Pesquisa marinha investiga como as baleias gigantes filtram organismos minúsculos

Como as baleias gigantes e desdentadas filtram milhares de quilos de minúsculos camarões depois de engolir a água do mar?

A estudiosa de pós-doutorado da Cal State Fullerton, Shirel Kahane-Rapport, está mergulhando na biomecânica desses filtradores e como eles usam placas de barbatanas para filtrar alimentos, como zooplâncton e pequenos peixes, da água do mar. As respostas podem levar a sistemas de filtragem industrial melhor projetados.

Kahane-Rapport está conduzindo seu estudo sob a orientação de Misty Paig-Tran, professora associada de ciências biológicas. O Laboratório FABB (Anatomia Funcional, Biomecânica e Biomateriais) de Paig-Tran usa uma mistura de técnicas de anatomia e engenharia para responder a questões biológicas sobre o desempenho em animais marinhos.

"As baleias de barbatana são fascinantes. Mas é incrível o quão pouco sabemos sobre alguns dos maiores e mais carismáticos animais do planeta", disse Paig-Tran. “Estudar como grandes animais filtram organismos minúsculos nos dá uma grande visão sobre a construção de filtros melhores e mais eficientes para uso humano”.

A pesquisadora principal Kahane-Rapport está conduzindo o estudo em colaboração com pesquisadores da Universidade de Stanford, onde obteve seu doutorado em junho de 2021, e da Universidade de Washington.

A pesquisa visa definir como o tamanho do corpo afeta a biomecânica e as estruturas anatômicas envolvidas no fluxo de água e na captura de presas de cinco espécies de rorquais, uma família de baleias de barbatanas. Esta família particular de baleias consiste na baleia azul (a maior de todas as baleias e o maior animal de todos os tempos), baleia comum, baleia jubarte, baleia cinzenta e baleia minke.

No início de julho, Kahane-Rapport apresentou sua pesquisa na conferência internacional Society of Experimental Biology em Montpellier, França. Em agosto, ela fará uma apresentação na conferência da Society of Marine Mammalogy em Palm Beach, Flórida.

Recentemente, ela recebeu uma bolsa de pesquisa de pós-doutorado da National Science Foundation em biologia para continuar sua pesquisa na CSUF pelos próximos dois anos. Sua pesquisa também inclui trabalhar com Paig-Tran na biomecânica de outros grandes animais que se alimentam de filtros, como as arraias manta.

As baleias de barbatana têm um tecido oral queratinoso – a mesma proteína que a unha e o cabelo de um humano – que pende do céu da boca da baleia em suportes bilateralmente simétricos, explicou Kahane-Rapport. As placas maiores de queratina estão posicionadas perto do lábio e as placas menores estão mais próximas da língua. Quando a baleia engole grandes quantidades de água do mar, as barbatanas, semelhantes a pêlos, coam ou filtram o alimento da água.

"As bordas da placa de barbatana se desfiam em pêlos, ou franjas, que se entrelaçam, criando uma esteira densa. Essa esteira permite que a enorme quantidade de água engolfada flua para fora da boca e da garganta expandida e retenha a presa capturada", acrescentou Kahane- Rapport, cujos estudos de doutorado se concentraram em grandes baleias que se alimentam de filtros. "Não entendemos a mecânica desse processo."

Seu estudo, que foi submetido para publicação em uma revista científica revisada por pares, examinou diferentes características das barbatanas, como espessura, comprimento e tamanho das placas de queratina e os espaços entre cada placa.

"Descobrimos que essas características que medimos eram muito diferentes entre as espécies. Isso é algo que você pode esperar porque são espécies diferentes, mas nosso estudo mostra isso com evidências estatísticas", disse ela.

Para os pesquisadores, um dos aspectos mais complicados do estudo da filtração das baleias é entender como a água passa pelo filtro.

"Ao estudar um filtro, você primeiro calcula o tamanho do orifício - conhecido como poro - por onde a água passa. Depois, você pode determinar o volume e a velocidade do fluxo de água pelo filtro", ela retransmitiu.

"No caso das baleias de barbatanas, o filtro é um emaranhado de cerdas que emergem das barbatanas. Este tapete não tem padrão, estrutura ou poro claros, então os pesquisadores não conseguiram calcular o volume e a velocidade desse filtro. "