Усовой усатый усатый усатый китов представляет собой фильтрующую систему питания во рту усатых китов . Чтобы использовать китовый ус, кит сначала открывает рот под водой, чтобы набрать воду. Затем кит выталкивает воду, а животные, такие как криль , фильтруются усом и остаются источником пищи для кита. Усовый ус похож на щетину и состоит из кератина — того же вещества, которое содержится в человеческих ногтях, коже и волосах. Усовый уса является производным кожи. У некоторых китов, таких как гренландский кит , усатые усаты длиннее, чем у других. Другие киты, такие как серый кит , используют только одну сторону уса. Эти щетинки китового уса расположены пластинами на верхней челюсти китов.
В зависимости от вида пластина китового уса может иметь длину от 0,5 до 3,5 м (от 1,6 до 11,5 футов) и весить до 90 кг (200 фунтов). Его волосатая бахрома называется усатыми волосами или волосами китового уса. Их также называют щетинками уса, которые у сейвалов сильно кальцинированы, причем кальцинирование увеличивает их жесткость. [1] [2] Пластины уса шире у линии десен (основания). Тарелки сравнивают с ситами или жалюзи .
В качестве материала для различных целей человека ус обычно называют китовым усом , что является неправильным названием .
Слово «усатый уса» происходит от латинского bālaena , родственного греческому phalaina , оба из которых означают «кит».
Самым старым настоящим окаменелостям усатого уса всего 15 миллионов лет, потому что усатый ус редко окаменевает, но ученые полагают, что он возник значительно раньше. [3] На это указывают модификации черепа , связанные с китовым усом , обнаруженные в окаменелостях значительно более раннего периода, в том числе костный упор в верхней челюсти под глазами и свободные кости нижней челюсти на подбородке. Считается, что усовый ус развился около 30 миллионов лет назад, возможно, из твердой, клейкой верхней челюсти, подобной той, что есть у морской свиньи Далла ; на микроскопическом уровне он очень похож на китовый ус. Считается, что первоначальная эволюция и излучение усатых плит произошли в раннем олигоцене , когда Антарктида отделилась от Гондваны и сформировалось Антарктическое циркумполярное течение , увеличившее продуктивность океанской среды. [4] Это произошло потому, что течение удерживало теплые океанские воды вдали от территории, которая сейчас является Антарктидой, создавая крутые градиенты температуры, солености , света и питательных веществ, где теплая вода встречается с холодной. [5]
Предполагается, что переход от зубов к китовому усу произошел поэтапно : от зубов к гибриду к усату. Известно, что у современных усатых китов изначально есть зубы, а затем внутриутробно у них развиваются зародыши пластинок уса , но они теряют зубной ряд и имеют только ус в юном возрасте и во взрослом возрасте. Однако развивающиеся усатые киты не производят зубную эмаль , потому что в какой-то момент этот признак развился и стал псевдогеном . Вероятно, это произошло около 28 миллионов лет назад и доказывает, что зубной ряд является наследственным состоянием усатых кистей. Использование экономии для изучения этого и других наследственных признаков позволяет предположить, что у общего предка этиоцетид и беззубых усатых китов развились боковые питательные отверстия , которые, как полагают, обеспечивали кровеносным сосудам и нервам способ добраться до развивающегося уса. Дальнейшие исследования показывают, что ус Aetiocetus располагался пучками между широко расположенными зубами. Если это правда, то эта комбинация уса и зубных рядов у Aetiocetus будет действовать как переходное состояние между зубатыми китами и усатыми китообразными. Этот промежуточный этап дополнительно подтверждается данными о других изменениях, произошедших с эволюцией китового уса, которые позволяют организмам выживать с помощью фильтрационного питания, например, изменение структуры черепа и эластичности горла . Маловероятно, чтобы все эти изменения произошли одновременно. Таким образом, предполагается, что олигоценовые этиоцетиды обладают как предковыми, так и потомками состояниями признаков в отношении стратегий питания. Это делает их мозаичными таксонами , показывая, что либо усатый ус развился до потери зубов, либо что признаки фильтрационного питания изначально развились для других функций. Это также показывает, что эволюция могла происходить постепенно, поскольку первоначально сохранялось состояние предков. Таким образом, мозаичные киты могли бы использовать новые ресурсы, используя фильтрующее питание, не отказываясь при этом от своих прежних стратегий добычи. Результат этого поэтапного перехода очевиден у современных усатых китов из-за псевдогенов эмали, внутриутробного развития и резорбции зубов. [3]
Если это правда, что у многих ранних усатых китов также были зубы, они, вероятно, использовались только периферически, а возможно, и не использовались вовсе (опять же, как морская свинья Далла, которая ловит кальмаров и рыбу, прижимая их к своей твердой верхней челюсти). Были проведены интенсивные исследования, чтобы разобраться в эволюции и филогенетической истории усатых китов, но этот вопрос вызывает много споров.
Пластинки уса кита играют важнейшую роль в процессе фильтрационного питания. Для кормления усатый кит широко открывает пасть и зачерпывает плотными косяками добычу (например , криль , копеподы , мелкую рыбу , а иногда и птиц , оказавшихся вблизи косяков) вместе с большими объемами воды. Затем он частично закрывает рот и прижимает язык к верхней челюсти, заставляя воду выходить в сторону через китовый ус, таким образом отсеивая добычу, которую затем проглатывает.
Китовый ус — это преимущественно минерализованный биоматериал на основе кератина, состоящий из параллельных пластин, подвешенных ко рту кита. Механические свойства уса, такие как прочность и гибкость, сделали его популярным материалом для многочисленных применений, требующих такого свойства (см. раздел «Использование человеком»).
Основная структура уса кита описана как трубчатая структура с полым мозговым веществом (внутренним ядром), окруженным трубчатым слоем диаметром от 60 до 900 микрон, содержание кальция в котором примерно в 2,7 раза выше, чем во внешнем твердом панцире. . Модуль упругости в продольном и поперечном направлении составляет 270 мегапаскалей ( МПа ) и 200 МПа соответственно. Эту разницу в модулях упругости можно [ необходимо уточнить ] способом упаковки сэндвич-трубчатых структур.
Гидратированный и сухой китовый ус также демонстрируют значительно разные параллельные и перпендикулярные сжимающие напряжения в зависимости от реакции на сжимающую деформацию. Хотя параллельная нагрузка как для гидратированных, так и для сухих образцов демонстрирует более высокую реакцию на напряжение (около 20 МПа и 140 МПа при деформации 0,07 для гидратированных и сухих образцов соответственно), чем для перпендикулярной нагрузки, гидратация резко снижает реакцию на сжатие. [6]
Образование трещин также различно как для поперечной, так и для продольной ориентации. В поперечном направлении трещины перенаправляются вдоль канальцев, что повышает устойчивость китового уса к разрушению, и как только трещина попадает в трубочку, она направляется вдоль более слабой границы раздела, а не проникает через трубочку или пластинки.
Раньше люди использовали китовый ус (обычно называемый «китовым усом») для изготовления многочисленных предметов, где требовались гибкость и прочность, включая корзины , чесалки для спины , элементы жесткости воротника , кнуты для багги , ребра зонтика , переключатели, кринолиновые юбки, фартингейлы , автобусы и корсеты . , [7] , но и части доспехов. [8] Его обычно использовали для сгибания бумаги; его гибкость не позволяла повредить бумагу. Его также иногда использовали в луках с тросовой опорой . Сейчас для подобных целей обычно используются синтетические материалы, особенно пластик и стекловолокно . Ус также использовался голландскими краснодеревщиками для изготовления прессованных рельефов. [9]
В Соединенных Штатах Закон о защите морских млекопитающих 1972 года запрещает «любому лицу транспортировать, покупать, продавать, экспортировать или предлагать покупку, продажу или экспорт любых морских млекопитающих или продуктов из морских млекопитающих». [10]
Усовый ус служит средой обитания для некоторых видов из семейств брюхоногих моллюсков Pyropeltidae , Cocculinidae , Osteopeltidae и Neolepetopsidae . [11]
