I futuri raccoglitori di dati di Farzaneh Mansouri stanno navigando negli oceani di tutto il mondo, seguendo fioriture di produttività e accumulando decenni di informazioni, tutto nel loro cerume. Mansuri, uno scienziato ambientale alla Baylor University di Waco, Texas, studia i "tappi per le orecchie" di cera accumulati negli anni nei condotti uditivi delle balene sigillati. I tappi per le orecchie, secondo le sue scoperte, fornire registrazioni dei movimenti e delle diete degli animali nel corso della loro lunga vita.

Le balene sono conosciute come sentinelle oceaniche - gli enormi mammiferi possono fornire ai ricercatori informazioni preziose sull'ambiente oceanico - ma sono molto difficili da studiare, disse Sascha Usenko, un chimico ambientale e ricercatore senior con il progetto di Mansouri, che lavora anche alla Baylor University.

Mansuri, Usenko e i loro colleghi hanno trovato un nuovo modo per accedere a tali informazioni:analizzare i tappi per le orecchie delle balene, raccolti da balene morte negli ultimi decenni e conservati come semplici stranezze nei magazzini dei musei di tutto il mondo. I ricercatori hanno scoperto che gli strati nei tappi per le orecchie delle balene contengono strati temporali di isotopi stabili di carbonio e azoto. Questi isotopi possono mostrare dove hanno viaggiato le balene e di cosa si sono nutrite per decenni. Mansouri ha presentato i risultati del suo lavoro all'inizio di questa settimana all'American Geophysical Union Fall Meeting 2017 a New Orleans.

"Questa ricerca, in suo diritto, cambia la nostra comprensione del comportamento di foraggiamento, " ha detto Usenko.

La nuova ricerca fornisce anche agli scienziati informazioni sulle condizioni oceaniche del passato.

"Questo tipo di database a lungo termine è impossibile da ottenere per la maggior parte degli animali, " ha detto Michele Polito, un ecologista della Louisiana State University di Baton Rouge che non era coinvolto nella ricerca di Mansouri. "È un record incredibile".

Un record completo

Balene come megattere, pinne, blues e visoni sono migratori. Ogni estate nuotano verso i loro terreni di alimentazione polari ed espellono il cerume di colore chiaro. La cera di colore scuro segna i loro viaggi verso il caldo, più equatoriali in inverno. Pochi animali sono così longevi e di ampio respiro.

Col passare degli anni, questi strati scuri e chiari delineano i movimenti delle balene attraverso gli oceani del mondo. Gli scienziati all'inizio del 1900 scoprirono di poter leggere questi strati come gli anelli degli alberi, contando l'età di una balena nel suo cerume, ma non andò oltre.

"È come un nucleo di sedimenti, o un nucleo di ghiaccio, " disse Mansouri. E gli scienziati moderni conoscono i campioni di carota, se provengono da scogliere, ghiacciai o anche alberi, può ospitare enormi quantità di informazioni. I ricercatori hanno deciso di approfondire.

Hanno campionato 20 tappi per le orecchie da diverse specie di balene negli oceani Atlantico e Pacifico, acquisendone alcuni dallo Smithsonian Institution National Museum of Natural History di Washington, D.C. (che ha conservato oltre un migliaio di tappi per le orecchie di balena per più di cinquant'anni) e altri dal Natural History Museum di Londra.

I ricercatori hanno separato ogni delicato strato di cerume, costituito da una matrice organica di lipidi, cere, e cheratina. Hanno polverizzato il cerume e analizzato i rapporti dei diversi isotopi di carbonio e azoto nei lipidi. I rapporti isotopici all'interno degli strati di un particolare tappo per le orecchie di balena possono essere utilizzati come linea temporale, mostrando stabilità o variabilità nel corso degli anni di vita di una balena. È noto che le concentrazioni di carbonio-13 diminuiscono con latitudini più elevate, quindi i profili di quell'isotopo possono rivelare quanto lontano dall'equatore potrebbe aver viaggiato una particolare balena di anno in anno.

Le concentrazioni di azoto-15 aumentano man mano che si risale la catena alimentare, quindi i loro profili potrebbero rivelare i cambiamenti nella dieta delle balene di anno in anno. Per esempio, se le balene si nutrissero di plancton, i loro livelli di azoto-15 dovrebbero essere inferiori agli anni in cui si sono nutriti di pesci che si nutrono di plancton.

Alcuni dei tappi per le orecchie studiati dai ricercatori hanno rivelato concentrazioni di isotopi relativamente stabili sia per il carbonio che per l'azoto, indicando che le balene probabilmente hanno ingoiato gli stessi tipi di alimenti nelle stesse aree per molti decenni.

Alcuni, però, avevano modelli meno diretti di concentrazione isotopica. Mansouri si è chiesto se il gruppo di balene i cui livelli di carbonio-13 sono diminuiti costantemente per diversi decenni potrebbe essere stato spinto verso nord nel tempo da un aumento del traffico globale di imbarcazioni o dal riscaldamento delle temperature della superficie dell'oceano.

Il contenuto stabile di azoto-15 nel tempo indicava che alcune balene si stavano probabilmente nutrendo dello stesso tipo di cibo (balene blu, Per esempio, specializzati sul plancton oceanico chiamato krill), ma con molta più variabilità nel loro carbonio-13, devono aver viaggiato di più per trovare il cibo, ha detto Mansouri.

Più in profondità negli strati

Mansouri e il team pensano che i loro risultati siano solo la punta del cerume.

Mansouri e Usenko sono entusiasti del potenziale di abbinare i modelli negli isotopi del carbonio-13 e dell'azoto-15 ad altri eventi che potrebbero essere registrati nella storia o ad altri tipi di dati raccolti da esemplari di balene.

ormoni, Per esempio, potrebbe indicare periodi di stress nella vita delle balene. Mappare l'incidenza dello stress insieme ai periodi particolarmente variabili durante la durata della vita di una particolare balena potrebbe mostrare un'immagine più chiara delle sue ragioni per cambiare fonte di cibo o posizione. Livelli inquinanti, pure, potrebbe chiarire alcuni dei modelli di isotopi, secondo i ricercatori. guerre mondiali, la presenza e l'assenza di caccia alle balene ad alto impatto e l'aumento del rumore negli oceani negli ultimi 250 anni rappresentano alcuni dei drammatici cambiamenti oceanici potenzialmente codificati nella massa di cerume sepolta nel profondo del cranio di una balena, ha detto Usenko.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.