Hè difficiuli di argumentà cù a dichjarazione chì a natura hà l'imaginazione più viva. Ognunu di i rapprisintanti di a flora è a fauna hà u so propiu unicu, è à volte ancu stranu, caratteristiche chì spessu ùn ponu micca intruduce in i nostri capi. Pigliate, per esempiu, u listessu crab mantis. Questa criatura predatrice hè capace di attaccà una vittima o un delincutore cù i so artigli putenti à una vitezza di 83 km / h, è u so sistema visuale hè unu di i più cumplessi mai studiati da l'omu. Mantis crayfish, anche feroce, ùn sò micca particularmente grande - finu à 35 cm in longu. U più grande abitanti di i mari è l'oceani, è ancu di u pianeta in generale, hè a balena turchina. A durata di stu mammiferu pò ghjunghje sin'à più di 30 metri è pesu 150 tunnillati. Malgradu a so grandezza impressiunanti, i baleni turchini ponu difficilmente esse chjamati cacciatori formidabili, perchè ... preferanu u plancton.
L'anatomia di i baleni turchini hè sempre stata d'interessu per i scientisti chì volenu capisce megliu cumu funziona un urganismu cusì grande è l'organi in questu. Malgradu u fattu chì avemu cunnisciutu l'esistenza di i baleni turchini per parechji centu anni (dapoi u 1694, per esse più precisi), sti giganti ùn anu micca revelatu tutti i so sicreti. Oghje avemu da piglià un ochju à un studiu in quale un gruppu di scientisti di l'Università di Stanford hà sviluppatu un dispositivu chì hè stata utilizata per ottene e prime registrazioni di u battitu di u core di una balena turchina. Cumu funziona u core di u regnu di i mari, chì scuperte anu fattu i scientisti, è perchè ùn pò micca esse un urganismu più grande di una balena blu? Amparamu nantu à questu da u rapportu di u gruppu di ricerca. Vai.
Eroe di ricerca
A balena turchina hè u più grande mammiferu, u più grande abitante di i mari è l'oceani, u più grande animali, a più grande balena. Chì possu dì, a balena blu hè veramente u megliu in termini di dimensioni - a lunghezza hè 33 metri è u pesu hè 150 tunnillati. I numeri sò apprussimativi, ma micca menu impressiunanti.
Ancu u capu di stu giant meriteghja una linea separata in u Guinness Book of Records, postu chì occupa circa 27% di a durata di u corpu tutale. Inoltre, l'ochji di i baleni blu sò abbastanza chjuchi, micca più grande di un pompelmo. S'ellu hè difficiule per voi per vede l'ochji di una balena, allora vi vede a bocca immediatamente. A bocca di una balena turchina pò cuntene sin'à 100 persone (un esempiu terribili, ma i baleni turchini ùn manghjanu micca a ghjente, almenu micca intenzionalmente). A grande dimensione di a bocca hè dovuta à e preferenze gastronomiche: i baleni manghjanu u plancton, inghjustendu volumi enormi d'acqua, chì hè poi liberatu per un apparatu di filtru, filtrà l'alimentu. In circustanze abbastanza favurevuli, a balena blu cunsuma circa 6 tunnellate di plancton per ghjornu.
Un'altra caratteristica impurtante di i baleni turchini sò i so pulmoni. Sò capaci di mantene a so respirazione per 1 ora è immerse finu à una prufundità di 100 m Ma, cum'è l'altri mammiferi marini, i baleni turchinu emergenu periodicamente à a superficia di l'acqua per respira. Quandu i baleni s'arrizzanu à a superficia di l'acqua, usanu un soffiu, un pirtusore di respirazione fattu di duie grandi aperture (narice) nantu à u spinu di a so testa. L'exhalazione di una balena attraversu u so soffiu hè spessu accumpagnata da una fontana verticale d'acqua finu à 10 m d'altitudine In cunsiderà e caratteristiche di l'habitat di e balene, i so pulmoni travaglianu assai più efficaci di i nostri - i pulmoni di una balena assorbenu 80-90% di. ossigenu, è u nostru solu circa 15%. U voluminu di i pulmoni hè di circa 3 mila litri, ma in l'omu sta figura varieghja intornu à 3-6 litri.
Mudellu di u core di una balena blu in un museu in New Bedford (USA).
U sistema circulatori di a balena turchina hè ancu pienu di paràmetri record. Per esempiu, i so navi sò simpricimenti enormi, u diametru di l'aorta solu hè di circa 40 cm. Cù un core cusì grande, a balena hà assai sangue - più di 8000 litri in un adultu.
È avà ghjunghjemu lisu à l'essenza di u studiu stessu. U core di a balena turchina hè grande, cum'è avemu digià capitu, ma batte abbastanza pianu. Nanzu, era cridutu chì u pulsu era di circa 5-10 battiti per minutu, in casi rari finu à 20. Ma nimu avia fattu misurazioni precise finu à avà.
I scientisti di l'Università di Stanford dicenu chì a scala hè di grande impurtanza in a biologia, soprattuttu quandu si tratta di determinà e caratteristiche funziunali di l'organi di l'organi viventi. U studiu di diverse criaturi, da i topi à i baleni, ci permette di determinà i limiti di dimensione chì un urganismu vivu ùn pò micca superà. È u cori è u sistema cardiovascular in generale sò attributi impurtanti di tali studii.
In i mammiferi marini, chì a fisiologia hè cumpletamente adattata à u so modu di vita, l'adattazione assuciata à l'immersione è a mantene a so respirazione ghjucanu un rolu impurtante. Hè statu trovu chì assai di sti criaturi hannu freti di cori chì cadenu à livelli sottu à u so statu di riposu durante una immersione. È dopu avè risuscitatu à a superficia, a freccia cardiaca diventa più rapida.
Un ritmu cardiacu più bassu durante l'immersione hè necessariu per riduce u ritmu di consegna d'ossigenu à i tessuti è e cellule, rallentendu cusì u prucessu di deplezione di riserve d'ossigenu in u sangue è riducendu u cunsumu d'ossigenu da u core stessu.
Hè l'ipotesi chì l'eserciziu (vale à dì l'attività fisica aumentata) modula a risposta di l'immersione è aumenta a freccia cardiaca durante una immersione. Questa ipotesi hè soprattuttu impurtante per u studiu di i baleni turchini, postu chì per via di u metudu spiciale di l'alimentazione (un affondamentu bruscu per inghjustà l'acqua), u ritmu metabolicu, in teoria, deve superà i valori basi (statu di riposu) da 50 volte. Si assume chì tali lunges acceleranu a depletion di l'ossigenu, riducendu dunque a durata di l'immersione.
L'aumentu di a freccia cardiaca è l'aumentu di u trasferimentu di l'ossigenu da u sangue à i musculi durante un lunge pò ghjucà un rolu impurtante per via di i costi metabolichi di tali attività fisica. Inoltre, vale a pena cunsiderà a bassa cuncentrazione mioglobina* (Mb) in i baleni turchini (5-10 volte più bassu chè in altri mammiferi marini: 0.8 g Mb per 100 g-1 musculu in i baleni turchini è 1.8-10 g Mb in altri mammiferi marini).
mioglobina* - a proteina di ligame di l'ossigenu di i musculi scheletali è i musculi cardiaci.
In cunclusione, l'attività fisica, a prufundità di immersione è u cuntrollu volitivu cambianu a freccia cardiaca durante l'immersione attraversu u sistema nervu autonomu.
Un fattore supplementu in a riduzzione di a freccia di u core pò esse cumpressione / espansione di i pulmoni durante una immersione / ascensione.
Cusì, a freccia cardiaca durante una immersione è in a superficia hè direttamente ligata à i mudelli hemodinamici arteriali.
Balena fina
Un studiu precedente di e proprietà biomeccaniche è dimensioni di e pareti aortiche in i rorquali comuni (Balaenoptera physalus) ont montré que lors d'une plongée à une fréquence cardiaque ≤ 10 battements/min, l'arc aortique met en œuvre un effet réservoir (Effettu Windkessel), chì mantene u flussu di sangue per longu periodi periodi diastolici* entre battements de cœur et réduit la pulsation du flux sanguin dans l'aorte distale rigide.
Diastole* (periodu diastolicu) - u periodu di rilassazione di u core trà cuntrazzioni.
Tutte l'ipotesi, i teorii è e cunclusioni sopra descritti devenu avè evidenza materiale, vale à dì esse cunfirmati o refuted in a pratica. Ma per fà questu, avete bisognu di fà un elettrocardiogramma nantu à una balena blu chì si move liberamente. I metudi simplici ùn viaghjanu micca quì, cusì i scientisti anu creatu u so propiu dispositivu per l'elettrocardiografia.
Un video in quale i circadori parlanu brevemente di u so travagliu.
L'ECG di a balena hè stata registrata cù un registratore ECG customizatu integratu in una capsula speciale cù 4 ventose. L'elettrodi ECG di superficia sò stati custruiti in dui di e ventose. I circadori anu pigliatu una barca à Monterey Bay (Oceanu Pacificu, vicinu à California). Quandu i scientisti infine scontru una balena turchina chì era apparsu, anu attaccatu un registratore ECG à u so corpu (accantu à a so pinna sinistra). Sicondu i dati raccolti prima, sta balena hè un masciu à l'età di 15 anni. Hè impurtante à nutà chì stu dispusitivu ùn hè micca invasivu, vale à dì, ùn hè micca bisognu di l'intruduzioni di sensori o elettrodi in a pelle di l'animali. Vale à dì, per a balena sta prucedura hè cumplettamente indolore è cù u minimu stress da u cuntattu cù e persone, chì hè ancu estremamente impurtante, postu chì e letture di u battitu di u core sò pigliate, chì puderia esse distortu per u stress. U risultatu era una registrazione ECG di 8.5 ore da quale i scientisti anu pussutu custruisce un prufilu di freccia cardiaca (imagine sottu).
Image #1: Profilu di freccia cardiaca di a balena blu.
A forma d'onda di l'ECG era simile à quella registrata in i picculi baleni captive chì utilizanu u stessu dispositivu. U cumpurtamentu di u furasteru di a balena era abbastanza normale per a so spezia: immersione per 16.5 minuti à una prufundità di 184 m è intervalli di superficia da 1 à 4 minuti.
U prufilu di freccia cardiaca, in cunfurmità cù a risposta cardiovascular à l'immersione, hà dimustratu chì a freccia cardiaca trà 4 è 8 bpm predominava durante a fase più bassa di l'immersioni di foraggiamentu, indipendentemente da a durata di l'immersione o a prufundità massima. A frequenza cardiaca di l'immersione (calculata annantu à tutta a durata di l'immersione) è a frequenza cardiaca minima di immersione istantanea diminuinu cù a durata di l'immersione, mentre chì a freccia cardiaca massima di a superficia postdive aumentava cù a durata di l'immersione. Vale à dì, più a balena era sottu à l'acqua, più lento batte u core durante l'immersione è più veloce dopu l'ascensione.
A so volta, l'equazioni allometrici per i mammiferi dichjaranu chì una balena chì pesa 70000 319 kg hà un core chì pesa 80 kg, è u so voluminu di colpu (u voluminu di sangue ejectatu per battitu) hè di circa 15 l, per quessa, a freccia cardiaca di riposu deve esse XNUMX battiti /. min.
Duranti i fasi più bassi di i immersioni, a freccia cardiaca istantanea era trà 1/3 è 1/2 di a freccia cardiaca di riposu prevista. In ogni casu, a freccia di u core hà aumentatu durante a fase di ascensione. À intervalli di superficia, a freccia cardiaca era circa duie volte a freccia cardiaca di riposu prevista è variava principalmente da 30 à 37 bpm dopu à immersioni profonde (> 125 m di prufundità) è da 20 à 30 bpm dopu à immersioni più pocu profonde.
Questa osservazione pò indicà chì l'accelerazione di a freccia di u cori hè necessariu per ottene u scambiu di gasu respiratoriu desideratu è a reperfusione (ristabilisce u flussu di sangue) di tissuti trà immersioni profonde.
L'immersioni di notte superficiale è di corta durata eranu assuciati cù u riposu è eranu dunque più cumuni in stati menu attivi. I ritmi cardiaci tipici osservati durante una immersione notturna di 5 minuti (8 battiti per minutu) è l'intervallu di superficia di 2 minuti (25 battiti per minutu) ponu cumminà per risultatu in una freccia cardiaca di circa 13 battiti per minutu. Questa figura, cum'è pudemu vede, hè notevolmente vicinu à e previsioni stimate di mudelli allometrici.
I scientisti anu poi prufilatu a freccia cardiaca, a prufundità è u voluminu pulmonu relativo da 4 immersioni separati per esaminà l'effetti potenziali di l'attività fisica è a prufundità nantu à a regulazione di a freccia cardiaca.
Image # 2: Frequenza cardiaca, prufundità è profili di u voluminu pulmuniu relative di 4 immersioni separati.
Quandu manghja l'alimentu à grande prufundità, a balena realiza una certa manuvra di lunge - apre bruscamente a so bocca per inghjulà l'acqua cù u plancton, è poi filtra l'alimentu. Hè stata osservata chì a freccia di u core à u mumentu di l'acqua hè 2.5 volte più altu ch'è à u mumentu di a filtrazione. Questu parla direttamente à a dependenza di a freccia di u core nantu à l'attività fisica.
In quantu à i pulmoni, u so effettu nantu à a freccia cardiaca hè assai improbabile, postu chì ùn anu osservatu cambiamenti significativi in u voluminu pulmuniu relative durante l'immersioni in quistione.
Inoltre, in e fasi più bassu di immersioni superficiali, un aumentu di cortu termine in a freccia di u cori hè stata assuciata precisamente cù cambiamenti in u voluminu relative di i pulmoni è puderia esse pruvucatu da l'attivazione di u receptore di stretchamentu pulmonariu.
In riassuntu di l'osservazioni descritte sopra, i scientisti sò ghjunti à a cunclusione chì durante l'alimentazione à grande prufundità, ci hè un aumentu di cortu tempu in a freccia di u core da 2.5 volte. Tuttavia, a freccia cardiaca di punta media durante i lunges di alimentazione era ancu solu a mità di u valore di riposu previstu. Queste dati sò cunsistenti cù l'ipotesi chì l'arcu aorticu flexible di i grandi balene esercitanu un effettu di reservoir durante a freccia cardiaca lenta di immersione. Inoltre, a gamma di freti cardiaci più elevati durante u periodu post-immersione sustene l'ipotesi chì l'impedenza aortica è a carica di travagliu cardiacu sò ridutta durante l'intervallu di a superficia per l'interferenza distruttiva di l'onda di pressione in uscita è riflessa in l'aorta.
A bradicardia severa osservata da i circadori pò esse chjamata un risultatu inespettatu di u studiu, datu a spesa colossale di energia da a balena nantu à a manuvra di lunge mentre inghiotte l'acqua cù u plancton. In ogni casu, u costu metabolicu di sta manuvra ùn pò micca esse cumminatu cù a freccia di u cori o u trasportu di l'ossigenu cunvectivu, in parte per via di a curta durazione di l'alimentazione è di u pussibbili reclutamentu di fibri musculari glicolitichi è veloci.
Durante un lunge, i baleni turchini acceleranu à alta velocità è assorbanu un voluminu di acqua chì pò esse più grande di u so corpu. I scientisti ipotisanu chì l'alta resistenza è l'energia necessaria per a manuvra sguassate rapidamente e riserve d'ossigenu totali di u corpu, limitendu cusì u tempu di immersione. A forza meccanica necessaria per assorbe grandi volumi d'acqua hè prubabile di sopra à a forza metabolica aerobica. Hè per quessa, durante tali manuvri, a freccia di u core cresce, ma per un tempu assai cortu.
Per una cunniscenza più dettagliata di e sfumature di u studiu, vi cunsigliu di guardà .
Epilogue
Unu di i scuperti più impurtanti hè chì e balene blu necessitanu vicinu à a freccia massima di u cori per u scambiu di gasu è a riperfusione durante intervalli brevi di a superficia, indipendentemente da a natura di u sangue è di l'ossigenu musculu durante i immersioni. Se cunsideremu chì e balene blu più grande anu da investisce più travagliu in un periudu più cortu di tempu per ottene l'alimentu (in cunfurmità cù l'ipotesi allometrici), allora inevitabbilmente affruntà parechje restrizioni fisiologiche sia durante l'immersione sia durante l'intervallu di a superficia. Questu significa chì evulutivamente a dimensione di u so corpu hè limitata, postu chì s'ellu era più grande, u prucessu di ottene l'alimentu seria assai caru è ùn saria micca compensatu da l'alimentu ricevutu. I circadori stessi credi chì u core di a balena turchina travaglia à u limitu di e so capacità.
In u futuru, i scientisti pensanu à espansione e capacità di u so dispusitivu, cumpresu l'aghjunghje un accelerometru per capisce megliu l'effettu di e diverse attività fisiche nantu à a freccia cardiaca. Anu ancu prughjettanu di utilizà u so sensoru ECG in altre vita marina.
Comu stu studiu mostra, esse a criatura più grande cù u core più grande ùn hè micca faciule. In ogni casu, ùn importa ciò chì a dimensione di l'abitanti marini, ùn importa ciò chì a dieta aderiscenu, avemu bisognu di capiscenu chì a colonna d'acqua, chì hè utilizata da l'omu per a pesca, l'estrazzioni è u trasportu, ferma a so casa. Semu solu invitati, è dunque duvemu cumportà in modu cusì.
Venneri off-top:
Filmati rari di una balena turchina chì mostra a capacità di a so bocca.
Un altru gigante di i mari hè u cachaote. In questu video, i scientisti chì utilizanu u ROV Hercules cuntrullatu remotamente filmatu un curiosu cachalot à una prufundità di 598 metri.
Grazie per vede, restate curiosi è bon weekend à tutti ! 🙂
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