거대 수염고래가 작은 유기체를 여과하는 방법에 대한 해양 연구 조사

거대하고 이빨이 없는 수염고래는 바닷물을 마신 후 수천 파운드에 달하는 작은 새우를 어떻게 걸러내나요?

Cal State Fullerton의 박사후 연구원인 Shirel Kahane-Rapport는 이러한 여과 공급 장치의 생체 역학과 수염 판을 사용하여 바닷물에서 동물성 플랑크톤 및 작은 물고기와 같은 음식을 여과하는 방법을 탐구하고 있습니다. 그 답은 더 나은 엔지니어링 산업용 여과 시스템으로 이어질 수 있습니다.

Kahane-Rapport는 생물학과 부교수인 Misty Paig-Tran의 멘토링 하에 연구를 수행하고 있습니다. Paig-Tran의 FABB(기능 해부학, 생체 역학 및 생체 재료) 연구소는 해부학과 공학 기술을 혼합하여 해양 동물의 활동에 관한 생물학적 질문에 답합니다.

Paig-Tran은 "수염고래는 매혹적입니다. 하지만 지구상에서 가장 크고 카리스마 넘치는 동물에 대해 우리가 아는 바가 거의 없다는 사실이 놀랍습니다."라고 말했습니다. "대형 동물이 작은 유기체를 필터링하는 방법을 연구하면 인간이 사용할 수 있는 더 좋고 효율적인 필터를 만드는 데 큰 통찰력을 얻을 수 있습니다."

수석 연구원인 Kahane-Rapport는 2021년 6월에 박사 학위를 취득한 스탠포드 대학교와 워싱턴 대학교의 연구원들과 협력하여 연구를 수행하고 있습니다.

그들의 연구 목표는 신체 크기가 수염고래과인 5종의 로퀄(Rorquals)의 먹이 포획 및 물 흐름과 관련된 생체 역학 및 해부학적 구조에 어떻게 영향을 미치는지 정의하는 것입니다. 이 특별한 고래류는 대왕고래(모든 고래 중 가장 크고 역대 가장 큰 동물), 지느러미고래, 혹등고래, 회색고래, 밍크고래로 구성됩니다.

7월 초, Kahane-Rapport는 프랑스 몽펠리에에서 열린 실험생물학회 국제 컨퍼런스에서 자신의 연구 결과를 발표했습니다. 8월에는 플로리다주 팜비치에서 열리는 해양 포유류학회 컨퍼런스에서 발표할 예정입니다.

그녀는 최근 CSUF에서 향후 2년 동안 연구를 계속하기 위해 국립과학재단 생물학 분야 박사후 연구 펠로우십을 받았습니다. 그녀의 연구에는 쥐가오리와 같은 다른 대형 여과섭식 동물의 생체역학에 대해 Paig-Tran과 함께 작업하는 것도 포함됩니다.

수염고래는 인간의 손톱과 머리카락과 동일한 단백질인 구강 케라틴 조직을 가지고 있는데, 이 조직은 고래 입 천장에 양쪽 대칭으로 늘어져 있다고 Kahane-Rapport는 설명했습니다. 큰 케라틴 판은 입술 근처에 위치하고 작은 판은 혀에 더 가깝습니다. 고래가 엄청난 양의 바닷물을 꿀꺽꿀꺽 삼킬 때, 털 같은 수염수염은 물에서 먹이를 걸러내거나 걸러냅니다.

"수염판의 가장자리는 털이나 가장자리로 닳아서 서로 맞물려 조밀한 매트를 만듭니다. 이 매트는 삼켜진 엄청난 양의 물이 입과 확장된 목 밖으로 흘러나오도록 하고 포획된 먹이를 유지합니다."라고 Kahane은 덧붙였습니다. 대형 여과섭식 고래에 초점을 맞춰 박사학위를 취득한 Rapport. "우리는 이 과정의 메커니즘을 이해하지 못합니다."

동료 심사를 받는 과학 저널에 게재하기 위해 제출된 그녀의 연구는 케라틴 판의 두께, 길이, 크기, 각 판 사이의 공간 등 수염의 다양한 특징을 조사했습니다.

"우리는 우리가 측정한 이러한 특징이 종들 사이에서 매우 다르다는 것을 발견했습니다. 이것은 서로 다른 종이기 때문에 기대할 수 있는 것이지만 우리 연구에서는 이를 통계적 증거로 보여줍니다."라고 그녀는 말했습니다.

연구자들이 수염고래 여과 연구에서 가장 복잡한 측면 중 하나는 물이 필터를 통과하는 방식을 이해하는 것입니다.

"필터를 연구할 때 먼저 물이 통과하는 구멍(공극)의 크기를 계산합니다. 그런 다음 필터를 통과하는 물 흐름의 양과 속도를 결정할 수 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

“수염고래의 경우 필터는 수염판에서 나오는 강모가 엉켜 있는 매트입니다. 이 매트에는 명확한 패턴이나 구조, 기공이 없어 연구자들은 이 필터의 부피와 속도를 계산할 수 없었습니다. "