Клюворылые киты ( систематическое название Ziphiidae ) — семейство китообразных , отмеченное как одна из наименее известных групп млекопитающих из-за их глубоководной среды обитания, уединенного поведения и очевидной низкой численности. [1] Только три или четыре из 24 существующих видов достаточно хорошо известны. Клюворылые киты Бэрда и клюворылые киты Кювье подвергались коммерческой эксплуатации у берегов Японии , в то время как северный бутылконосый кит широко охотился в северной части Северной Атлантики в конце 19-го и начале 20-го веков. [2]
В конце 2020 года появились сообщения о возможном обнаружении нового вида клюворылых китов у берегов Мексики , таксономия которого по состоянию на декабрь 2020 года не была определена [обновлять]. [3] [4] [5] [6]
Клюворылые киты имеют средние размеры, от 4 до 13 метров (от 13 до 43 футов) и вес от 1 до 15 тонн (от 0,98 до 14,76 длинных тонн; от 1,1 до 16,5 коротких тонн). Их ключевой отличительной чертой является наличие «клюва», несколько похожего на клюв многих дельфинов . Другие отличительные черты включают пару сходящихся бороздок под горлом и отсутствие выемки на хвостовом плавнике. Хотя клюворылые киты являются исключением, у большинства видов есть только одна или две пары зубов, и даже они не прорезываются у самок (кроме рода Berardius ). Виды клюворылых китов часто имеют половой диморфизм — один или другой пол значительно крупнее. Взрослые самцы часто обладают большим выпуклым лбом, [7] некоторые до экстремальной черты. [8] Однако, помимо зубной системы и размера, между самцами и самками клюворылых китов существует очень мало морфологических различий. [9]
Отдельные виды очень трудно идентифицировать в дикой природе, поскольку форма тела мало отличается от одного вида к другому. Наблюдателю приходится полагаться на часто тонкие различия в размере, цвете, форме лба и длине клюва. В черепе расширение предчелюстного отростка может быть ключевым признаком для идентификации. [8]
Жир этих китов почти полностью (94%) состоит из воскового эфира , что является уникальной характеристикой этого семейства. [10]
Клюворылые киты уникальны среди зубатых китов, поскольку у большинства видов есть только одна пара зубов. Зубы похожи на бивни, но видны только у самцов, которые, как предполагается, используют эти зубы в борьбе за самок за репродуктивные права. У самок зубы не развиваются и остаются скрытыми в тканях десен. [11]
В декабре 2008 года исследователи из Института морских млекопитающих при Университете штата Орегон завершили ДНК-древо 13 из 15 известных видов клюворылых китов Mesoplodon (исключая лопатозубого кита , который тогда был известен только по скелетному образцу и нескольким выброшенным на берег образцам). Среди результатов этого исследования был вывод о том, что зубы самца на самом деле являются вторичным половым признаком , похожим на рога самцов оленей . Зубы каждого вида имеют характерную уникальную форму. В некоторых случаях эти зубы даже мешают питаться; у ремнезубого кита , например, зубы изгибаются над верхней челюстью, эффективно ограничивая щель несколькими сантиметрами. Предполагается, что самки выбирают партнеров на основе формы зубов, потому что разные виды в остальном довольно похожи по внешнему виду. [11]
Социальная структура изучена недостаточно, но наблюдения за самцами, сопровождающими нескольких самок, указывают на полигинную систему спаривания, которая значительно ограничивает количество самцов, которых может выбрать самка. [11]
Клюворылые киты включают по крайней мере 22 вида. Несколько видов были описаны только за последние два десятилетия. Было идентифицировано шесть родов .
Клюворылые киты являются вторым по величине семейством китообразных (после дельфинов ). Они были одной из первых групп, отделившихся от предковой линии. Самые ранние известные окаменелости клюворылых китов датируются миоценом , около 15 миллионов лет назад. [12]
Около 26 родов существовали до появления человека. [1] [16] К ним относятся предки гигантских клюворылых китов ( Berardius ), такие как Microberardius , и предки клюворыла Кювье ( Ziphius ); у них было много родственников, таких как Caviziphius , Archaeoziphius и Izikoziphius . Вероятно, на них охотились хищные киты и акулы , включая Otodus megalodon . Недавно, [ когда? ] у побережья Южной Африки был обнаружен большой ископаемый образец зифиида, подтверждающий, что существующее разнообразие зифиида может быть просто остатком более высокого прошлого разнообразия. После изучения многочисленных ископаемых черепов у берегов Иберии [8] и Южной Африки, исследователи обнаружили отсутствие функциональных верхнечелюстных зубов у всех южноафриканских ископаемых зифиидов, что является доказательством того, что всасывающее питание уже развилось у нескольких линий клюворылых китов во время миоцена. Исследователи также обнаружили окаменелости зифиидов с крепкими черепами, что свидетельствует о том, что бивни использовались для взаимодействия самцов с самцами (предполагается, что это относится и к ныне живущим клюворылым китам). [1]
Клюворылые киты — глубоководные ныряльщики с экстремальными профилями погружения. [17] Они регулярно ныряют глубже 500 м (1600 футов) для эхолокации в поисках пищи, и эти глубокие погружения часто сопровождаются несколькими более мелкими погружениями менее 500 м. [18] Однако эта закономерность не всегда соблюдается. Было замечено, что животные проводят более часа на поверхности или около нее, дыша. Клюворылые киты часто всплывают синхронно, но также наблюдалось асинхронное всплытие. [19] В марте 2014 года исследование Cascadia Research показало, что клюворылые киты Кювье были зарегистрированы для погружения на глубину не менее 2992 м, что является рекордом для млекопитающих. [20] В другом исследовании, опубликованном в 2020 году, сообщалось о том, что клюворылые киты Кювье совершили погружение, которое длилось 222 минуты, что является еще одним рекордом для млекопитающих. [21]
Глубоко ныряющие млекопитающие сталкиваются с рядом проблем, связанных с длительной задержкой дыхания и гидростатическим давлением. Китообразные и ластоногие, которые продлевают апноэ, должны оптимизировать размер и использование своих запасов кислорода, и им приходится иметь дело с накоплением молочной кислоты из-за анаэробного метаболизма. [17] У клюворылых китов есть несколько анатомических адаптаций к глубокому погружению: большие селезенка , печень и форма тела. У большинства китообразных селезенка маленькая. Однако у клюворылых китов селезенка намного больше, чем у дельфиновых, и может быть также большая печень. Эти анатомические черты, которые важны для фильтрации крови, могут быть адаптациями к глубокому погружению. Еще одной заметной анатомической адаптацией среди клюворылых китов является небольшое углубление в стенке тела, которое позволяет им плотно прижимать грудные плавники к телу для повышения обтекаемости. [9] Однако они не неуязвимы к последствиям погружения на такую глубину и так часто. Исследования Cascadia показывают, что чем глубже ныряют киты, тем реже они ныряют в течение дня, что сокращает их усилия как минимум на 40% [20] .
Проблемы глубоководного погружения также преодолеваются уникальной физиологией ныряльщиков-клюворылов. Запас кислорода во время погружений в основном достигается гемоглобином крови и мышечным миоглобином. [18] Пока кит ныряет, его сердечный ритм замедляется, а кровоток изменяется. Эта физиологическая реакция на погружение гарантирует, что чувствительные к кислороду ткани сохраняют запас кислорода, в то время как ткани, устойчивые к гипоксии, получают меньше крови. Кроме того, коллапс легких устраняет обмен легочного газа с кровью, вероятно, сводя к минимуму поглощение азота тканями. [9]
В глотках всех клюворылых китов имеется двусторонне парный набор бороздок, которые связаны с их уникальным механизмом питания, всасывающим питанием. [9] Вместо того, чтобы захватывать добычу зубами, клюворылые киты всасывают ее в ротовую полость. Всасыванию способствуют горловые бороздки, которые растягиваются и расширяются, чтобы вместить пищу. Их языки могут двигаться очень свободно. Внезапное втягивание языка и растяжение дна горла (горла) немедленно падает давление во рту, всасывая добычу вместе с водой.
Информация о питании доступна из анализов содержимого желудков выброшенных на берег клюворылых китов и из китобойных операций. Их предпочитаемый рацион в первую очередь состоит из глубоководных кальмаров, [11] но также из бентосных и бентопелагических рыб и некоторых ракообразных, в основном добываемых вблизи морского дна. [19] В недавнем исследовании выбоины на морском дне были интерпретированы как результат кормовой деятельности клюворылых китов. [22]
Чтобы понять охотничье и кормовое поведение клюворылов, исследователи использовали звуковые и ориентационные записывающие устройства на двух видах: клюворылые киты Кювье ( Ziphius cavirostris ) и клюворылые киты Блейнвилля ( Mesoplodon densirostris ). Эти киты охотятся с помощью эхолокации в глубокой воде (где находится большая часть их добычи) на глубине от 200 до 1885 м (от 656 до 6184 футов) и обычно ловят около 30 жертв за одно погружение. Клюворылые киты Кювье должны искать корм в среднем на глубине 1070 м (3510 футов) в течение 58 минут, а клюворылые киты Блейнвилля обычно ищут корм на глубине 835 м (2740 футов) в среднем в течение 47 минут. [17]
Семейство Ziphiidae является одним из самых распространенных семейств китообразных, которое встречается от кромок льда на северном и южном полюсах до экватора во всех океанах. [23] Конкретные ареалы сильно различаются в зависимости от вида, хотя клюворылые киты обычно обитают в прибрежных водах глубиной не менее 300 м.
Известно, что клюворылые киты собираются в глубоких водах у края континентальных шельфов и у таких особенностей дна, как подводные горы , каньоны , уступы и океанические острова, включая Азорские и Канарские острова [19] и даже у берегов Гавайев. [20]
Очень мало известно о жизненном цикле клюворылых китов. Самый старый зарегистрированный возраст составляет 84 года для самца клюворыла Бэрда и 54 года для самки. Для всех других изученных видов клюворылых китов самый старый зарегистрированный возраст составляет от 27 до 39 лет. Половая зрелость наступает в возрасте от семи до 15 лет у клюворыла Бэрда и северных бутылконосов. Беременность сильно различается между видами, продолжаясь 17 месяцев у клюворыла Бэрда и 12 месяцев у северных бутылконосов. [24] Нет данных об их репродуктивных показателях.
Определение размера группы клюворылов затруднено из-за их незаметного поведения при всплытии. Группы клюворылов, определяемые как все особи, обнаруженные в одном месте в одно и то же время, как сообщается, насчитывают от одной до 100 особей. Тем не менее, размер группы некоторых популяций был оценен на основе повторных наблюдений. Например, северные и южные бутылконосые киты ( H. ampullatus и H. planifrons ), клюворылые киты Кювье и клюворылые киты Бленвиля ( Mesoplodon densirostris ) имеют зарегистрированный максимальный размер группы в 20 особей, а средний размер составляет от 2,5 до 3,5 особей. Виды Berardius и клюворылые киты Лонгмана ( Indopacetus pacificus ) встречаются в более крупных группах численностью до 100 особей. [19]
Не так много информации доступно о составе групп клюворылых китов. Только три вида были изучены более или менее подробно: северные афалины, клюворылые киты Блейнвилля и клюворылые киты Бэрда. Самки северных афалинов, по-видимому, образуют свободную сеть социальных партнеров без очевидных долгосрочных связей. В отличие от самок, некоторые самцы северных афалинов неоднократно регистрировались вместе в течение нескольких лет и, возможно, образуют долгосрочные связи. Исследования клюворылов Блейнвилля показали, что группы обычно состоят из нескольких самок, детенышей и/или молодых животных. Предполагается, что эти киты живут в «гаремоподобных» группах, где несколько самок и молодых особей сопровождаются одним самцом. [11] Известно, что клюворылые киты Бэрда встречаются в группах из нескольких самцов и в больших группах, состоящих из взрослых животных обоих полов. Клюворылые киты Арну также образуют большие стаи численностью до 47 особей у берегов Южного океана у берегов Земли Кемпа в Антарктиде. [25]
В течение многих лет большинство видов клюворылых китов были изолированы от антропогенного воздействия из-за их удаленной среды обитания. Однако теперь есть несколько проблем, вызывающих беспокойство:
Основная проблема сохранения клюворылых китов (семейство Ziphiidae) заключается в том, что они, по-видимому, уязвимы для современных гидролокационных операций, что возникает из-за недавних выбрасываний на берег, которые по времени и физически совпадают с военно-морскими гидролокационными учениями. [28] Считается, что среднечастотный активный гидролокатор (MFAS), разработанный в 1950-х годах для обнаружения подводных лодок, вызывает панику у китов на глубине. [29] Это повышает их частоту сердечных сокращений, заставляя их пытаться быстро подняться к поверхности в поисках воздуха. Этот искусственно вызванный быстрый подъем может вызвать декомпрессию . [29]
Вскрытие выброшенных на берег китов, проведенное во время военно-морских учений, показало наличие кровоизлияний около ушей или газовых и жировых эмболов, которые могут оказывать пагубное воздействие на клюворылых китов, аналогичное декомпрессионной болезни у людей. [18] Было показано, что газовые и жировые эмболы вызывают дисфункцию нервной и сердечно-сосудистой системы, респираторный дистресс, боль и дезориентацию как у людей, так и у животных. [28] Во внутреннем ухе газовая эмболия может вызывать кровоизлияния, приводящие к дезориентации или вестибулярной дисфункции.
У ныряльщиков, задерживающих дыхание, как и у клюворылов, могут развиться проблемы, связанные с декомпрессией («изгибы»), когда они возвращаются на поверхность после глубоких погружений. [17] Это возможная гипотеза для массового выброса на берег пелагических клюворылов, связанная с деятельностью, связанной с гидролокацией. Для иллюстрации, ныряющий клюворыл может всплывать из глубокого погружения и должен проходить вертикально через различные уровни принимаемого звука. Поскольку у кита ограниченные остаточные запасы кислорода в конце длительного погружения, у него, вероятно, ограниченные возможности для проявления любого нормального поведения избегания звука. Вместо этого кит должен продолжать плыть к поверхности, чтобы пополнить свои запасы кислорода. [19] Избегание сонара неизбежно требует изменения поведения или схемы всплытия. Поэтому сонар в непосредственной близости от групп клюворылов может вызвать кровотечение или дезориентировать животное, что в конечном итоге приведет к выбросу на берег.
Текущие исследования показывают, что два вида клюворылых китов больше всего подвержены влиянию сонара: клюворылые киты Кювье ( Z. cavirostris ) и клюворылые киты Блейнвилля ( M. densirostris ). Сообщалось, что эти животные выбрасываются на берег в связи с военными учениями в Греции, на Багамах, Мадейре и Канарских островах. [30] Печень этих животных пострадала больше всего. [31]
В 2019 году был опубликован обзор доказательств о массовых выбросах клюворылых китов, связанных с военно-морскими учениями, где использовался сонар. В нем сделан вывод о том, что воздействие среднечастотного активного сонара сильнее всего на клюворылых китов Кювье, но различается у отдельных особей или популяций, а сила их реакции может зависеть от того, подвергались ли особи предшествующему воздействию сонара. В отчете было высказано мнение, что наиболее правдоподобным объяснением симптомов декомпрессионной болезни, таких как газовая эмболия, обнаруженных у выбросившихся китов, является реакция китов на сонар. В нем отмечалось, что на Канарских островах больше не происходило массовых выбросов на берег после того, как там были запрещены военно-морские учения, где использовался сонар, и рекомендовалось распространить запрет на другие районы, где продолжают происходить массовые выбросы на берег. [32] [33]
Четыре вида классифицируются МСОП как «с низким уровнем риска, зависящие от сохранения»: клюворылые киты Арну и Бэрда, а также северные и южные бутылконосые киты . Статус остальных видов неизвестен, что не позволяет провести классификацию. [34]
Клюворылые киты живут в неволе очень короткой жизнью по сравнению с другими китообразными, такими как обычные бутылконосые дельфины и короткоплавниковые гринд, [35] большинство из них выживают только несколько дней вне океана. [36] [ нужен лучший источник ] Самый долгий период времени, в течение которого клюворылые киты живут в неволе, составил 25 дней. Александр и Николас, два самца клюворылых китов — их вид неизвестен, хотя считалось, что они были либо клюворылыми китом Хаббса , либо клюворылыми китом Блейнвилля — оказались на мели в Калифорнии 24 августа 1989 года. Их доставили в Marine World California . [37] Оба кита умерли от пневмонии ; Николас умер 8 сентября, а Александр умер 10 дней спустя. [38]
Несколько других клюворылов недолгое время содержались в неволе. Молодая самка клюворыла Кювье была найдена на мели на водорослях у острова Санта-Каталина 23 февраля 1956 года. Ее доставили в Marineland of the Pacific , где ее назвали Мартой Вашингтон. [39] 16 июня 1969 года клюворыл Кювье выбросился на мели в Сент-Огастине. Кит, которого считали самцом, был затем доставлен в Marineland of the Florida . Неизвестно, что случилось с китом, но 18 июня 1969 года он был еще жив. [40]