Where does the air go? Anatomy and functions of the respiratory tract in the humpback whale (Megaptera novaeangliae)

Abstract

Air is a limited resource under water. Pressure changes during diving and ascent further affect buoyancy and sound production/transmission by changing air volumes, densities, and shapes of air spaces and vibration pathways. This paper will focus on how humpback whales use air, and the respiratory tract adaptations that help overcome these challenges. These highly modified respiratory tract tissues function to shunt air to increase oxygenation for extending breath-hold time, conserve and recycle air, maintain hearing at depth, generate sound for communication and navigation, transmit vibrations to water, mitigate noise, support air spaces from collapsing, regulate chamber volumes, produce bubbles as visual signals, control air release as a tool to trap prey, modify center of gravity, regulate buoyancy, and reduce energy expenditure during locomotion. The humpback whale is able to utilize air in an aquatic environment in ways that allow it to support a wide range of unique behaviors. Resume L’air est une ressource limitee sous l'eau. Les changements de pression au cours de la plongee et de la remontee affectent la flottabilite et la production / transmission des sons en changeant les volumes d'air, les densites et les formes des espaces aeriens et des voies de vibration. Cet article se penche sur la facon dont les baleines a bosse utilisent l'air ainsi que les adaptations des voies respiratoires qui participent au processus. Les tissus des voies respiratoires sont hautement modifies et fonctionnent de maniere a shunter l’air pour augmenter l'oxygenation afin de prolonger le temps d'apnee, de conserver et de recycler l'air, de maintenir l'audition en profondeur, de generer des sons pour la communication et la navigation, de transmettre des vibrations a l'eau, d'attenuer le bruit, d’empecher les espaces devant contenir l'air de s'effondrer, de reguler les volumes des chambres, de produire des bulles servant de signaux visuels, de reguler la liberation de l'air qui servira d’outil pour pieger des proies, de modifier le centre de gravite, de reguler la flottabilite, et enfin de reduire les depenses d'energie lors de la locomotion. La baleine a bosse utilise l'air dans un milieu aquatique de maniere a assurer une multitude de comportements uniques.