แผ่น กรองอาหารหรือแผ่นบาลีนเป็นแผ่นเคราตินรูป สามเหลี่ยม ที่ประกอบเป็น ระบบ กรองอาหาร (เรียกว่า "แผงบาลีน") ภายในปากของวาฬบาลีนกระบวนการกินอาหารเริ่มต้นเมื่อวาฬอ้าปากเพื่อรับน้ำ จากนั้นวาฬจะดันน้ำออกผ่านแผงบาลีนเพื่อกรองสิ่งที่ใช้เป็นอาหาร แผ่นบาลีนมีลักษณะคล้ายขนแปรงและประกอบด้วยเคราตินซึ่งเป็นสารชนิดเดียวกับที่พบในเล็บ ผิวหนัง และเส้นผมของมนุษย์ วาฬบางชนิด เช่นวาฬหัวโบว์มีแผ่นบาลีนที่มีความยาวไม่เท่ากัน วาฬชนิดอื่น เช่นวาฬสีเทาใช้แผ่นบาลีนเพียงด้านเดียวเท่านั้น ขนบาลีนเหล่านี้เรียงตัวเป็นแผ่นขวางอยู่บนขากรรไกรบนของวาฬ

แผ่นบาลีนอาจมีความยาวตั้งแต่ 0.5 ถึง 3.5 เมตร (1.6 ถึง 11.5 ฟุต) และมีน้ำหนักมากถึง 90 กิโลกรัม (200 ปอนด์) ขึ้นอยู่กับชนิดของวาฬ ขนที่ขอบแผ่นบาลีนเรียกว่าขนบาลีนหรือขนกระดูกวาฬ บางครั้งก็เรียกว่าขนบาลีน ซึ่งในวาฬเซย์จะมีแคลเซียมสูงมาก โดยแคลเซียมทำหน้าที่เพิ่มความแข็งแรง^{[ 1 ] [ 2 ]} แผ่นบาลีนจะกว้างกว่าบริเวณฐาน (เหงือก) แผ่นบาลี น ถูกเปรียบเทียบกับตะแกรงหรือมู่ลี่

บาลีนเป็นวัสดุที่มนุษย์ใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย จึงมักถูกเรียกว่ากระดูกวาฬซึ่งเป็นชื่อเรียกที่ไม่ถูกต้อง

คำว่า " baleen " มาจากภาษาละตินbālaenaซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับภาษากรีกphalainaทั้งสองคำมีความหมายว่า "ปลาวาฬ"

ฟอสซิล ของบาลีน ที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุเพียง 15 ล้านปีเท่านั้น เนื่องจากบาลีนไม่ค่อยกลายเป็นฟอสซิล แต่เหล่านักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันมีต้นกำเนิดมานานกว่านั้นมาก^{[ 3 ]}สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้จากการพบการดัดแปลงกะโหลกศีรษะ ที่เกี่ยวข้องกับบาลีนในฟอสซิลที่มีอายุเก่ากว่ามาก รวมถึงกระดูก ค้ำยันในขากรรไกรบนใต้ดวงตา และกระดูกขากรรไกรล่างที่หลวมบริเวณคาง เชื่อกันว่าบาลีนวิวัฒนาการขึ้นเมื่อประมาณ 30 ล้านปีก่อน อาจมาจากขากรรไกรบนที่แข็งและเหนียวเหมือนกับที่โลมาดัลล์มี ซึ่งมีลักษณะคล้ายบาลีนในระดับจุลภาค เชื่อกันว่าวิวัฒนาการและการแพร่กระจายของแผ่นบาลีนในช่วงเริ่มต้นเกิดขึ้นในช่วงต้นโอลิโกซีนเมื่อทวีปแอนตาร์กติกาแยกตัวออกจากทวีปกอนด์วานาและกระแสน้ำวนรอบทวีปแอนตาร์กติกา ได้ก่อตัวขึ้น ทำให้ สภาพแวดล้อมในมหาสมุทรมีผลผลิตเพิ่มขึ้น^{[ 4 ]}เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสน้ำทำให้น้ำทะเลอุ่นอยู่ห่างจากบริเวณที่เป็นทวีปแอนตาร์กติกาในปัจจุบัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิความเค็มแสง และสารอาหารอย่างมากในบริเวณที่น้ำอุ่นมาบรรจบกับน้ำเย็น^{[ 5 ]}

มีการเสนอว่าการเปลี่ยนผ่านจากฟันไปเป็นแผ่นกรองอาหารเกิดขึ้นทีละขั้นตอนจากฟันไปเป็นลูกผสม แล้วจึงเป็นแผ่นกรองอาหาร เป็นที่ทราบกันว่าวาฬบาลีน ในปัจจุบัน มีฟันในระยะแรก แล้วจึงพัฒนาตัวอ่อนของ แผ่นกรองอาหาร ในครรภ์แต่จะสูญเสียฟันและมีเพียงแผ่นกรองอาหารในช่วงวัยเด็กและวัยผู้ใหญ่ อย่างไรก็ตาม วาฬบาลีนที่กำลังพัฒนาจะไม่สร้างเคลือบฟันเนื่องจากลักษณะนี้ได้วิวัฒนาการกลายเป็นยีนเทียม ในบางช่วงเวลา ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 28 ล้านปีก่อน และพิสูจน์ได้ว่าการมีฟันเป็นลักษณะดั้งเดิมของวาฬบาลีน การใช้หลักความประหยัดในการศึกษาลักษณะดั้งเดิมนี้และลักษณะอื่นๆ ชี้ให้เห็นว่าบรรพบุรุษร่วมของ วาฬ เอทิโอเซตัสและ วาฬบาลีน ที่ไม่มีฟัน ได้วิวัฒนาการ รูสารอาหารด้านข้างซึ่งเชื่อกันว่าเป็นทางให้หลอดเลือดและเส้นประสาทไปถึงแผ่นกรองอาหารที่กำลังพัฒนา การวิจัยเพิ่มเติมชี้ให้เห็นว่าแผ่นกรองอาหารของวาฬเอทิโอเซตัสเรียงตัวเป็นมัดๆ ระหว่างฟันที่เว้นระยะห่างกันมาก หากเป็นเช่นนั้น การผสมผสานระหว่างแผ่นกรองอาหารและฟันในวาฬ Aetiocetusจะทำหน้าที่เป็นสถานะการเปลี่ยนผ่านระหว่างวาฬมีฟันและวาฬไม่มีฟัน หลักฐานเพิ่มเติมที่สนับสนุนขั้นตอนกลางนี้คือการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ที่เกิดขึ้นพร้อมกับการวิวัฒนาการของแผ่นกรองอาหาร ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถอยู่รอดได้ด้วยการกรองอาหาร เช่น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างกะโหลกศีรษะและความยืดหยุ่น ของลำคอ เป็นไปได้ยากมากที่การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นจึงเสนอว่าวาฬ Aetiocetus ในยุคโอลิโกซีนมีทั้งลักษณะดั้งเดิมและลักษณะที่สืบทอดมาเกี่ยวกับกลยุทธ์การกินอาหาร ทำให้พวกมันเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตแบบโมเสกแสดงให้เห็นว่าแผ่นกรองอาหารอาจวิวัฒนาการขึ้นก่อนที่ฟันจะหายไป หรือลักษณะสำหรับการกรองอาหารนั้นวิวัฒนาการขึ้นมาเพื่อหน้าที่อื่นๆ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการอาจเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป เนื่องจากลักษณะดั้งเดิมได้รับการรักษาไว้ตั้งแต่แรก ดังนั้นวาฬแบบโมเสกจึงอาจใช้ประโยชน์จากทรัพยากรใหม่ๆ ด้วยการกรองอาหารโดยไม่ละทิ้งกลยุทธ์การล่าเหยื่อแบบเดิม ผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงทีละขั้นนี้ปรากฏชัดในวาฬบาลีนในปัจจุบัน เนื่องมาจากยีนเทียมเคลือบฟันและการพัฒนาและการดูดซึมฟันในครรภ์^{[ 3 ]}

หากเป็นความจริงที่ว่าวาฬบาลีนในยุคแรกๆ หลายชนิดมีฟัน ฟันเหล่านั้นอาจถูกใช้เพียงเล็กน้อย หรืออาจไม่ได้ใช้เลย (เช่นเดียวกับโลมาดัลล์ ซึ่งจับปลาหมึกและปลาโดยการหนีบไว้กับขากรรไกรบนที่แข็งแรง) มีการวิจัยอย่างเข้มข้นเพื่อไขปริศนาเกี่ยวกับการวิวัฒนาการและ ประวัติ ทางสายพันธุ์ของวาฬบาลีน แต่ก็ยังมีการถกเถียงกันอย่างมากในประเด็นนี้

แผ่นกรองอาหารของวาฬมีบทบาทสำคัญที่สุดในกระบวนการกรองอาหารของมัน ในการกินอาหาร วาฬบาลีนจะอ้าปากกว้างและตักฝูงเหยื่อจำนวนมาก(เช่นเคย กุ้งน้ำจืดปลาขนาดเล็กและบางครั้งก็ เป็น นกที่อยู่ใกล้ฝูงเหยื่อ) พร้อมกับน้ำปริมาณมาก จากนั้นมันจะหุบปากลงเล็กน้อยและกดลิ้นเข้ากับขากรรไกรบน บังคับให้น้ำไหลออกทางด้านข้างผ่านแผ่นกรองอาหาร ทำให้กรองเหยื่อออกมาได้ แล้วจึงกลืนลงไป

แผ่นกรองอาหารของวาฬเป็นวัสดุชีวภาพที่ประกอบด้วยเคราตินซึ่งส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุ มีลักษณะเป็นแผ่นขนานกันเรียงตัวอยู่ภายในปากของวาฬ คุณสมบัติทางกลของแผ่นกรองอาหารที่แข็งแรงและยืดหยุ่นทำให้เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสำหรับการใช้งานหลายประเภทที่ต้องการคุณสมบัติดังกล่าว (ดูส่วนการใช้งานในมนุษย์)

โครงสร้างพื้นฐานของแผ่นกรองอาหารในวาฬนั้นถูกอธิบายว่าเป็นโครงสร้างทรงท่อที่มีแกนกลางกลวง (medulla) ล้อมรอบด้วยชั้นทรงท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกันไปตั้งแต่ 60 ถึง 900 ไมโครเมตร ซึ่งมีปริมาณแคลเซียมสูงกว่าเปลือกนอกที่เป็นของแข็งประมาณ 2.7 เท่าค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นในทิศทางตามยาวและทิศทางตามขวางคือ 270 เมกะปาสคาล ( MPa ) และ 200 MPa ตามลำดับ ความแตกต่างของค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นนี้อาจเกิดจากวิธีการจัดเรียงโครงสร้างทรงท่อที่ประกบกันอยู่

แผ่นกรองวาฬที่ชุ่มน้ำเทียบกับแผ่นกรองวาฬแห้งยังแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของแรงกดขนานและตั้งฉากต่อความเครียดที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าการรับน้ำหนักแบบขนานสำหรับตัวอย่างทั้งที่ชุ่มน้ำและแห้งจะแสดงการตอบสนองของแรงกดที่สูงกว่า (ประมาณ 20 MPa และ 140 MPa ที่ความเครียด 0.07 สำหรับตัวอย่างที่ชุ่มน้ำและแห้งตามลำดับ) มากกว่าการรับน้ำหนักแบบตั้งฉาก แต่การชุ่มน้ำช่วยลดการตอบสนองของแรงกดลงอย่างมาก^{[ 6 ]}

การเกิดรอยแตกก็แตกต่างกันทั้งในทิศทางตามขวางและตามยาว สำหรับทิศทางตามขวาง รอยแตกจะเปลี่ยนทิศทางไปตามท่อ ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการแตกหักของแผ่นกระดูกอ่อน และเมื่อรอยแตกเข้าไปในท่อแล้ว มันก็จะถูกส่งไปตามรอยต่อที่อ่อนแอกว่า แทนที่จะทะลุผ่านทั้งท่อหรือแผ่นกระดูกอ่อน

ในอดีต ผู้คนใช้กระดูก วาฬ(มักเรียกว่า "กระดูกปลาวาฬ") ในการทำสิ่งของต่างๆ มากมายที่ต้องการความยืดหยุ่นและความแข็งแรง รวมถึงตะกร้าที่เกาหลัง ที่เสริมปกเสื้อแส้รถม้าโครงร่ม ไม้เรียวกระโปรงชั้นใน กระโปรงบาน โครงกระโปรงและ โครง รัดเอว^{[ 7 ]}รวมถึงชิ้นส่วนของเกราะด้วย[ ^{8 ] นิยม}ใช้ในการพับกระดาษ ความยืดหยุ่นของมันช่วยป้องกันไม่ให้กระดาษเสียหาย นอกจากนี้ยังใช้ในคันธนูที่มีสายเป็นส่วนประกอบ เป็นครั้ง คราว ปัจจุบันมักใช้วัสดุสังเคราะห์เพื่อวัตถุประสงค์ที่คล้ายคลึงกัน โดยเฉพาะพลาสติกและไฟเบอร์กลาสช่างทำเฟอร์นิเจอร์ชาวดัตช์ยังใช้กระดูกวาฬในการผลิตงานนูนต่ำอีกด้วย^{[ 9 ]}

ในสหรัฐอเมริกาพระราชบัญญัติคุ้มครองสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลปี 1972 กำหนดให้เป็นเรื่องผิดกฎหมาย "สำหรับบุคคลใดก็ตามที่จะขนส่ง ซื้อ ขาย ส่งออก หรือเสนอซื้อ ขาย หรือส่งออกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลหรือผลิตภัณฑ์จากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล" ^{[ 10 ]}

• จอห์น เฮนรี เดเวอโรซ์สถาปนิกจากเซาท์แคโรไลนา ผู้ใช้กระดูกขากรรไกรวาฬมาประดับตกแต่งคฤหาสน์ที่ใหญ่ที่สุดบนเกาะซัลลิแวน

• St. Aubin, DJ; Stinson, RH; Geraci, JR (1984). "ลักษณะโครงสร้างและองค์ประกอบของแผ่นกรองในวาฬ และผลกระทบบางประการจากการสัมผัสกับไฮโดรคาร์บอนปิโตรเลียม" (PDF)วารสารสัตววิทยาของแคนาดา 62 ( 2): 193– 8. doi : 10.1139/z84-032 .
• Meredith, Robert W.; Gatesy, John; Cheng, Joyce; Springer, Mark S. (2010). "การเกิดยีนเทียมของยีนฟัน enamelysin ( MMP20 ) ในบรรพบุรุษร่วมของวาฬบาลีนในปัจจุบัน" Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences . 278 (1708): 993– 1002. doi : 10.1098/rspb.2010.1280 . PMC  3049022. PMID  20861053 .
• "วาฬบาลีนสูญเสียยีนและฟันได้อย่างไร" Thoughttomics เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 22 มีนาคม 2011

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับวาฬบาลีน

• "กระดูกวาฬ" สารานุกรมสากลฉบับใหม่ค.ศ. 1905