当大多数大型鲸鱼（如蓝鲸、小须鲸和座头鲸）大吃大喝时，它们不用牙齿咀嚼食物。相反，它们使用数百块鲸须板，这些板像带刺的窗帘一样从上颌垂下，以过滤掉海洋中的微小猎物。首先，鲸鱼将大量海水吞入口中。然后，像一个巨大的榨汁机，它们闭上嘴巴，将水通过鲸须挤出。当水流出时，磷虾和小鱼被鲸须的刚毛捕获。有些鲸鱼每天用这种方法吞食多达约20吨的海鲜。
根据一项新的研究表明，鲸须也充满了有用的环境数据，该研究展示了鲸须的化学成分如何帮助科学家重建从鲸鱼的迁徙路线到饮食等细节。研究人员通常使用卫星标签来追踪鲸鱼，但标签难以部署，并且经常突然停止传输。而且，将它们固定在光滑的皮肤上需要巨大的针，这可能会伤害动物。“鲸须是观察生命历史的更好记录，因为它是一个相对长时间保存的固体部分，”该研究的合著者，荷兰皇家海洋研究所的生物地球化学家菲利普·里肯伯格说。
鲸须看起来像粗糙、磨损的擦洗刷，由角蛋白制成——与人类指甲相同的材料。角蛋白耐用且柔韧，这使得鲸须成为19世纪捕鲸业中受欢迎的副产品。当鲸鱼因其油脂而被猎杀时，人们将鲸须制成发刷和紧身胸衣等产品。
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来自鲸鱼饮食的蛋白质、激素和元素（如碳和氮）被纳入从牙龈生长的连续角蛋白层中。“随着鲸须像指甲一样长出来，它整合了它们实际吃什么的信号，”里肯伯格说。这个过程在鲸鱼的一生中持续进行。例如，一头成熟的弓头鲸可以长出超过14英尺长的鲸须。
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鲸须样本将被研究，以寻找来自鲸鱼饮食的化学线索。图片来源：菲利普·里肯伯格
其他来源，包括鲸鱼耳垢栓（它记录环境条件，例如污染物，就像树桩的年轮），提供了来自鲸鱼一生过程中的漫长记录。但长长的鲸须条为深入了解这些动物正在吃什么提供了无与伦比的机会——这通常可以告知它们去过哪里。为了衡量这种鲸须记录的彻底程度，里肯伯格和荷兰的一个科学家团队最近检查了来自五只鲸鱼的鲸须：三只幼年长须鲸、一只成年座头鲸和一只年龄不确定的小须鲸。
与皮肤样本不同，鲸须必须在死后采集。“你不能出去从活着的动物身上取下鲸须，”里肯伯格说。相反，该团队从搁浅在荷兰海滩或被毫无戒心的船只致命撞击的鲸鱼标本上取下了鲸须板。
回到实验室，鲸须板被冷冻、清洁和测量。然后，科学家在材料上以规则的间隔钻孔，以收集角蛋白粉末，他们对其进行了一系列化学测试。他们本周发表在《皇家学会开放科学》上的研究结果表明，鲸须具有作为环境时间胶囊的潜力。例如，同位素氮15的水平——用于确定特定鲸鱼菜单上有什么的有用晴雨表——在每个样本中都有涨落。这似乎与每只鲸鱼的迁徙模式相关。在夏季，这些鲸鱼在富饶的北极水域中狼吞虎咽，使其鲸须中的氮15水平飙升。在冬季，当它们向南迁徙到大西洋中部繁殖时，它们会禁食，导致其氮15水平骤降。
但是，氮同位素可以告诉研究人员的信息是有限的。类似的波动可能是由饮食从主要吃磷虾转变为吞食整群鲱鱼引起的。“你看到了差异，但你无法确定这是否是它们所吃食物的差异，或者是否是它们基线环境的变化，”里肯伯格说。
为了解决这个难题，该团队研究了鲸须样本中构建蛋白质的氨基酸的组成，这与特定的背景环境条件或猎物有关。他们发现，每个物种的饮食偏好在每个鲸须样本中都保持稳定，这使得氮波动很可能是动物每年在大西洋中航行造成的。
波士顿萨福克大学的海洋生态学家纳丁·莱夏克说，查明特定鲸鱼何时何地移动至关重要，她没有参与这项研究。她使用了类似的鲸须同位素技术来追踪濒危的北大西洋露脊鲸，它们经常被船只撞击或被渔线缠住。“我们对它们的总体迁徙行为有很好的了解，但我们对这些鲸鱼一年中去哪里仍然存在重大知识漏洞，”莱夏克说。“稳定同位素是天然标记物，当在鲸须等物质中测量时，它们[提供]了动物运动的连续记录。”
里肯伯格说，鲸须可以帮助研究人员解决一系列关于这些巨型动物如何应对海洋温度升高的问题，海洋温度升高威胁到海洋食物网和迁徙模式的混乱。这就是为什么他认为研究搁浅的鲸鱼和被船只撞击的鲸鱼是监测它们的代谢如何应对不断变化的环境的重要方法。“这些是你不想看到的偶然抽样，”他说。“但我们正在利用收集的存档动物来解决这些动物在搁浅之前发生了什么。”