Egy vödör vízből nézik meg, hogy járt-e a közelben bálna

A klímaváltozás és az emberi tevékenységek, például a hajózás, az ipari halászat vagy az óceánok zajszennyezése alapvetően alakítja át a tengerek élővilágát, és komoly hatással lehet a cetek életére is. De sok részletet e változások következményeiről még mindig nem látni elég pontosan, mivel a cetfajok többségét nem könnyű megfigyelni, mivel életük nagy részét a víz felszíne alatt töltik, óriási területen mozognak, és hatalmas termetük miatt befogni sem lehet őket.

Épp ezért a cetkutatásban is sokat várnak attól az új módszertől, amely nem közvetlenül az élőlényeket, hanem az utánuk hátramaradt nyomokat vizsgálja. Ilyen cetkutatásban vesz részt Székely Dóra, a Koppenhágai Egyetem kutatója is, aki e módszer lényegéről, a bálnamegfigyelés nehézségeiről is beszélt. 

Székely Dóra az ELTE biológia alapszakos képzése után tengerbiológia mesterszakra ment Hollandiába, a phd-ját pedig Dániában, a Koppenhágai Egyetemen írja, egy olyan kutatócsoport tagjaként, amely kifejezetten tengeri emlősökkel foglalkozik. A grönlandi Disko-öböl grönlandi bálna (Balaena mysticetus) populációját vizsgálják, többi között egy új, eDNS-alapú módszer segítségével.

Az eDNS, azaz környezeti DNS az élőlények különféle szöveteiből származó örökítőanyag, amit a vízből, jégből, tengeri vagy édesvízi üledékből, vagy a talajból nyernek ki. Nagy előnye, hogy úgy is meg lehet tudni információkat az élőlényekről, hogy az állatok már nincsenek jelen, csak a hátramaradt szövetdarabkáik és a sejtekben lévő örökítőanyag (DNS) árulkodnak róluk. Az eDNS-vizsgálat az elmúlt évek egyik felkapott, meredeken felfelé ívelő kutatási módszere lett, de még rengeteg körülötte a bizonytalanság. A koppenhágai kutatócsapat számára is alapvetően még az a fő kérdés, hogy egyáltalán lehet-e eDNS-vizsgálatokkal hatékonyan megfigyelni a bálnákat.

Székely kutatócsapata vízmintákat vizsgál, amiket bálnák vonulási vagy élőhelyeinek környékéről gyűjtöttek össze. Az eddigi vizsgálatok alapján az így begyűjtött vízben bőven találni bálnákkal kapcsolatos információkat: Székely elmondása szerint a bálnák ugyanis a többi emlőshöz hasonlóan vedlenek, és amikor feljönnek a víz felszíne fölé, illetve alámerülnek, bőrdarabkákat hagynak maguk után, amikor pedig a víz felszíne fölött levegőt vesznek, akkor a kilégzéssel az orrváladékuk is a vízbe kerül, ami szintén tartalmaz sejtes anyagot és DNS-t.

Fotó: Natasja Lykke Corfixen

Az alámerülés után a kutatóknak nagyon kevés idejük van arra, hogy megszerezzék a mintát. Bár ezzel kapcsolatban is sok a nyitott kérdés, de jelenleg úgy tűnik, hogy az eDNS-es vizsgálat egy viszonylag valós idejű állapotról tud pontos visszajelzést adni, azaz az derülhet ki a vízmintából, hogy a megelőző pár órában milyen élőlények jártak arra. Székely szerint azért nehéz megmondani, hogy  pontosan mekkora időintervallumot képes lefedni egy minta, mert a tengeráramlatok és más környezeti hatások nagyon gyorsan változtathatják egy-egy vízterület képét, az UV-sugárzás pedig károsítja a szövetdarabokat és a DNS-t, azaz a víz felszíni rétegeiben úszó minták biztos nem maradnak meg nagyon sokáig.

Az eDNS-vizsgálat mindenesetre jóval könnyebbé teheti a cetek genetikai vizsgálatát: az eddigi leggyakoribb biopszia-módszer úgy nézett ki, hogy a kutatóknak a víz felszíne fölé kibukó bálna közelébe kellett hajózniuk, és egy átalakított számszeríjjal célozták meg az állatot, a módosított nyíl pedig csak lepattant a bőréről, de egy apró, vizsgálatra alkalmas szövetdarab megmaradt rajta. Ez meglehetősen invazív eljárás, és csak lassan mozgó cetek esetében működik, de például egy kisebb, gyorsabb delfineknél már szinte esélytelen bevetni. Ugyanígy nem alkalmas a felszínre ritkán, akár óránként csak pár pár pillanatra emelkedő fajoknál. Ez a kutatási mód ráadásul engedélyköteles, és vannak eltérések abban, hogy melyik ország melyik faj esetében engedélyezi, míg egy vödör tengervíz begyűjtéséhez nyilván nem kell engedélyt kérni, teszi hozzá Székely Dóra.

Fotó: Natasja Lykke Corfixen

A koppenhágai kutatócsapat legutóbbi tanulmányában azt vizsgálta, hogy milyen különbségek fedezhetőek fel a mintákban, amiket a bálnák víz alá merülésének közelből vettek, összehasonlítva a bálna útvonalán véletlenszerűen, öt kilométerenként kivett mintákkal. És az derült ki, hogy az előbbiben sokkal több a eDNS, azaz jóval több információt lehet megtudni a bálnákról, ha sikerül mintát szerezni az alábukás helyszínéről. Ezzel a módszerrel persze igazán sokat vélhetően azokról a cetekről lehet majd megtudni, melyek gyakrabban jönnek fel a felszínre, így a következő kutatási lépcső az lehet, hogy a különböző mélységi rétegekből származó mintákat kezdik el elemezni. Így talán olyan ceteket is jobban megismerhetünk, melyekről jelenleg alig tudunk valamit, mondja Székely, aki példaként a csőröscetféléket említi. Ezek azok a fajok, melyek egyedei rendszeresen tömegesen partra vetődnek, és az esetek nagy részében elpusztulnak , amikor a haditengerészeti szonárral gyakorlatoznak az óceánokon, ugyanakkor a kutatók még mindig nagyon kevés információval rendelkeznek róluk. Ennek leginkább az az oka, hogy ezek a fajok tartják az emberek által regisztrált mélymerülési rekordot az emlősök között: 3000 méter mélyre jutottak le egy levegővel, ami 3 óráig és 42 percig tartott.

Székely a disszertációját is az eDNS-kutatásból írja, éppen arra kíváncsi, hogy lehet-e ezzel az eszközzel kutatni a ceteket. Az eddigi eredmények biztatók, de az eDNS alkalmazhatóságának a technológia jelenlegi fokán még vannak korlátai: jelenleg például úgy néz ki, hogy a vízből kinyert minták arra nem alkalmasak, hogy az egyes egyedeket is megkülönböztessék egymástól. Viszont nem kizárt, hogy az eszköz használható arra, hogy a genetikai diverzitást vizsgálva többet megtudjunk egy-egy bálnapopuláció állapotáról. És a vízmintából nyilván nem csak a környéken előforduló bálnákról derülnek ki információk, hanem minden élőlényről, így az eDNS-vizsgálat akár a biodiverzitás változásainak monitorozására is alkalmas lehet. 

Egy másik alkalmazási lehetőség a hosszú távú, szezonális mintavételekben rejlik, azaz amikor évről évre mindig ugyanakkor, ugyanott vesznek ki mintákat, és a megfigyelt változásokból következtetni lehet a nagyobb léptékű folyamatokra, például hogy hogyan alakítja a klímaváltozás a tengeri élővilágot vagy a táplálékláncokat.  

Fotó: Natasja Lykke Corfixen

Székely csapata is elkezdett már ilyen kutatást: a grönlandi Disko-öbölben 2000 környékén figyeltek meg újra grönlandi bálnákat, valószínűleg az északi jégtakarók visszaszorulásának következményeként jelentek meg itt, és azóta is visszajárnak. A kutatók 2017-től gyűjtenek mintákat innen, igaz, a munkát megakasztotta a járvány, a tavalyi mintavétel elmaradt, és egyelőre az idei is csúszik. 

A grönlandi bálnákat szinte teljesen kipusztították a vadászok: mint Székely meséli, az 1600-as évektől kezdve vadászták ezt a fajt, 1911-re alig maradt belőlük élő példány, végül a International Whaling Commission 1945-ben tiltotta be az ipari szintű vadászatot, és jelenleg csak limitált, megélhetési vadászatot engedélyeznek az őslakos közösségek számára. Ezért ma már nem fenyegeti őket közvetlen kihalás, de az élőhelyük, az Északi-sarkvidék komoly változásokon megy keresztül. 

Székely legutóbbi tanulmánya is a grönlandi bálnákról szól, míg a következő projektje egy útvonalat követ végig: a mintákat begyűjtő hajó az Egyesült Királyság partjaitól indulva egészen a Falkland-szigetekig követte a bálnákat. Ennél a kutatásnál a fő kérdés még az, hogy ez a módszer egyáltalán alkalmas-e egy ilyen vonulás vizsgálatára. Ehhez egyelőre most a könnyebben megfigyelhető fajok eDNS-ével kísérleteznek, de ha ez tényleg beválik, akkor a tervek szerint áttérhetnek a nehezebben megfigyelhető fajokra is. Hiszen ha a fajok jelenléte igazolható anélkül, hogy a saját szemünkkel kell meggyőződni erről, az rengeteg új információt adhat a rejtőzködőbb életmódú cetfajok élőhelyeiről és a populációk állapotáról.

Hosszúszárnyú bálnaFotó: FABIEN MICHENET/Biosphoto via AFP

A nehezen kutatható bálnák megfigyelése az állatok megóvása szempontjából is fontos. Az emberi tevékenységek radikálisan átalakították az óceánok élővilágát, és a bálnák is megsínylik az egyre erőteljesebb emberi jelenlétet. Székely elmondása szerint egyes fajok már annyira rossz helyzetben vannak, hogy a kutatók gyakorlatilag a kihalásukat nézik végig. Az egyik ilyen faj a vaquita, azaz a kaliforniai disznódelfin, ami az egyik legkisebb ismert delfinfaj, és amit a Kaliforniai-öbölben zajló illegális halászat sodort a kihalás szélére. A halászok ugyan nem ezekre az apró delfinekre vadásznak, de a cetek belegabalyodnak a rengeteg hálóba. Volt kísérlet arra, hogy a haditengerészet delfinjeit képezzék ki arra, hogy befogják az utolsó kaliforniai disznódelfineket, de ez az akció sem járt sikerrel. 

Fotó: Morten Tange Olsen

A másik, közvetlen kihalás szélén lévő faj az északi simabálna, ami az Egyesült Államok és Kanada keleti partjának környékén él, ahol nagyon intenzív a teherhajózás, illetve sokan foglalkoznak rákhalászattal (Kanada és az Egyesült Államok látja el a világot homárral), és ezek a bálnák annyira lassan mozognak, hogy nem érzékeli a veszélyeket, rendszeresen elütik őket vagy belegabalyodnak valamibe. Székely Dóra elmondása szerint alig 300 példány körül lehet a teljes populáció, és innen már nagyon nehéz visszatornázni, azaz a kutatók az esetükben is a kihalástól tartanak. 

A hajókkal történő összeütközés, a hajócsavarok okozta sérülések, és a feleslegessé vált és a vízben hagyott hálók (az úgynevezett szellemhálók) évente sok bálna életét követelik, és a klímaváltozás csak súlyosbít a helyzeten. Ennek következtében megváltoztak az óceánok biogeokémiai tulajdonságai, felborul a tengeri ökoszitémát fenntartó tápláléklánc egyensúlya, az egyes rák- és halfajok számára más területek válhatnak élhetőbbé, a táplálék után vadászó bálnák is letérhetnek megszokott útvonalaikról. Azaz hiába próbáltak korábban természetvédelmi szervezetek egy-egy óceánszakaszt az ott mozgó bálnák miatt védett területté nyilvánítani, és mérsékelni a hajóforgalmat, közben lehet, hogy a bálnák a kiapadó élelemforrás miatt már tovább is álltak. Székely szerint épp ezért a migrációs útvonalak alakulásának folyamatos monitorozására lenne szükség, hogy a hajózási útvonalakat is e szerint lehessen módosítani, de a bálnakutatás alulfinanszírozott területnek számít, így sokszor hiányoznak a szükséges erőforrások.

Egy másik komoly probléma az óceánok zajszennyezése: az emberi tevékenységek, elsősorban a hajózás és a mélytengeri fúrások soha korábban nem tapasztalt zajt okoznak az óceánok mélyén, és a bálnák egyre nehezebben hallják emiatt egymást. A cetek számára létfontosságú ugyanis az akusztikus kommunikáció. Az elmúlt évtizedekben megfigyelték, hogy a növekvő zaj miatt „kiabálni kezdtek”, azaz jóval hangosabban kommunikálnak.

Székely Dóra Kanadában.

Két veszélyeztetett populációnál is észlelték a kommunikáció megváltozását: a washingtoni Puget Sound vizeiben honos kardszárnyú delfineknél és a korábban említett északi simabálnák esetében is. A „kiabálás” egyrészt sok extraenergiába kerül, így más, túléléshez elengedhetetlen tevékenységeikre nem marad elég, de nehezítheti az akusztikus kommunikáción alapuló táplálkozást és szaporodást is,  ami az egyébként is veszélyeztetett fajoknál súlyos következményekkel járhat. 

Mivel egyes bálnafajokról még mindig nagyon keveset tudunk, ezért nehezen tudjuk megjósolni azt is, hogyan reagálhatnak bizonyos változásokra, tehát azt is nagyon nehéz meghatározni, milyen intézkedésekre lenne szükség a bálnák védelmében. Sok populációról azt sem tudjuk pontosan, milyen állapotban vannak, mennyire vannak kitéve a változásoknak. A hiányzó adatok megszerzésében lehet fontos szerepe az új eDNS-kutatásoknak.