Jeśli chodzi o nurkowanie głęboko, dziobaki Cuviera prowadzą watahę. W badaniu opublikowanym w marcu 2014, naukowcy śledzili te typowo nieuchwytne wieloryby i donosili, że jeden wieloryb nurkował na zawrotną głębokość 2992 m (9816 stóp). Ten sam wieloryb przebywał pod wodą, nie biorąc ani jednego oddechu, przez 138 minut.
wyczyn był wyjątkowy, bijąc jednocześnie nowe rekordy nurkowania w dwóch kategoriach., Ale podczas gdy dziobaki Cuviera okazały się mistrzami nurków, inne ssaki morskie również ewoluowały i udoskonalały zdolność do nurkowania głębokiego i długiego. Kaszaloty rutynowo nurkują między 500m a 1000m, foki Weddella idą na 600m, a foki Słoniowe mogą wstrzymać oddech na dwie godziny.
„to po prostu zadziwiające, co te zwierzęta mogą zrobić”, mówi Andreas Fahlman z Teksasu&M University in Corpus Christi., „Te zwierzęta wykonują te głębokie nurkowania dzień w dzień, czasami powtarzając nurkowania kilka razy dziennie i nie wydają się mieć z tym żadnych problemów. Więc ciągłe pytanie, które sobie zadajemy, brzmi: jak oni to robią?”
Zwierzęta nurkują głęboko z jednego powodu, i tylko z jednego powodu: aby zdobyć jedzenie, mówi Randall Davis, który jest również w Texas a&M University. „Te wieloryby wykonują te nurkowania na ogromnych głębokościach, ponieważ istnieje pewien zwrot pod względem zasobów pokarmowych”, mówi Davis. „Zwierzęta nie robią tego dla Zabawy. Tak zarabiają na życie.,”
ale to trudny sposób na zarabianie na życie. Najpilniejszym problemem jest ekstremalne, miażdżące ciśnienie. Na 1000m w dół, dziobak Cuviera doświadcza 100 razy ciśnienie, które robią na powierzchni, wystarczająco, aby całkowicie skompresować powietrze w płucach.
aby tego uniknąć, Randall mówi, że mają klatki żebrowe, które mogą się składać, zapadając płuca i zmniejszając kieszenie powietrzne. Następnie, tuż przed nurkowaniem, ssaki te wydech 90% powietrza w płucach. Zmniejsza to również ich Wyporność, co ułatwia nurkowanie.
ale to wprowadza nowy problem., Z niewielką ilością tlenu w płucach, wieloryby muszą być oszczędne, jeśli chodzi o używanie gazu podczas nurkowania. „Są bardzo oszczędne” – mówi Fahlman. „Oni po prostu bardzo, bardzo mocno trzymają ten tlen i starają się go używać tak zachowawczo, jak to tylko możliwe.”
aby przestać zużywać tyle tlenu, Ssaki nurkujące mogą zatrzymać oddech i przetoczyć przepływ krwi z kończyn do mózgu, serca i mięśni. Hamują także trawienie, pracę nerek i wątroby.
w końcu obniżają tętno. Większość ssaków może to zrobić, gdy nurkują, nawet ludzie., Ale u ssaków morskich spowolnienie może być ekstremalne. Naukowcy zmierzyli tętno nurkujących foków Weddella z zaledwie czterema uderzeniami na minutę.
zwierzęta przystosowują się również do oszczędzania tlenu, zmniejszając ilość ruchu. W 2000 roku Terrie Williams z University of California, Santa Cruz i współpracownicy przymocowali miniaturowe kamery do foki Weddella, delfina butlonose, foki słonia i wieloryba Błękitnego. Okazało się, że zwierzęta po prostu ślizgały się w dół bez poruszania mięśniem. Ich skurczone płuca zmniejszały Wyporność, pozwalając im raczej tonąć niż pływać.,
ale nie wystarczy tylko skąpa tlenem. Gdy są w głębokiej wodzie, nurkowie, tacy jak dziobaki Cuviera, muszą zakraść się i pokonać swoją zdobycz. W tym celu muszą znaleźć trochę tlenu.
na szczęście mają zapas: magazynują tlen we krwi i mięśniach. Ssaki morskie mają wyższy odsetek krwinek czerwonych przechowujących tlen niż większość ssaków, dzięki czemu ich krew jest gęsta i lepka. Mają również wysoki stosunek krwi do objętości ciała. „Mają po prostu większe konto oszczędnościowe niż my” – mówi Fahlman.
ale to nie powinno wystarczyć., „Z tego, co ludzie oszacowali dla przechowywanego tlenu i szybkości, z jaką zużywają ten tlen, zwierzęta w ogóle nie powinny być w stanie zanurkować na te głębokości”, mówi Michael Berenbrink z Uniwersytetu w Liverpoolu w Wielkiej Brytanii.
w 2013 roku Berenbrink dokonał zaskakującego odkrycia na temat mięśni zwierząt nurkujących. Podobnie jak wszystkie ssaki, ich mięśnie zawierają białko zwane mioglobiną, które przechowuje tlen i nadaje mięsu czerwony kolor. Mioglobina jest dziesięć razy bardziej skoncentrowana w mięśniach zwierząt nurkujących niż w mięśniach ludzkich., Jest tak skoncentrowany w wielorybach, że ich ciało wydaje się prawie czarne.
ale nie powinno być ograniczenie ilości mioglobiny, że mięśnie mogą zawierać. Jeśli zbyt wiele cząsteczek zapakuje się w małą przestrzeń, mogą się trzymać razem. Takie zlepianie może powodować poważne choroby u ludzi, takie jak cukrzyca i Alzheimer. jednak Berenbrink odkrył, że mięśnie zwierząt nurkujących pozornie przenoszą zbyt dużo mioglobiny.
Jaki jest ich sekret? Berenbrink odkrył, że mioglobina zwierząt nurkujących jest naładowana dodatnio., Ponieważ podobnie jak ładunki odpychają się nawzajem, dodatnio naładowane cząsteczki mioglobiny nie przyklejają się do siebie. Oznacza to, że ogromne ilości mioglobiny mogą być pakowane, dostarczając dużo tlenu.
Berenbrink odkrył, że wszystkie badane przez niego Ssaki miały dodatnio naładowaną mioglobinę, chociaż niektóre miały większe ładunki dodatnie niż inne. Najwyższe stężenia mioglobiny występują w mięśniach potrzebnych do pływania, dokładnie tam, gdzie nurkowie potrzebują jej najbardziej. Co więcej, analizy genetyczne sugerowały, że dziobaki powinny mieć najwyższy poziom mioglobiny, jak byśmy się spodziewali.,
ale podczas gdy praca Berenbrinka znalazła prawdziwy wbudowany zbiornik tlenu u nurków, mówi, że nadal nie wiemy, czy ten zbiornik wystarcza do długich nurkowań wykonywanych przez dziobaki. „Jest jeszcze wiele rzeczy, których nie wiemy” – mówi Berenbrink.
nawet jeśli Ssaki nurkujące mają wystarczającą ilość tlenu, nadal nie są w lesie. Muszą również radzić sobie z zaburzeniem zwanym chorobą dekompresyjną lub „zakrętami”. U ludzi zakręty mogą być śmiertelne. I okazuje się, że ssaki morskie są również zagrożone.
gdy człowiek nurek jest na głębokości, gazy rozpuszczają się w ich krwi., Jeśli nurek pojawi się zbyt szybko, spadek ciśnienia powoduje, że pęcherzyki gazu wydostają się z krwiobiegu i utkną w naczyniach włosowatych i narządach krytycznych. Powoduje to dyskomfort i ból, a czasami śmierć.
pod koniec 2002 roku na plaży na Wyspach Kanaryjskich wypłynęło razem 14 dziobaków. Kiedy naukowcy przeprowadzili autopsję 10 wielorybów, odkryli śmiertelne uszkodzenie tkanek, które zwykle wiąże się z kieszeniami gazu w ważnych organach. To sugerowało, że wieloryby miały zakręty.,
W latach 1992-2003 naukowcy odkryli uraz tkanek związany z bańkami u delfinów, morświnów i pojedynczego dziobaka Blainville ' a wyrzuconego na brzegach Wielkiej Brytanii.
pytanie zostało ostatecznie rozstrzygnięte w 2013 roku, kiedy Daniel García-Párraga z Oceanografic w Walencji w Hiszpanii i jego koledzy po raz pierwszy zdiagnozowali zakręty u żywych zwierząt morskich: żółwie morskie loggerhead.,
żółwie zostały przypadkowo złowione w komercyjne sieci rybackie i zakupione przez lokalnych rybaków. Z 21, które przybyły żywe, 9 wykazywało oznaki spastyczności. Tomografia wykazała pęcherzyki w narządach żółwi.
łatwo zdiagnozować chorobę dekompresyjną: wystarczy umieścić zwierzę pod wyższym ciśnieniem i sprawdzić, czy objawy ustąpią. W tym celu García umieścił dwa najmniejsze żółwie w autoklawie laboratoryjnym i skompresował je za pomocą protokołów podobnych do tych stosowanych dla ludzkich nurków. Żółwie w pełni wyzdrowiały i García ostatecznie wypuścił je z powrotem na wolność.,
„to pierwszy raz, kiedy ktokolwiek na świecie osiągnął kliniczną diagnozę choroby dekompresyjnej u żywego kręgowca morskiego”, mówi Michael Moore Z Woods Hole Oceanographic Institution w Massachusetts.
znalezisko jest ważne dla wysiłków na rzecz ochrony żółwi morskich. Teraz wiemy, że żółwie złowione w sieci rybackie mogą cierpieć z powodu zakrętów i wymagają leczenia przed puszczeniem. Jeśli rybacy po prostu rozplątają je z sieci i natychmiast wypuszczają, żółwie mogą umrzeć z powodu choroby dekompresyjnej.,
poza wędkarstwem trudno jednak zrozumieć, dlaczego ssaki morskie kiedykolwiek dostałyby zakręty. Badanie z 2011 roku przeprowadzone przez Fahlmana i jego współpracowników wykazało, że są one zawsze podatne na ten stan, ale w normalnych warunkach są w stanie go uniknąć. Choroba dekompresyjna zdarza się, jeśli wznoszą się zbyt szybko, więc z pewnością powinni ewoluować, aby tego nie robić. Ale może coś zmusza ich do wypłynięcia na powierzchnię?
, Od czasu tego incydentu naukowcy zauważyli związek między aktywnością sonaru a związkami ssaków morskich na plażach na Morzu Śródziemnym, Wyspach Kanaryjskich i Bahamach.
w teorii, jeśli wieloryby są 1000m lub 2000m w dół, hałas sonaru może wysłać je kołysać się na powierzchnię. Jeśli pojawią się zbyt szybko, ich mechanizmy anty-dekompresyjne mogą nie nadążyć. Ale nie możemy tego potwierdzić, mówi Fahlman. „Nikt nawet nie rozumie, w jaki sposób unikają zakrętów, nie mówiąc już o tym, jak w pewnych sytuacjach przechodzą do zakrętów”, mówi Fahlman.,
wieloryby wydają się nie lubić sonaru. Kiedy naukowcy wystawili dziobaki Cuviera na symulacje sonaru do badań z 2013 roku, wieloryby przestały pływać i echolokować, a następnie odpłynęły szybko i cicho. Następnie pozostawały pod wodą dłużej niż normalnie.
„ale naprawdę co to pokazuje?- pyta Fahlman. „Nie mówi nam nic o tym, jak wieloryby mogą zachowywać się pod wodą, na dużych głębokościach.”
Fahlman mówi, że jedynym sposobem, aby zrozumieć, dlaczego wieloryby mają zakręty, jest ustalenie ich normalnego zachowania i fizjologii, w szczególności, jak radzą sobie podczas głębokiego nurkowania., Ale to nie jest złe zadanie, nie tylko dlatego, że wieloryby są zbyt duże, aby kiedykolwiek studiować w laboratorium.
badania te mogą przynieść nieoczekiwane korzyści-dodaje Fahlman. Odkrywając fizjologię ekstremalnego nurkowania, naukowcy mogą dowiedzieć się, jak leczyć pewne warunki kliniczne u ludzi. Jednym z przykładów jestektaza, w której zapadają się płuca danej osoby, utrudniając oddychanie. Ekstremalne nurkowania ssaków morskich mogą wskazywać drogę do wyleczenia.
„nurkują na głębokości absolutnie fenomenalne” – mówi Fahlman., „Z naszą obecną wiedzą na temat fizjologii, idą daleko poza to, co mają być w stanie zrobić.”
Dodaj komentarz