Təbiətin ən parlaq təsəvvürə malik olduğunu inkar etmək çətindir. Flora və faunanın hər bir nümayəndəsi özünəməxsus və bəzən qəribə xüsusiyyətlərə malikdir ki, bu da bəzən bizim üçün ağlabatan olmur. Məsələn, məsələn, bir mantar xərçəngini götürək. Bu yırtıcı varlıq qurbanını və ya düşmənini 83 km/s sürətə çatan güclü çənələrinlə hücum edə bilir və onların görmə sistemi insan tərəfindən öyrənilən ən mürəkkəb sistemlərdən biridir. Mantardır xərçəngləri, həqiqətən, qəzəbli olsalar da, 35 sm-dən artıq olmurlar. Dənizlər və okeanların ən böyük sakinləri, ümumiyyətlə, dünya səviyyəsində mavi balinadır. Bu məməlilin uzunluğu 30 metrdən çoxa çata bilər və çəkisi 150 tondur. Nəhəng ölçülərinə baxmayaraq, mavi balinaları qorxulu yırtıcılar adlandırmaq çətindir, çünki onlar planktonla qidalanmağı üstün tuturlar.
Mavi balinaların anatomiyası alimlərin həmişə maraqlandığı bir mövzu olub, bu nəhəng orqanizm və içindəki orqanların necə işlədiyini daha yaxşı anlamaq istəyirlər. Mavi balinaların varlığını tanıdığımızdan bəri artıq bir neçə yüz il keçib (1694-cü ildən başlayaraq, dəqiq desək), bu nəhənglər öz sirrlərini hələ də tam açmamışdır. Bu gün Stanford Universitetindən olan alimlər qrupunun hazırladığı bir cihaz ilə mavi balinanın ürək atışlarını ilk dəfə qeyd etmək üçün apardığı araşdırma ilə tanış olacağıq. Dənizlərin padşahının ürəyi necə işləyir, alimlərin hansı kəşfləri oldu və niyə mavi balinadan daha böyük bir orqanizm ola bilməz? Bütün bunları araşdırma qrupunun hesabatından öyrənəcəyik. Başlayaq.
Araşdırmanın qəhrəmanı
Mavi balina — ən böyük məməli, dənizlər və okeanların ən böyük sakini, ən böyük heyvan, ən böyük balina. Burada nə demək olar ki, mavi balina həqiqətən ölçülərə görə ən ənidir — 33 metr uzunluğunda və 150 ton ağırlığında. Bu rəqəmlər təxminidir, amma buna görə də az təsirli deyil.
Hətta bu nəhəngin başı da Ginnesin Rekordlar Kitabında ayrıca bir sətirini tələb edir, çünki bədənin ümumi uzunluğunun təxminən 27%-ni tutmaqdadır. Eyni zamanda, mavi balinaların gözləri olduqca kiçikdir, pomidor qədər də olmur. Balinanın gözlərini görmək çətin olacaqsa, onun ağzını dərhal görə bilərsiniz. Mavi balinanın ağızı 100 insana qədər sığa bilər (güclü bir misal, amma mavi balinalar insanlar yemir, ən azı, qəsdən). Ağızın böyük ölçüsü qida seçimləri ilə bağlıdır: balinalar plankton yeyir, böyük su həcmlərini udaraq, sonra da onu süzən aparat vasitəsilə buraxaraq, qidanı süzürlər. Kifayət qədər əlverişli şəraitdə mavi balina gündə təxminən 6 ton plankton udur.
Mavi balinaların bir diğer önemli özelliği akciğerleridir. Bir saat boyunca nefes tutabilmekte ve 100 metre derinliğe dalabilmektedirler. Ancak, diğer deniz memelileri gibi mavi balinalar da periyodik olarak yüzeye çıkarak nefes almak zorundadır. Yüzeye çıktıklarında, balinalar iki büyük delikten (burun deliklerinden) oluşan hava boşluğunu kullanırlar. Balinanın bu hava boşluğundan verdiği nefes, genellikle 10 metreye kadar yükseklikten kaynaklanan dikey bir su fıskiyesi ile birlikte gerçekleşir. Balinaların yaşama alanlarının özelliklerini göz önünde bulundurarak, akciğerleri bizimkilerden çok daha verimli çalışmaktadır; balina akciğerleri -90 oksijen alırken, bizimkiler sadece yaklaşık alır. Akciğer hacmi yaklaşık 3000 litredir, insanda ise bu değer 3-6 litre civarındadır.
Mavi balinanın kalp modeli, New Bedford'daki müzede (ABD).
Mavi balinanın dolaşım sistemi de rekor nitelikte özelliklere sahiptir. Örneğin, damarları son derece büyüktür, yalnızca aortun çapı yaklaşık 40 cm'dir. Mavi balinaların kalbi dünyanın en büyük kalbi olarak kabul edilir ve yaklaşık bir ton ağırlığındadır. Böyle büyük bir kalp ile birlikte balinanın da bolca kanı vardır - yetişkin bir bireyde 8000 litreyi aşan bir kan hacmi bulunmaktadır.
İşte bu noktada araştırmanın temel konusuna gelmiş bulunuyoruz. Mavi balinanın kalbi büyüktür, ancak oldukça yavaş atmaktadır. Önceden kalp atışının dakikada 5-10 vuruş civarında olduğu, nadir durumlarda ise 20'ye kadar çıkabileceği düşünülüyordu. Ancak, daha önce tam ölçümler yapılmamıştı, bu ana kadar.
Stanford Üniversitesi'nden bilim insanları, biyolojide ölçeğin büyük bir öneme sahip olduğunu, özellikle canlıların organlarının işlevsel özelliklerini belirleme söz konusu olduğunda, ifade ediyor. Farklı canlıların, farelerden balinalara kadar incelenmesi, canlı organizmaların aşamayacağı boyut sınırlamalarını belirlemeyi mümkün kılar. Kalp ve genel olarak dolaşım sistemi, bu tür araştırmaların önemli bir unsurudur.
Fizyolojileri tamamen yaşam tarzlarına uyum sağlamış olan deniz memelileri için dalış ve nefes tutma ile ilgili adaptasyonlar önemli bir rol oynar. Birçok böyle canlıda dalış sırasında kalp atım hızı, dinlenme durumunun altındaki seviyelere düşmektedir. Yüzeye çıktıklarında ise kalp ritmi daha hızlı hale gelir.
Dalışlar sırasında azalmış kalp atış hızı, dokulara ve hücrelere oksijenin iletim hızını azaltmak için gereklidir; böylece, kanımızdaki oksijen stoğu daha yavaş tükenir ve kalp kendisi de oksijeni daha az tüketir.
Bir hipotez var ki, idman (yəni, fiziki aktivliyin artırılması) suya daldıqda reaksiyanı modulyasiya edir və suya immersiya zamanı ürək döyüntülərinin sayını artırır. Bu hipotez mavi balinaları araşdırmaq üçün xüsusilə önəmlidir, çünki qidalanma üsuluna (su udmaq üçün sürətli tullanma) görə metabolizma sürəti, nəzəri olaraq, əsas göstəriciləri (istirahət vəziyyəti) 50 dəfə üstələməlidir. Bu cür tullanma oksigenin istehlakını sürətləndirir, deməli, suya dalma müddətini azaltmış olur.
Artan ürək ritmi və suya daldıqda qanla əzələlər arasında oksigenin artırılmış ötürülməsi, bu fiziki aktivlik zamanı metabolizm xərcləri səbəbindən mühüm rol oynaya bilər. Bununla yanaşı, aşağı konsentrasiyanı da nəzərə almaq lazımdır. miyoglobin* (Mb) mavi balinalarda (digər dəniz məməlilərindən 5-10 dəfə aşağı: mavi balinalarda əzələ başına 100 g-1 0.8 g Mb və digər dəniz məməlilərində 1.8-10 g Mb).
Miyoglobin* skeleton əzələ və ürək əzələsi arasında oksigen bağlayan bir protein.
Nəticə olaraq, fiziki yük, suya daldıqda dərinlik və iradi kontrol, vegetativ sinir sistemi vasitəsilə suya dalma zamanı ürək döyüntülərinin sayını dəyişir.
Suya daldıqda/çıxanda ağciyərlərin sıxılması/genişlənməsi də ürək döyüntü sayının azalmasına əlavə bir faktor ola bilər.
Beləliklə, suya daldıqda və səthdə olduqda ürək döyüntü sayı birbaşa arterial hemodinamik modellərə aiddir.
Fin balinası
Fin balinasının (Balaenoptera physalus) aorta divarlarının biomekanik xüsusiyyətləri və ölçülərinə dair aparılan əvvəlki tədqiqat, ürək döyüntüləri ≤10 döyüntü/dəq olduğu zaman aorta qövsü saxlama təsirini (Windkessel effekt) həyata keçirir, bu da uzun diastolik dövrlər* arasıdakı qan dövranını saxlayır və sərt distal aortada qan axınıın dalğalanmasını azaldır.
Diastola* (diastolik dövr) ürəyin yığılmalar arasında rahatlama dövrüdür.
Yuxarıda təsvir olunan bütün hipotezlər, nəzəriyyələr və məntiqi nəticələr maddi sübutlara malik olmalıdır, yəni praktikada təsdiq edilməli və ya təkzib olunmalıdır. Bunun üçün azad hərəkət edən mavi balinaya elektrokarioqrafiya etmək lazımdır. Burada sadə metodlar işləmir, ona görə də alimlər elektrokarioqrafiya üçün qurğu hazırlayıblar.
Tədqiqatçıların işləri haqqında qısa məlumat verdikləri video.
Balina EKG-si xüsusi olaraq hazırlanmış EKG qeydiyyatçısı ilə, dörd yapışqanla bir kapsulaya daxil edilərək qeydə alınıb. Səth elektrik qrupları iki yapışqanın içərisinə yerləşdirilib. Tədqiqatçılar qayıqla Monterrey körfəzinə (Sakit Okean, Kaliforniya yaxınlığında) yola düşdülər. Tədqiqatçılar nəhayət, suyun üzünə çıxmış mavi balina ilə qarşılaşdıqda, onun bədəninə (sol üzgəcin yanına) EKG qeydiyyatçısını yapışdırdılar. Daha əvvəl toplanmış məlumatlara görə, bu balina 15 yaşında bir erkəkdir. Əhəmiyyətli qeyd etmək lazımdır ki, bu cihaz invaziv deyil, yəni heyvanın dərisinə hər hansı sensor və ya elektroda yerləşdirmək tələb etmir. Yəni, bu prosedur balina üçün tamamilə ağrısızdır və insanlarla təmasda minimum stresslə həyata keçirilir ki, bu da çox vacibdir, çünki ürək döyüntüləri qeyd olunur və stress səbəbindən pozulma ola bilər. Nəticədə, tədqiqatçılar 8.5 saatlıq EKG qeydi əldə etdilər ki, bu da onların ürək döyüntüsü profilini qurmağa imkan verdi (aşağıdakı şəkil).
Şəkil №1: mavi balinanın ürək döyüntüsü profili.
EKG siqnalının forması eyni cihazdan istifadə olunaraq əsirlikdə olan kiçik balinalarda qeydə alınmış forma ilə analoji idi. Balinanın qida axtarışı zamanı davranışı onun növü üçün tamamilə adi idi: 16.5 dəqiqə ərzində 184 m dərinliyə dalış və 1-dən 4 dəqiqəyə qədər olan səth intervalları.
Dalışa uyğun olaraq ürək-damar cavabına görə, ürək döyüntüsü profili göstərdi ki, qida axtarışı zamanı dalışın aşağı mərhələsində dəqiqədə 4-dən 8-yə qədər olan döyüntü tezliyi üstünlük təşkil edirdi, dalışın müddətindən və ya maksimum dərinliyindən asılı olmayaraq. Dalış zamanı ürək döyüntüsü (dalışın bütün müddətində hesablanır) və dalış zamanı minimum anlık ürək döyüntüsü dalış müddəti uzandıqca azalır, dalışdan sonra maksimum səth ürək döyüntüsü isə dalış müddəti artdıqca artır. Yəni, balina suyun altında nə qədər uzun qalsa, dalış zamanı ürəyi daha yavaş döyünür və yüzlənmədən sonra daha sürətlə döyünür.
Eyni zamanda, məməlilərə dair allometrik tənliklər iddia edir ki, 70000 kq ağırlığında bir balinanın ürəyi 319 kq-dir, onun atım həcmi (atışla buraxılan qan həcmi) təxminən 80 litrdir, buna görə də dinc vəziyyətdə ürək döyüntüsü 15 döyüntü/dəq. olmalıdır.
Dərin dalışların aşağı fazalarında ürək döyüntülərinin ani tezliyi rahat vəziyyətdə gözlənilən döyüntü tezliyinin 1/3-dən 1/2-nə qədər təşkil etdi. Ancaq səthə çıxma mərhələsində ürək ritmi artdı. Səth intervallarında ürək döyüntüləri rahat vəziyyətdə gözlənilən döyüntü tezliyindən təxminən iki dəfə artıq oldu və dərin dalışlardan sonra 30-37 döyüntü/dəqiqə, daha az dərin dalışlardan sonra isə 20-30 döyüntü/dəqiqə arasında dəyişdi.
Bu müşahidə, ürək döyüntülərinin sürətlənməsinin dərin dalışlar arasında uyğun tənəffüs qaz mübadiləsi və toxumalara qan axınının bərpası üçün lazım olduğunu göstərə bilər.
Dərin olmayan qısa müddətli gecə dalışları istirahətlə bağlı olub və buna görə də daha az aktiv vəziyyətlərlə daha çox xarakterizə edilir. 5 dəqiqəlik gecə dalışı zamanı qeydə alınan tipik döyüntü tezliyi (dəqiqədə 8 döyüntü) və onu müşayiət edən 2 dəqiqəlik səth intervalında (dəqiqədə 25 döyüntü) bir araya gələrək ürək ritmini təxminən 13 döyüntü/dəqiqəyə çatdıra bilər. Bu rəqəm, görünür ki, allometrik modellərin hesablamalarına təəccüblü dərəcədə yaxındır.
Daha sonra alimlər 4 ayrı dalışın ürək döyüntü profillərini, dərinliklərini və nisbətən ağciyər həcmini quraraq fiziki aktivliyin və dərinliyin ürək ritminin tənzimlənməsinə potensial təsirini öyrənməyə imkan verən təhlil apardılar.
Şəkil №2: 4 ayrı dalışın ürək döyüntü profilləri, dərinlik və nisbətən ağciyər həcmi.
Qida istehlakı zamanı balina dərinlikdə müəyyən bir manevr edərək qarnını açaraq planktonla dolu suyu udur, sonra isə yeməyi filtrləyir. Su udma anında ürək döyüntü tezliyi, filtrasiya zamanı olandan 2.5 dəfə yüksək olduğu müşahidə edilib. Bu, ürək ritminin fiziki yüklənmədən asılı olduğunu aydın göstərir.
Ağciyərlər haqqında danışdıqda, onların ürək ritminə təsiri çox ehtimal olunan deyil, çünki müzakirə olunan dalışlar zamanı nisbətən ağciyər həcminin əhəmiyyətli dəyişiklikləri müşahidə edilmədi.
Bu zaman, dərin olmayan dalışların aşağı fazalarında döyüntü tezliyinin qısa müddətli artımı əsasında nisbətən ağciyər həcminin dəyişməsi ilə bağlı olmuş və ağciyər uzanma reseptorunun aktivləşməsi ilə baş vermiş ola bilər.
Yuxarıda qeyd olunan müşahidələri yekunlaşdıraraq alimlər, dərinlikdə qidalanma zamanı ürək döyüntülərinin tezliyinin 2.5 dəfə qısa müddət artdığını müəyyən ediblər. Lakin, qidalanma zamanı maksimum ürək döyüntü tezliyi hələ də istirahət zamanı proqnozlaşdırılan göstəricinin yalnız yarısını təşkil edirdi. Bu məlumatlar, iri balinaların elastik aorta qövsünün, dalış zamanı yavaş ürək döyüntüsü dövründə rezervuar təsirini icra etdiyinə dair hipotezlə uyğun gəlir. Bundan əlavə, dalış sonrası daha yüksək ürək döyüntüləri altındakı interval, aorta daxil olan və əks olunan təzyiq dalğalarının zərərverici müdaxilə nəticəsində ürəyə olan yük və aorta müqavimətinin azaldığına dair hipotezi təsdiqlədi.
Tədqiqatçılar tərəfindən müşahidə olunan güclü bradikardiyanı, balinanın planktonla su udması zamanı manevr edərkən göstərdiyi böyük güc sərfi nəzərə alaraq, araşdırmanın gözlənilməz nəticəsi adlandırmaq olar. Lakin, bu manevrin metabolik xərcləri, qidalanmanın qısa müddətli olmasından və qlikolitik, sürətlə daralan muskulların cəlb olunmasından dolayı, ürək döyüntülərinə və ya oksigenin konvektiv daşınmasına uyğun gəlməyə bilər.
Mavi balinalar dalış zamanı yüksək sürətlə irəliləyərək bədənlərindən daha çox su udurlar. Alimlər, yüksək müqavimətin və manevr üçün tələb olunan enerjinin, orqanizmin ümumi oksigen ehtiyatlarını tez bir zamanda tükəndirdiyini və bununla da dalış müddətini məhdudlaşdırdığını güman edirlər. Böyük su həcmlərinin udulmasına lazım olan mexaniki güc, aerob metabolik gücdən əhəmiyyətli dərəcədə çoxdur. Buna görə də, belə manevrlər zamanı ürək döyüntüsü tezliyi artmasına baxmayaraq, bu, çox qısa bir müddət olur.
Araşdırmanın incəlikləri ilə daha ətraflı tanış olmaq üçün .
Epiloq
Ən mühüm nəticələrdən biri odur ki, mavi balinaların qısa səth intervalları zamanı qaz mübadiləsi və reperfuzion üçün lazımi maksimum ürək döyüntüsü tezliyi, qan və əzələlərdə oksigen ehtiyatlarının tükənməsi xarakterindən asılı olmayaraq tələb olunur. Əgər nəzərə alsaq ki, daha iri mavi balinalar qida əldə etmək üçün qısa müddət ərzində daha çox əmək sərf etməlidirlər (allometrik hipotezlərə uyğun olaraq), onda onlar dalış zamanı və səth intervallarında bir neçə fizioloji məhdudiyyətlərlə qarşılaşırlar. Bu, onların evrim olaraq bədən ölçüsünün məhdudlaşdırıldığını göstərir, çünki daha iri olsalar, qida əldə etmək prosesi çox sərfəli olar və alınan qida ilə ödənilməz. Araşdırmacılar özləri mavi balinanın ürəyinin imkanlarının sərhədində işlədiyini düşünürlər.
Gələcəkdə alimlər öz cihazlarının imkanlarını genişləndirməyi, o cümlədən fərqli fiziki fəaliyyətlərin ürək ritminə təsirini daha yaxşı başa düşmək üçün akselerometr əlavə etməyi planlaşdırırlar. Həmçinin, EKQ sensorunu digər dəniz sakinlərində tətbiq etməyi düşünürlər.
Araşdırma göstərdi ki, ən böyük varlıq və ən böyük ürəyə sahib olmaq elə də asan deyil. Ancaq dəniz sakinlərinin hansı ölçüdə olması və hansı pəhrizdən istifadə etməsi ilə bağlı anlayışımız olmalıdır ki, insanın balıq tutma, çıxarma və nəqli üçün istifadə etdiyi su təbəqəsi onların evi olaraq qalır. Biz yalnız qonaqlarıq və buna görə də uyğun davranmalıyıq.
Cümə günü offtop:
Nadir kadrlar, mavi balinanın ağız boşluğunu göstərir.
Dənizlərin digər nəhəngi isə kaşalotdur. Bu videoda alimlər, 598 metr dərinlikdə uzaqdan idarə olunan ROV Hercules ilə maraqlı bir kaşalotu çəkiblər.
Diqqətinizə görə təşəkkür edirəm, maraqlı olun və hamınıza əla həftəsonları, dostlar! 🙂
Bizimlə qaldığınız üçün təşəkkür edirik. Bizim məqalələrimizi bəyənirsiniz? Daha maraqlı materiallar görmək istəyirsiniz? Bizi dəstəkləyin, sifariş verərək və ya tanışlarınıza tövsiyə edərək. , Sizin üçün icad edilmiş unikal entry-level serverlərdə Habr istifadəçiləri üçün 30% endirim: (RAID1 və RAID10 ilə variantlar, 24 nüvəyə qədər və 40GB DDR4-a qədər mövcuddur).
Dell R730xd iki dəfə ucuz? Yalnız bizdə Niderlandda! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — 99 $-dan! Bunun haqqında oxuyun
Mənbə: habr.com
