Quando si tratta di immersioni in profondità, le balene dal becco di Cuvier guidano il branco. In uno studio pubblicato nel marzo 2014, gli scienziati hanno rintracciato queste balene tipicamente sfuggenti e hanno riferito che una balena si è tuffata alle profondità vertiginose di 2,992 m (9,816 ft). La stessa balena rimase sott’acqua, senza prendere un solo respiro, per 138 minuti.
L’impresa è stata eccezionale, rompendo nuovi record di immersione dei mammiferi in due categorie contemporaneamente., Ma mentre le balene dal becco del Cuvier si sono dimostrate i subacquei campioni, anche altri mammiferi marini hanno evoluto e affinato la capacità di immergersi in profondità e a lungo. I capodogli si immergono abitualmente tra 500m e 1000m, le foche di Weddell raggiungono i 600m e gli elefanti marini possono trattenere il respiro per due ore.
“È semplicemente sorprendente ciò che questi animali possono fare”, dice Andreas Fahlman del Texas A&M University di Corpus Christi., “Questi animali fanno queste immersioni profonde giorno dopo giorno, a volte ripetendo le immersioni un numero di volte al giorno, e non sembrano avere problemi con esso. Quindi la domanda costante che ci poniamo è: come fanno?”
Gli animali si immergono in profondità per una ragione, e una sola ragione: per ottenere cibo, dice Randall Davis, che è anche in Texas A&M University. “Queste balene stanno facendo queste immersioni a enormi profondità perché c’è un po ‘di recupero in termini di risorse alimentari”, dice Davis. “Gli animali non fanno questo genere di cose per divertimento. E ‘cosi’ che si guadagnano da vivere.,”
Ma è un modo impegnativo per guadagnarsi da vivere. Il problema più immediato è la pressione estrema e schiacciante. A 1000 metri di profondità, la balena dal becco di un Cuvier sperimenta 100 volte la pressione che fanno in superficie, abbastanza da comprimere completamente l’aria nei loro polmoni.
Per evitare questo, Randall dice, hanno gabbie costali che possono ripiegarsi, crollando i polmoni e riducendo le sacche d’aria. Quindi, proprio prima di immergersi, questi mammiferi espirano il 90% dell’aria nei loro polmoni. Questo riduce anche la loro galleggiabilità, rendendo più facile l’immersione.
Ma questo introduce un nuovo problema., Con poco ossigeno nei polmoni, le balene devono essere parsimoniose quando si tratta di usare il gas nelle loro immersioni. “Sono molto frugali”, dice Fahlman. “Sono solo davvero, davvero strettamente aggrappati a questo ossigeno e cercando di usarlo nel modo più conservativo possibile.”
Per smettere di usare così tanto ossigeno, i mammiferi subacquei possono fermare la respirazione e deviare il flusso sanguigno dalle loro estremità al cervello, al cuore e ai muscoli. Hanno anche interrotto la digestione, i reni e la funzionalità epatica.
Infine, abbassano la frequenza cardiaca. La maggior parte dei mammiferi può farlo quando si immergono, anche gli esseri umani., Ma nei mammiferi marini il rallentamento può essere estremo. Gli scienziati hanno misurato la frequenza cardiaca delle immersioni Weddell seals a soli quattro battiti al minuto.
Gli animali inoltre adattano il loro comportamento per conservare l’ossigeno riducendo quanto si muovono. Nel 2000, Terrie Williams dell’Università della California, Santa Cruz e colleghi hanno attaccato telecamere in miniatura a foche di Weddell, un delfino tursiope, un elefante marino e una balenottera azzurra. Hanno scoperto che gli animali semplicemente scivolavano verso il basso senza muovere un muscolo. I loro polmoni rimpiccioliti hanno ridotto la loro galleggiabilità, permettendo loro di affondare piuttosto che nuotare.,
Ma non basta essere avari con l’ossigeno. Una volta che sono in acque profonde, i subacquei come le balene dal becco di Cuvier devono intrufolarsi e superare la loro preda. Per questo, hanno bisogno di trovare un po ‘ di ossigeno.
Fortunatamente, hanno una scorta: immagazzinano ossigeno nel sangue e nei muscoli. I mammiferi marini hanno una percentuale più elevata di globuli rossi che immagazzinano ossigeno rispetto alla maggior parte dei mammiferi, rendendo il loro sangue denso e viscoso. Hanno anche un alto rapporto sangue-corpo-volume. “Hanno semplicemente un conto di risparmio più grande di noi”, dice Fahlman.
Ma questo non dovrebbe essere sufficiente., “Da ciò che le persone hanno stimato per l’ossigeno immagazzinato e la velocità con cui stanno consumando questo ossigeno, non dovrebbe essere possibile per gli animali immergersi a queste profondità”, afferma Michael Berenbrink dell’Università di Liverpool nel Regno Unito.
Poi nel 2013, Berenbrink ha fatto una scoperta sorprendente sui muscoli degli animali da immersione. Come tutti i mammiferi, i loro muscoli contengono una proteina chiamata mioglobina che immagazzina ossigeno e conferisce alla carne il suo colore rosso. La mioglobina è dieci volte più concentrata nei muscoli degli animali subacquei che nei muscoli umani., È così concentrato nelle balene che la loro carne appare quasi nera.
Ma dovrebbe esserci un limite alla quantità di mioglobina che i muscoli possono contenere. Se troppe delle molecole imballano in un piccolo spazio, potrebbero stare insieme. Tale aggregazione può causare gravi malattie negli esseri umani, come il diabete e l’Alzheimer. Eppure Berenbrink ha scoperto che i muscoli degli animali subacquei apparentemente portano troppa mioglobina.
Qual è il loro segreto? Berenbrink ha scoperto che la mioglobina degli animali subacquei è caricata positivamente., Poiché le cariche simili si respingono a vicenda, le molecole di mioglobina caricate positivamente non si attaccano insieme. Ciò significa che enormi quantità di mioglobina possono essere imballate, fornendo un sacco di ossigeno.
Berenbrink ha scoperto che tutti i mammiferi subacquei che ha studiato avevano caricato positivamente la mioglobina, anche se alcuni avevano cariche positive più grandi di altri. Le più alte concentrazioni di mioglobina si verificano nei muscoli necessari per nuotare, esattamente dove i subacquei ne hanno più bisogno. Inoltre, le analisi genetiche hanno suggerito che le balene dal becco dovrebbero avere i più alti livelli di mioglobina, come ci aspetteremmo.,
Ma mentre il lavoro di Berenbrink ha trovato un vero e proprio serbatoio di ossigeno incorporato nei subacquei, dice che non sappiamo ancora se questo serbatoio fornisca abbastanza per le lunghe immersioni fatte dalle balene dal becco. “C’è ancora molto che non sappiamo”, dice Berenbrink.
Anche se i mammiferi subacquei hanno abbastanza ossigeno, non sono ancora fuori dal bosco. Devono anche affrontare un disturbo chiamato malattia da decompressione, o”le curve”. Negli esseri umani, le curve possono essere fatali. E si scopre che anche i mammiferi marini sono a rischio.
Quando un subacqueo umano è in profondità, i gas si dissolvono nel sangue., Se il subacqueo poi arriva troppo in fretta, la caduta di pressione provoca bolle di gas ad emergere dal flusso sanguigno e ottenere depositato in capillari e organi critici. Ciò provoca disagio e dolore e talvolta morte.
Alla fine del 2002, 14 balene dal becco sono sbarcate insieme su una spiaggia delle Isole Canarie. Quando gli scienziati hanno eseguito un’autopsia su 10 delle balene, hanno trovato un danno tissutale mortale che di solito è associato a sacche di gas negli organi vitali. Questo ha suggerito che le balene avevano le curve.,
Gli scienziati avevano pensato che i mammiferi subacquei fossero immuni dalla condizione, anche se avevano trovato tali bolle prima in animali bloccati. Tra il 1992 e il 2003, i ricercatori hanno trovato lesioni tissutali associate a bolle in delfini, focene e una singola balena dal becco di Blainville lavata sulle coste britanniche.
La questione è stata finalmente risolta in 2013, quando Daniel García-Párraga di Oceanografic a Valencia, in Spagna, ei suoi colleghi hanno diagnosticato le curve per la prima volta in animali marini vivi: tartarughe marine caretta.,
Le tartarughe erano state accidentalmente catturate nelle reti da pesca commerciali e acquistate dai pescatori locali. Dei 21 che sono arrivati vivi, 9 hanno mostrato segni di spasticità. La TAC ha rivelato bolle negli organi delle tartarughe.
È facile diagnosticare la malattia da decompressione: basta mettere l’animale sotto pressione più alta e vedere se i sintomi sono chiari. A tal fine, García ha posizionato le due tartarughe più piccole nell’autoclave di laboratorio e le ha ricompresse usando protocolli simili a quelli usati per i subacquei umani. Le tartarughe hanno fatto un pieno recupero e García alla fine li ha rilasciati di nuovo in natura.,
“Questa è la prima volta che qualcuno in qualsiasi parte del mondo ha raggiunto una diagnosi clinica di malattia da decompressione in un vertebrato marino vivo”, afferma Michael Moore della Woods Hole Oceanographic Institution nel Massachusetts.
La scoperta è importante per gli sforzi per conservare le tartarughe marine. Ora sappiamo che le tartarughe intrappolate nelle reti da pesca possono soffrire delle curve e hanno bisogno di cure prima di essere lasciate andare. Se i pescatori semplicemente li districano dalle reti e li rilasciano immediatamente, le tartarughe possono morire di malattia da decompressione.,
Al di fuori della pesca, però, è difficile capire perché i mammiferi marini avrebbero mai ottenere le curve. Uno studio del 2011 di Fahlman e dei suoi colleghi ha indicato che sono sempre suscettibili alla condizione, ma in condizioni normali sono in grado di evitare di ottenerlo. La malattia da decompressione si verifica se ascendono troppo velocemente, quindi sicuramente avrebbero dovuto evolvere per non farlo. Ma forse qualcosa li sta costringendo a correre in superficie?
Nel 2002, una serie di esercitazioni militari che coinvolgono sonar ha avuto luogo nella regione appena quattro ore prima., Da quell’incidente, i ricercatori hanno notato i collegamenti tra l’attività del sonar e gli arenamenti di mammiferi marini sulle spiagge del Mar Mediterraneo, delle Isole Canarie e delle Bahamas.
In teoria, se le balene sono 1000m o 2000m verso il basso, il rumore del sonar potrebbe mandarle a razzo fino alla superficie. Se si avvicinò troppo in fretta, i loro meccanismi anti-decompressione potrebbero non tenere il passo. Ma non possiamo confermarlo, dice Fahlman. “Nessuno capisce nemmeno come evitare le curve, per non parlare di come poi andare a ottenere le curve in determinate situazioni,” Fahlman dice.,
Le balene sembrano non gradire il sonar. Quando gli scienziati hanno esposto le balene dal becco di Cuvier a simulazioni di sonar per uno studio del 2013, le balene hanno smesso di fluking ed ecolocalizzare e nuotato rapidamente e silenziosamente. Poi sono rimasti sott’acqua più a lungo del normale.
” Ma in realtà cosa mostra?”chiede Fahlman. “Non ci dice nulla su come le balene potrebbero comportarsi sott’acqua, a grandi profondità.”
Fahlman dice che l’unico modo per capire perché le balene ottengono le curve è quello di capire il loro comportamento normale e la fisiologia, in particolare come far fronte durante le immersioni profonde., Ma questo non è un compito da poco, anche perché le balene sono troppo grandi per studiare in laboratorio.
Questi studi potrebbero avere benefici inaspettati, aggiunge Fahlman. Svelando la fisiologia delle immersioni estreme, i ricercatori possono capire come trattare determinate condizioni cliniche negli esseri umani. Un esempio è l’atelettasia, in cui i polmoni di una persona collassano, ostruendo la respirazione. Le immersioni estreme dei mammiferi marini possono indicare la strada per una cura.
“Si stanno immergendo in profondità assolutamente fenomenali”, dice Fahlman., “Con la nostra attuale conoscenza della fisiologia, stanno andando ben oltre ciò che dovrebbero essere in grado di fare.”
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