圣安德鲁斯大学团队发现抹香鲸在垂直睡眠时释放气泡调节浮力,抵消头部的鲸脑油和肺部气体带来的正浮力,实现近乎中性的悬浮。

圣安德鲁斯大学和纳沙泰尔大学的新研究揭示了抹香鲸以独特垂直姿势在海面下睡眠的机制。抹香鲸是唯一已知会垂直休息的鲸类,这种方式被认为能缓冲表面波浪的影响,同时避免潜入深海消耗能量。但在此之前,它们如何在海面下维持位置一直是个谜。
在7月23日发表于《实验生物学期刊》的论文中,研究人员发现,抹香鲸休息时会释放气泡来调节浮力,使自身保持在海面以下。这种调节至关重要,原因有二:抹香鲸头部的巨量鲸脑油使其天然具有正浮力;同时,抹香鲸是屏息潜水者,休息时如果缓慢上浮,肺部气体就会逐渐膨胀。释放气泡能抵消膨胀的潜水气体,实现中性浮力。
研究团队通过在挪威海域的抹香鲸身上放置吸附式小标签收集数据,标签录制声音和三维运动轨迹。标签记录了清晰的冒泡声,运动数据则被用于建立基于组织密度、水阻力和体内气体量的模拟。
模拟结果证实,气泡释放的功能是降低鲸的正浮力,使它们能在休息时保持潜没状态。此外,结果表明抹香鲸开始休息潜水时携带的气体量少于深水觅食潜水。
圣安德鲁斯大学海洋哺乳动物研究中心的Patrick Miller教授表示:"这项研究证实抹香鲸通过释放气体精细控制浮力,以近乎中性浮力的状态悬浮在海面以下。"他补充说,尤其令人着迷的是,"它们能在被认为处于睡眠状态时进行如此精细的调节,这对我们人类这样的陆地哺乳动物来说是完全陌生的挑战。"
作者推测,释放气泡可能与组织中过量CO2或N2向肺部析出有关,这一行为因此也可能与代谢气体交换存在关联.
原文:https://news.st-andrews.ac.uk/archive/sperm-whales-blow-bubbles-to-achieve-restful-vertical-sleep/