Le balene di oggi sono enormi, ma perché non sono più grandi?

Viviamo in un'era di giganti. Potrebbe sembrare strano, data la mancanza di enormi dinosauri o bradipi giganti che si aggirano intorno. Ma è vero: la balenottera azzurra, Balaenoptera musculus, è l'animale più grande che sia mai vissuto, che si estende per oltre 100 piedi di lunghezza e pesa circa 100 tonnellate. E questo gigante non è una sorta di riserva di un'epoca antica.

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Le enormi balene di oggi sono il risultato di uno scatto di crescita evolutiva relativamente recente.

È facile dare per scontata la vastità di molte balene, ma dal punto di vista di uno scienziato evoluzionista, il fatto che si siano evoluti per essere così giganteschi sembra abbastanza improbabile. Nicholas Pyenson, curatore di mammiferi marini fossili presso il Museo Nazionale di Storia Naturale Smithsonian, da decenni segue la lunga coda dell'evoluzione delle balene, dai deserti pieni di ossa ai mari stessi.

Parte della storia del suo nuovo libro, Spying on Whales, sta documentando come i giganti oceanici di oggi sono diventati così giganti.

"Le balene hanno una storia geologica che dura da oltre 50 milioni di anni", afferma Pyenson, "ma in realtà non hanno raggiunto dimensioni titaniche fino agli ultimi milioni di anni". Ciò che sappiamo del retroterra fossile di balene rende i cetacei oltre 200.000 libbre - come oggi balene blu, pinne, arco e destra, relativamente nuove. Come è potuto succedere?

Prima di tutto, non è come se solo un lignaggio di balene si fosse ingrandito in modo semplice. "Sappiamo guardando l'albero genealogico delle grandi balene che molti lignaggi diversi raggiungono dimensioni estreme in modo indipendente", afferma Pyenson. Ma c'è un modello in cui queste varie balene sono state sovradimensionate. Le balene estremamente grandi si sono evolute negli ultimi 4, 5 milioni di anni, in coincidenza con il flusso e riflusso delle ere glaciali.

Le condizioni dell'era glaciale sono state un vantaggio per alimentare le balene, il che significa che l'avvento di un'era glaciale ha generalmente generato uno scatto di crescita. "L'aumento del deflusso dei nutrienti lungo le coste porta a prede iperabondanti nelle stagioni più calde", afferma Pyenson, "che è qualcosa che vediamo oggi al largo dell'Alaska, della California o del Maine". Ciò non solo offriva un buffet per le balene, ma offriva anche le balene sono un motivo per migrare su lunghe distanze per approfittare della generosità stagionale. "I mari dell'era glaciale hanno reso ancora più grandi le grandi balene."

Ascolta questo episodio di Sidedoor, il podcast di Smithsonian, che si tuffa in profondità nella caccia un tempo aggressiva e ritenuta quasi estinta, balena grigia. Sono rimbalzati per diventare una delle specie di balene più abbondanti del Nord Pacifico. Che cosa è cambiato?

Man mano che crescevano, le ossa di balena diventavano più porose. Qui, un'immagine del 1885 del mezzo cast di Joseph Palmer e lo scheletro di una megattera, poco dopo che è stata installata nel Museo Nazionale (ora l'edificio Arts and Industries). (Smithsonian Institution Archives)

E a parte i cambiamenti del mare avvenuti durante il Pliocene e il Pleistocene, le specificità di vivere nel regno marino hanno permesso ad alcune balene di raggiungere dimensioni mai viste prima per gli animali terrestri. "Gli animali completamente acquatici vivono in un ambiente quasi neutrale, " dice l'anatomista Mont Sinai Joy Reidenberg, "quindi il loro peso è irrilevante". Ecco perché una balena è molto più pesante di un dinosauro della stessa taglia; Il supersaurus, stimato all'incirca alla stessa lunghezza della più grande balena blu, pesava meno della metà. È anche il motivo per cui le balene spiaggiate si trovano rapidamente in pericolo: a terra, la maggior parte di una balena danneggia i muscoli e rilascia quantità pericolose di una proteina chiamata mioglobina che può causare il fallimento dei loro reni.

Tuttavia, ciò non significa che, anatomicamente, tutto vada nell'oceano. "Potresti immaginare che le balene possano semplicemente evolversi di dimensioni sempre maggiori senza limiti", afferma Pyenson, "ma ci sono molti fatti della loro vita che pongono limiti biologici".

All'inizio, dice Reidenberg, i mammiferi anfibi che precedevano le balene di oggi trascorrevano il loro tempo tra la riva e le acque poco profonde. Avevano bisogno di ossa dense che fungessero da zavorra per aiutarle a mantenere la galleggiabilità neutrale e anche a sostenere se stesse durante il congedo a terra.

Man mano che le balene diventavano più acquatiche e raggiungevano dimensioni enormi, il modello si invertiva. Le balene moderne, afferma Reidenberg, "hanno ossa porose che, combinate con depositi di grasso, le rendono più leggere". Ciò aiuta le balene a rimanere in superficie e respirare aria, e, sottolinea Reidenberg, l'equilibrio di organi pesanti e leggeri all'interno delle balene consente loro per cambiare quanto sono galleggianti espandendo o contraendo spazi aerei in organi come i polmoni e la laringe. Quando le balene soffiano aria (e sparano) dalle loro buche, controllano la loro galleggiabilità.

Questi recenti, estremi adattamenti sollevano una domanda su come i cetacei possano continuare a cambiare. Con la più grande balena di tutti i tempi che nuota ancora oggi nei mari, le balene giganti potrebbero diventare ancora più grandi?

Mentre è allettante pensare a leviatani ancora più grandi, ci sono alcune cose che impediscono alle balene di essere più massicce. Le balene respirano aria, proprio come i loro antenati anfibi hanno fatto ritorno nell'Eocene, rendendo i loro polmoni hardware fondamentale per gli animali che devono affrontare enormi differenze nella pressione oceanica. Ma ci sono limiti all'efficienza dei sistemi respiratori in grado di fornire ossigeno sufficiente a corpi sempre più grandi, osserva Pyenson, "e questo potrebbe essere uno dei motivi per cui oggi non ci sono balene lunghe 300 piedi negli oceani".

Entra in gioco anche la fisica della vita acquatica. Le balene hanno corpi snelli per aiutare a ridurre la resistenza (la forza che resiste al movimento di una balena attraverso l'acqua) ma non c'è modo di eliminarla del tutto. E i metodi di alimentazione delle balene più grandi - inghiottendo dall'acqua enormi bocconi di piccoli bocconcini - funzionano solo se le balene sono in grado di superare questo problema mentre letteralmente trascinano le mascelle nell'acqua.

Uno studio del 2012 su questo comportamento alimentare ha scoperto che, oltre le lunghezze di 110 piedi, le balene di balena non sarebbero state in grado di superare la resistenza per chiudere la bocca abbastanza velocemente da catturare le prede in fuga. "Le balene più grandi mai misurate, a 109 piedi, stanno spingendo il limite teorico delle più grandi balene che possono esistere." In altre parole, le balene probabilmente non saranno in grado di diventare molto più grandi senza una revisione del modo in cui il mangime per specie più grandi.

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Anche la storia umana ha avuto un ruolo. "La caccia alle balene industriali ha aggiunto un'altra pressione selettiva alle popolazioni di balene", afferma Reidenberg. Aggiunge che sia i balenieri moderni che quelli storici hanno preso di mira regolarmente le balene più grandi che potevano trovare, il che significa che "le balene più piccole che potevano riprodursi in dimensioni minori sono state selezionate artificialmente [per]". Le balene da caccia potrebbero aver ridotto le popolazioni di balene che sono riuscite a sopravvivere, e, per le specie a riproduzione lenta, anche la caccia alle balene limitata può avere effetti drammatici.

Ciò che il futuro riserva alle balene, quindi - come in gran parte del nostro pianeta - dipende molto dal nostro modo in cui la nostra specie decide di agire.

La vita sulla Terra sta affrontando una grave crisi di estinzione e, sottolinea Pyenson, la ricerca sui fattori di rischio di estinzione nei mammiferi spesso indica la responsabilità di grandi dimensioni del corpo. Questo vale sia per le balene che per gli elefanti e le specie perdute da tempo come i vombati delle dimensioni di piccole auto. La balena destra del Nord Atlantico, ad esempio, raggiunge oltre i 50 piedi di lunghezza ed è uno dei cetacei più minacciati del pianeta.

Il modo in cui questo andrà a finire per le altre balene è incerto, ma Pyenson nota che ci sono molti rischi oltre la caccia alle balene. "Centinaia di migliaia di persone muoiono a causa di intrecci netti, catture accessorie di pesca, avvelenamento da inquinamento o sciopero di navi", afferma Pyenson, per non parlare dei livelli osceni di inquinamento microplastico negli oceani. Non è noto come l'enorme quantità di immondizia di plastica influisca sulla salute delle balene che alimentano i filtri, dice Pyenson, e questo è preoccupante dal momento che i ricercatori cercano di superare l'estinzione.

Alcuni giganti sono riusciti a riprendersi, come megattere e balene grigie della West Coast. Ma le minacce che molti cetacei affrontano - dalla minuscola vaquita altamente in pericolo alla balenottera azzurra stessa - richiedono che i ricercatori scavino nei fossili pietrificati e setacciano i mari per capire meglio come salvare i cetacei in oceani instabili. I fossili hanno mostrato quando le balene sono diventate grandi e la biologia ha rivelato come hanno fissato il limite superiore per le dimensioni degli animali, ma le fantastiche balene dei mari futuri esisteranno solo se facciamo uno sforzo per salvarle ora.