировали экосистему". Она говорит, что за последние несколько десятилетий популяции сальп - крошечных медузоподобных существ - увеличились, а криля - уменьшились, и это может быть связано с китами.
Это ключевой момент: Мы знаем, что киты были настолько большими и прожорливыми, что их массовое уничтожение оставило зияющую дыру в экосистемах, которые они когда-то формировали. Но не зная, какой формы эта дыра, мы не сможем помочь ей затянуться.