How did baleen whales become our planet’s giants?
~~ for dutch scroll down~~~
As a result of the evolution of specialised foraging mechanisms, whales and dolphins (cetaceans) can be divided into two groups: filter-feeding baleen whales, which forage on large quantities of small prey (krill and fish), and toothed whales that hunt one prey at a time (fish or squid) using biosonar (the same technique used by bats).
To answer the question of why the filter-feeding whales grew so huge, the researchers compared the efficiency of foraging effort in as many species of whales and dolphins as possible. They looked at how much energy is gained versus how much energy is expended during foraging, and also investigated the mechanics of whale foraging: how does enormous body size enable and constrain energetic intake during feeding? The foraging behaviour of both sorts of whale was measured using non-invasive on-animal tags, attached to the skin by suction cups. This enabled the researchers to record the amount of energy used (diving depth and duration, swimming speed and acceleration) and prey intake during foraging behaviour. In combination with known dietary preferences and the caloric content of their prey, this data could then be translated into foraging efficiency information for all the studied species.
Foraging performance of baleen whales vs. toothed whales
Extremely large body size can only be maintained if the energy intake during foraging is considerably and consistently greater than the energy released during the search for and pursuit of prey. Therefore, baleen whales were expected to greatly exceed the feeding performance of toothed whales. This indeed proved to be the case. Thanks to the interaction between their specialised foraging technique (swallowing enormous amounts of prey and water that can even exceed their own body volume) and their seasonal exploitation of vast, dense swarms of small prey, they achieve unparalleled foraging performance. Toothed whales, on the other hand, are often limited by the supply of their prey.
Will baleen whales get even bigger? That is unlikely. According to Visser: ‘Ultimately, they are limited by the maximum availability of seasonally abundant prey and the speed at which they can eat them – here, the limit seems to have been reached.’
Article:
J.A. Goldbogen, D. E. Cade, D. M. Wisniewska, J. Potvin, P.S. Segre, M. S. Savoca, E. L. Hazen, M. F. Czapanskiy, S. R. Kahane-Rapport, S. L. DeRuiter, S. Gero, P. H. Tønnesen, W. T. Gough, M. B. Hanson, M. M. Holt, F. H. Jensen, M. Simon, A. K. Stimpert, P. Arranz, D. W. Johnston, D. P. Nowacek, S. E. Parks, F. Visser, A. S. Friedlaender, P. L. Tyack, P. T. Madsen, N. D. Pyenson. Why whales are big but not bigger: physiological drivers and ecological limits in the age of ocean giants. Science, 13 December 2019.
Waarom zijn baleinwalvissen zo gigantisch groot?
Blauwe vinvissen zijn de grootste dieren die ooit op aarde hebben geleefd. Maar waarom zijn blauwe vinvissen en hun verwanten, de baleinwalvissen, zo gigantisch groot geworden, en andere soorten niet? Een internationaal consortium met Fleur Visser, als mariene bioloog verbonden aan de UvA en NIOZ, concludeert dat dit komt door de wisselwerking tussen hun gespecialiseerde foerageertechniek en de seizoensgebonden exploitatie van hoge dichtheden van hun prooi. Hun bevindingen zijn 13 december in Science gepubliceerd.
Terwijl baleinwalvissen steeds groter werden dan hun voorouders, groeiden tandwalvissen niet uit tot oceaanreuzen. Door welke omstandigheden konden baleinwalvissen ongeëvenaarde groottes bereiken? Om deze vraag te beantwoorden vergeleken de onderzoekers de efficiëntie van hun foerageergedrag - hoeveel energie wordt gewonnen versus hoeveel energie wordt gebruikt - van zoveel mogelijk walvis- en dolfijnensoorten (walvisachtigen). Ook onderzochten ze de mechanica achter het foerageren: welke voor- en nadelen heeft een enorme lichaamsgrootte bij het vangen van prooi?
Als gevolg van de evolutie van gespecialiseerde foerageermechanismen kunnen walvisachtigen worden onderverdeeld in twee groepen: baleinwalvissen die grote hoeveelheden kleine prooi (krill en vis) uit het water filteren met behulp van hun baleinen, en tandwalvissen die één prooi (vis of inktvis) per keer bejagen met behulp van biosonar (dezelfde techniek die door vleermuizen wordt gebruikt). Het foerageergedrag van balein- en tandwalvissen maten de onderzoekers met behulp van tags, aangebracht met zuignappen op de huid. Daarmee konden ze de hoeveelheid verbruikte energie (duikdiepte, -duur, zwemsnelheid en versnelling) en prooi-inname tijdens het foerageergedrag registreren. In combinatie met data over hun dieet en de calorische inhoud van hun prooi, konden deze gegevens vervolgens voor alle soorten worden vertaald naar hun foerageerefficiëntie.
Baleinwalvissen overtreffen foerageerprestaties tandwalvissen
Een extreem grote lichaamsgrootte kan alleen worden gehandhaafd als de energetische inname tijdens foerageren aanzienlijk en consequent groter is dan de energie die wordt uitgegeven tijdens de zoektocht naar en achtervolging van prooi. Daarom werd van baleinwalvissen verwacht dat ze de foerageerprestaties van tandwalvissen sterk zouden overtreffen. En dat doen ze ook. Fleur Visser: ‘Door de wisselwerking tussen hun gespecialiseerde foerageertechniek (opslokken van enorme hoeveelheid prooi en water dat hun eigen volume kan overtreffen, vele malen per dag) en seizoensgerichte exploitatie van grote zwermen kleine prooi met enorme dichtheden, bereiken zij een ongeëvenaard hoge opbrengst van hun jacht. Tandwalvissen, daarentegen, worden vaak beperkt door het aanbod van hun prooi. ’
Worden baleinwalvissen steeds groter? Dat is onwaarschijnlijk. Fleur Visser licht toe: ‘Uiteindelijk worden ze beperkt door de maximale beschikbaarheid van seizoensgebonden overvloedige prooi en de snelheid waarmee ze deze kunnen opeten – daarin lijkt de limiet bereikt’.
Fleur Visser
