Estas malfacile argumenti kun la deklaro, ke la naturo havas la plej viglan imagon. Ĉiu el la reprezentantoj de flaŭro kaj faŭno havas siajn proprajn unikajn, kaj foje eĉ strangajn, trajtojn, kiuj ofte ne povas konveni en niajn kapojn. Prenu, ekzemple, la saman mantokrabon. Ĉi tiu preda estaĵo kapablas ataki viktimon aŭ krimulon per siaj potencaj ungegoj je rapideco de 83 km/h, kaj ilia vida sistemo estas unu el la plej kompleksaj iam studitaj de homoj. Mantis kankroj, kvankam furiozaj, ne estas precipe grandaj - ĝis 35 cm longaj. La plej granda loĝanto de la maroj kaj oceanoj, same kiel la planedo ĝenerale, estas la blua baleno. La longo de ĉi tiu mamulo povas atingi pli ol 30 metrojn kaj pezi 150 tunojn. Malgraŭ ilia impona grandeco, bluaj balenoj apenaŭ povas esti nomitaj timindaj ĉasistoj, ĉar... ili preferas planktonon.
La anatomio de bluaj balenoj ĉiam interesis sciencistojn, kiuj volas pli bone kompreni, kiel funkcias tia grandega organismo kaj la organoj en ĝi. Malgraŭ tio, ke ni scias pri la ekzisto de bluaj balenoj dum kelkcent jaroj (ekde 1694, por esti pli precizaj), ĉi tiuj gigantoj ne malkaŝis ĉiujn siajn sekretojn. Hodiaŭ ni rigardos studon, en kiu grupo de sciencistoj de la Universitato de Stanford evoluigis aparaton, kiu estis uzata por akiri la unuajn registradojn de la korbato de blua baleno. Kiel funkcias la koro de la reganto de la maroj, kiajn malkovrojn faris sciencistoj, kaj kial organismo pli granda ol blubaleno ne povas ekzisti? Pri tio ni ekscias el la raporto de la esplorgrupo. Iru.
Esplora Heroo
La blubaleno estas la plej granda mamulo, la plej granda loĝanto de la maroj kaj oceanoj, la plej granda besto, la plej granda baleno. Kion mi povas diri, la blua baleno estas vere la plej bona laŭ grandeco - longeco estas 33 metroj kaj pezo estas 150 tunoj. La nombroj estas proksimumaj, sed ne malpli imponaj.
Eĉ la kapo de ĉi tiu giganto meritas apartan linion en la Guinness-Libro de Rekordoj, ĉar ĝi okupas ĉirkaŭ 27% de la tuta longo de la korpo. Krome, la okuloj de bluaj balenoj estas sufiĉe malgrandaj, ne pli grandaj ol pomelo. Se estas malfacile por vi vidi la okulojn de baleno, tiam vi tuj rimarkos la buŝon. La buŝo de blubaleno povas teni ĝis 100 homojn (timiga ekzemplo, sed blubalenoj ne manĝas homojn, almenaŭ ne intence). La granda grandeco de la buŝo ŝuldiĝas al gastronomiaj preferoj: balenoj manĝas planktonon, glutante grandegajn kvantojn da akvo, kiu poste estas liberigita tra filtrila aparato, filtrante la manĝaĵon. En sufiĉe favoraj cirkonstancoj, la blubaleno konsumas ĉirkaŭ 6 tunojn da planktono tage.
Alia grava trajto de bluaj balenoj estas iliaj pulmoj. Ili kapablas reteni sian spiron dum 1 horo kaj plonĝi ĝis profundoj de ĝis 100 m. Sed, kiel aliaj maraj mamuloj, blubalenoj periode aperas al la surfaco de la akvo por spiri. Kiam balenoj leviĝas al la surfaco de la akvo, ili uzas blovon, spiran truon faritan el du grandaj aperturoj (nazoj) sur la dorso de siaj kapoj. La elspiro de baleno tra ĝia blovo estas ofte akompanata de vertikala fontano de akvo alta ĝis 10 m. Konsiderante la karakterizaĵojn de la vivejo de la balenoj, iliaj pulmoj funkcias multe pli efike ol la niaj - la pulmoj de baleno sorbas 80-90% de oksigeno, kaj la nia nur ĉirkaŭ 15%. La volumeno de la pulmoj estas ĉirkaŭ 3 mil litroj, sed ĉe homoj ĉi tiu cifero varias ĉirkaŭ 3-6 litroj.
Modelo de koro de blubaleno en muzeo en New Bedford (Usono).
La cirkulada sistemo de la blubaleno ankaŭ estas plena de rekordaj parametroj. Ekzemple, iliaj vazoj estas simple grandegaj;la diametro de la aorto sole estas ĉirkaŭ 40 cm.La koro de blubalenoj estas konsiderata la plej granda koro en la mondo kaj pezas ĉirkaŭ unu tunon. Kun tia granda koro, la baleno havas multe da sango - pli ol 8000 XNUMX litroj en plenkreskulo.
Kaj nun ni glate venas al la esenco de la studo mem. La koro de la blua baleno estas granda, kiel ni jam komprenis, sed ĝi batas sufiĉe malrapide. Antaŭe, oni kredis, ke la pulso estis ĉirkaŭ 5-10 batoj por minuto, en maloftaj kazoj ĝis 20. Sed neniu faris precizajn mezurojn ĝis nun.
Sciencistoj de Universitato Stanford diras, ke skalo estas tre grava en biologio, precipe kiam temas pri determini la funkciajn trajtojn de la organoj de vivaĵoj. La studo de diversaj estaĵoj, de musoj ĝis balenoj, permesas al ni determini la grandlimojn, kiujn vivanta organismo ne povas superi. Kaj la koro kaj kardiovaskula sistemo ĝenerale estas gravaj atributoj de tiaj studoj.
Ĉe maraj mamuloj, kies fiziologio estas tute adaptita al ilia vivstilo, adaptoj asociitaj kun plonĝado kaj retenado de la spiro ludas gravan rolon. Estis trovite ke multaj el tiuj estaĵoj havas korfrekvencojn kiuj falas al niveloj sub sia ripoza stato dum plonĝo. Kaj leviĝinte al la surfaco, la korfrekvenco fariĝas pli rapida.
Pli malalta korfrekvenco dum plonĝado estas necesa por redukti la indicon de oksigena livero al histoj kaj ĉeloj, tiel malrapidigante la procezon de malplenigo de oksigenrezervoj en la sango kaj reduktante oksigenkonsumon de la koro mem.
Estas hipotezite ke ekzerco (t.e. pliigita fizika agado) modulas la plonĝrespondon kaj pliigas korfrekvencon dum plonĝo. Ĉi tiu hipotezo estas speciale grava por la studo de bluaj balenoj, ĉar pro la speciala metodo de nutrado (subita elŝovo por gluti akvon), la metabola indico, en teorio, devus superi la bazajn valorojn (ripoza stato) per 50 fojojn. Oni supozas, ke tiaj elpuŝoj akcelas oksigenmalplenigon, tial reduktante la daŭron de la plonĝo.
La pliigita korfrekvenco kaj pliigita translokigo de oksigeno de la sango al la muskoloj dum pulso povas ludi gravan rolon pro la metabolaj kostoj de tia fizika aktiveco. Krome, indas konsideri la malaltan koncentriĝon mioglobino* (Mb) ĉe blubalenoj (5-10 fojojn pli malalta ol ĉe aliaj maraj mamuloj: 0.8 g Mb po 100 g-1 muskolo ĉe blubalenoj kaj 1.8-10 g Mb ĉe aliaj maraj mamuloj.
Mioglobino* - oksigen-liga proteino de skeletmuskoloj kaj kormuskoloj.
Kiel konkludo, fizika aktiveco, plonĝa profundo kaj volkontrolo ŝanĝas korfrekvencon dum plonĝado tra la aŭtonoma nerva sistemo.
Plia faktoro en reduktado de korfrekvenco povas esti kunpremado/vastigo de la pulmoj dum plonĝo/supreniro.
Tiel, korfrekvenco dum plonĝo kaj dum sur la surfaco rekte rilatas al arteriaj hemodinamikaj ŝablonoj.
Naĝila baleno
Antaŭa studo de la biomekanikaj trajtoj kaj grandeco de la aortaj muroj en balenoj (Balaenoptera physalus) montris ke dum plonĝado kun korfrekvenco ≤10 batoj/min, la aorta arko efektivigas rezervujan efikon (Windkessel-efiko), kiu konservas sangan fluon dum longaj periodoj diastolaj periodoj* inter korbatoj kaj reduktas pulsadon de sangofluo en la rigidan distalan aorton.
Diastolo* (diastola periodo) - la periodo de malstreĉiĝo de la koro inter kuntiriĝoj.
Ĉiuj supre priskribitaj hipotezoj, teorioj kaj konkludoj devas havi materialajn pruvojn, tio estas, praktike konfirmi aŭ refuti. Sed por fari tion, vi devas fari elektrokardiogramon sur libere moviĝanta blua baleno. Simplaj metodoj ne funkcios ĉi tie, do sciencistoj kreis sian propran aparaton por elektrokardiografio.
Filmeto en kiu la esploristoj mallonge parolas pri sia laboro.
La EKG de la baleno estis registrita uzante specialfaritan EKG-registrilon konstruitan en specialan kapsulon kun 4 suĉtasoj. Surfacaj EKG-elektrodoj estis konstruitaj en du el la suĉtasoj. La esploristoj prenis boaton al Monterey Bay (Pacifika Oceano, proksime de Kalifornio). Kiam sciencistoj finfine renkontis blubalenon kiu ekaperis, ili fiksis EKG-registrilon al ĝia korpo (apud ĝia maldekstra naĝilo). Laŭ antaŭe kolektitaj datumoj, ĉi tiu baleno estas masklo en la aĝo de 15 jaroj. Gravas noti, ke ĉi tiu aparato estas neinvasiva, tio estas, ĝi ne postulas la enkondukon de iuj sensiloj aŭ elektrodoj en la haŭton de la besto. Tio estas, por la baleno ĉi tiu procedo estas tute sendolora kaj kun minimuma streso de kontakto kun homoj, kio ankaŭ estas ege grava, ĉar oni prenas korbatojn, kiuj povus esti distorditaj pro streso. La rezulto estis 8.5-hora ECG-registrado, el kiu la sciencistoj povis konstrui profilon de korfrekvenco (bildo sube).
Bildo #1: Profilo de korfrekvenco de Blubaleno.
La EKG-ondformo estis simila al tio registrita en kaptitaj malgrandaj balenoj uzantaj la saman aparaton. La furaĝa konduto de la baleno estis sufiĉe normala por sia specio: plonĝado dum 16.5 minutoj ĝis profundo de 184 m kaj surfacintervaloj de 1 ĝis 4 minutoj.
La korfrekvenca profilo, kongrua kun la kardiovaskula respondo al la plonĝo, montris ke korfrekvencoj inter 4 kaj 8 batoj je minuto superregis dum la pli malalta fazo de furaĝaj plonĝoj, sendepende de plonĝdaŭro aŭ maksimuma profundo. Plonĝa korfrekvenco (kalkulita dum la tuta plonĝadaŭro) kaj minimuma tuja plonĝa korfrekvenco malpliiĝis kun plonĝdaŭro, dum postplonĝa maksimuma surfaca korfrekvenco pliiĝis kun plonĝdaŭro. Tio estas, ju pli longe la baleno estis sub akvo, des pli malrapide la koro batis dum la plonĝo kaj des pli rapide post la supreniro.
Siavice, alometriaj ekvacioj por mamuloj deklaras, ke baleno pezanta 70000 319 kg havas koron pezantan 80 kg, kaj ĝia bata volumeno (la volumeno de sango elĵetita per bato) estas proksimume 15 l, tial la ripoza korfrekvenco devus esti XNUMX batoj/. min.
Dum la pli malaltaj fazoj de la plonĝoj, la tuja korfrekvenco estis inter 1/3 kaj 1/2 de la antaŭdirita ripoza korfrekvenco. Tamen, la korfrekvenco pliiĝis dum la suprenirstadio. Je surfacaj intervaloj, korfrekvencoj estis proksimume duoble la antaŭdirita ripoza korfrekvenco kaj variis ĉefe de 30 ĝis 37 bpm post profundaj plonĝoj (>125 m profundo) kaj de 20 ĝis 30 bpm post pli malprofundaj plonĝoj.
Ĉi tiu observado povas indiki ke akcelo de korfrekvenco estas necesa por atingi la deziratan spiran gasinterŝanĝon kaj refluon (restarigo de sangofluo) de histoj inter profundaj plonĝoj.
Malprofundaj, mallongdaŭraj noktaj plonĝoj estis asociitaj kun ripozo kaj estis tial pli oftaj en malpli aktivaj ŝtatoj. Tipaj korfrekvencoj observitaj dum 5-minuta nokta plonĝo (8 taktoj je minuto) kaj la akompana 2-minuta surfacintervalo (25 taktoj je minuto) povas kombini por rezultigi korfrekvencon de proksimume 13 taktoj je minuto. Ĉi tiu figuro, kiel ni povas vidi, estas rimarkinde proksima al la laŭtaksaj antaŭdiroj de alometriaj modeloj.
La sciencistoj tiam profilis korfrekvencon, profundon kaj relativan pulman volumon de 4 apartaj plonĝoj por ekzameni la eblajn efikojn de fizika aktiveco kaj profundo sur korfrekvencregulado.
Bildo #2: Korfrekvenco, profundeco kaj relativa pulmo-volumenaj profiloj de 4 apartaj plonĝoj.
Manĝante manĝaĵon ĉe grandaj profundoj, la baleno faras certan pulmon manovron - ĝi akre malfermas sian buŝon por gluti akvon kun planktono, kaj poste filtras la manĝaĵon. Oni observis, ke la korfrekvenco en la momento de englutado de akvo estas 2.5 fojojn pli alta ol en la momento de filtrado. Ĉi tio rekte parolas pri la dependeco de korfrekvenco de fizika aktiveco.
Koncerne la pulmojn, ilia efiko al korfrekvenco estas ege neverŝajna, ĉar neniuj signifaj ŝanĝoj en relativa pulmovolumeno estis observitaj dum la koncernaj plonĝoj.
Krome, en la pli malaltaj fazoj de malprofundaj plonĝoj, mallongperspektiva pliiĝo en korfrekvenco estis asociita ĝuste kun ŝanĝoj en la relativa volumeno de la pulmoj kaj povus esti kaŭzita de aktivigo de la pulmostreĉa receptoro.
Resumante la supre priskribitajn observojn, sciencistoj alvenis al la konkludo, ke dum nutrado ĉe grandaj profundoj estas mallongdaŭra pliiĝo de korfrekvenco je 2.5 fojojn. Tamen, la averaĝa pinta korfrekvenco dum nutrado de ĵetoj estis ankoraŭ nur duono de la antaŭvidita ripozvaloro. Tiuj datenoj estas kongruaj kun la hipotezo ke la flekseblaj aortaj arkoj de grandaj balenoj penas rezervujan efikon dum la malrapida korfrekvenco de plonĝado. Krome, la gamo de pli altaj korfrekvencoj dum la post-plonĝa periodo subtenis la hipotezon, ke aorta impedanco kaj kora laborkvanto estas reduktitaj dum la surfaca intervalo pro detrua interfero de elirantaj kaj reflektitaj premondoj en la aorto.
La severa bradikardio observita de la esploristoj povas esti nomita neatendita rezulto de la studo, konsiderante la kolosa elspezo de energio fare de la baleno sur la pulmomanovro dum glutado de akvo kun planktono. Tamen, la metabola kosto de ĉi tiu manovro eble ne kongruas kun korfrekvenco aŭ konvekta oksigentransporto, parte pro la mallonga daŭro de nutrado kaj la ebla rekrutado de glikolizaj, rapid-konvulsiaj muskolfibroj.
Dum ĵeto, bluaj balenoj akcelas al altaj rapidecoj kaj sorbas akvokvanton kiu povas esti pli granda ol sia propra korpo. Sciencistoj hipotezas, ke la alta rezisto kaj energio necesaj por manovro rapide malplenigas la totalajn oksigenajn rezervojn de la korpo, tiel limigante la plonĝtempon. La mekanika forto postulata por absorbi grandajn volumojn da akvo verŝajne multe superos aeroban metabolan forton. Tial, dum tiaj manovroj, la korfrekvenco pliiĝis, sed dum tre mallonga tempo.
Por pli detala konatiĝo kun la nuancoj de la studo, mi rekomendas rigardi .
Epilogo
Unu el la plej gravaj trovoj estas ke bluaj balenoj postulas preskaŭ maksimumajn korfrekvencojn por gasinterŝanĝo kaj refluo dum mallongaj surfacintervaloj, nekonsiderante la naturo de sango kaj muskola oksigenmalplenigo dum plonĝoj. Se ni konsideras ke pli grandaj blubalenoj devas investi pli da laboro dum pli mallonga tempodaŭro por akiri manĝaĵon (laŭ alometriaj hipotezoj), tiam ili neeviteble alfrontas plurajn fiziologiajn limojn kaj dum la plonĝo kaj dum la surfaca intervalo. Tio signifas, ke evolue la grandeco de ilia korpo estas limigita, ĉar se ĝi estus pli granda, la procezo de akiro de manĝaĵoj estus tre multekosta kaj ne estus kompensita per la manĝo ricevita. La esploristoj mem opinias, ke la koro de la blua baleno funkcias ĉe la limo de siaj kapabloj.
En la estonteco, sciencistoj planas vastigi la kapablojn de sia aparato, inkluzive de aldonado de akcelometro por pli bone kompreni la efikon de malsamaj fizikaj agadoj sur korfrekvenco. Ili ankaŭ planas uzi sian ECG-sensilon sur alia mara vivo.
Kiel ĉi tiu studo montras, esti la plej granda estaĵo kun la plej granda koro ne estas facila. Tamen, negrave kia grandeco de la maraj loĝantoj, negrave kia dieto ili aliĝas, ni devas kompreni ke la akvokolono, kiu estas uzata de homoj por fiŝkaptado, eltiro kaj transportado, restas ilia hejmo. Ni estas nur gastoj, kaj tial ni devas konduti laŭe.
Vendredo ekstere:
Malofta filmaĵo de blubaleno montranta la kapaciton de ĝia buŝo.
Alia giganto de la maroj estas la kaĉaloto. En ĉi tiu video, sciencistoj uzantaj malproksime kontrolitan ROV Heraklo filmis kuriozan kaĉaloton je profundo de 598 metroj.
Dankon pro spektado, restu scivolemaj kaj havu bonegan semajnfinon al ĉiuj! 🙂
Dankon pro restado ĉe ni. Ĉu vi ŝatas niajn artikolojn? Ĉu vi volas vidi pli interesan enhavon? Subtenu nin farante mendon aŭ rekomendante al amikoj, , 30% rabato por uzantoj de Habr sur unika analogo de enirnivelaj serviloj, kiu estis inventita de ni por vi: (havebla kun RAID1 kaj RAID10, ĝis 24 kernoj kaj ĝis 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fojojn pli malmultekosta? Nur ĉi tie en Nederlando! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ekde $99! Legu pri
fonto: www.habr.com