It is dreech om te pleitsjen mei de útspraak dat de natuer de meast libbene ferbylding hat. Elk fan 'e fertsjintwurdigers fan floara en fauna hat syn eigen unike, en soms sels frjemde, funksjes dy't faaks net yn ús hollen passe. Nim bygelyks deselde mantiskrab. Dit rôfdierige wêzen is by steat om in slachtoffer of oertreder oan te fallen mei syn krêftige klauwen mei in snelheid fan 83 km / h, en har fisuele systeem is ien fan 'e meast komplekse ea studearre troch minsken. Mantis-kreeften, hoewol fûleindich, binne net bysûnder grut - oant 35 sm lang. De grutste bewenner fan 'e seeën en oseanen, lykas de planeet yn it algemien, is de blauwe walfisk. De lingte fan dit sûchdier kin mear as 30 meter berikke en 150 ton gewicht. Blauwe walfisken kinne nettsjinsteande har yndrukwekkende grutte amper formidabele jagers neamd wurde, om't... se leaver plankton.
De anatomy fan blauwe walfisken hat altyd west fan belang foar wittenskippers dy't wolle better begripe hoe't sa'n grutte organisme en de organen dêryn. Nettsjinsteande it feit dat wy in pear hûndert jier witte oer it bestean fan blauwe walfisken (sûnt 1694, om krekter te wêzen), hawwe dizze reuzen net al har geheimen iepenbiere. Hjoed sille wy sjen nei in stúdzje wêryn in groep wittenskippers fan 'e Stanford University in apparaat ûntwikkele dat waard brûkt om de earste opnames fan' e hertslach fan in blauwe walfisk te krijen. Hoe wurket it hert fan 'e hearsker fan' e see, hokker ûntdekkingen hawwe wittenskippers makke, en wêrom kin net in organisme grutter as in blauwe walfisk bestean? Dat leare wy út it rapport fan de ûndersyksgroep. Gean.
Undersyk Hero
De blauwe walfisk is it grutste sûchdier, de grutste bewenner fan 'e seeën en oseanen, it grutste bist, de grutste walfisk. Wat kin ik sizze, de blauwe walfisk is echt de bêste yn termen fan dimensjes - lingte is 33 meter en gewicht is 150 ton. De nûmers binne likernôch, mar net minder yndrukwekkend.
Sels de kop fan dizze reus fertsjinnet in aparte line yn it Guinness Book of Records, om't it sa'n 27% fan 'e totale lichemslingte beslacht. Boppedat binne de eagen fan blauwe walfisken frij lyts, net grutter as in grapefruit. As it dreech is foar jo om de eagen fan in walfisk te sjen, dan sille jo de mûle fuortendaliks fernimme. De mûle fan in blauwe walfisk kin oant 100 minsken hâlde (in griezelig foarbyld, mar blauwe walfisken ite gjin minsken, alteast net mei opsetsin). De grutte grutte fan 'e mûle is te tankjen oan gastronomyske foarkar: walfisken ite plankton, slikke enoarme folumes wetter, dy't dan troch in filterapparaat frijlitten wurdt, it iten filtere. Under frij geunstige omstannichheden ferbrûkt de blauwe walfisk sa'n 6 ton plankton deis.
In oar wichtich skaaimerk fan blauwe walfisken is har longen. Se kinne har sykheljen foar 1 oere hâlde en dûke nei djipten oant 100 m. Mar, lykas oare marinesûchdieren, komme blauwe walfisken periodyk nei it oerflak fan it wetter om te sykheljen. As walfisken nei it wetteroerflak opkomme, brûke se in blaasgat, in sykheljen dat makke is fan twa grutte iepeningen (noasters) op 'e efterholle. It útazemjen fan in walfisk troch syn blaasgat wurdt faak begelaat troch in fertikale fontein fan wetter oant 10 m heech.Sjoen de skaaimerken fan it habitat fan de walfisken wurkje harren longen folle effisjinter as ús - de longen fan in walfisk absorbearje 80-90% fan soerstof, en ús mar sa'n 15%. It folume fan 'e longen is sa'n 3 tûzen liter, mar by minsken dit sifer fariearret om 3-6 liter.
Model fan it hert fan in blauwe walfisk yn in museum yn New Bedford (FS).
It sirkulaasjesysteem fan 'e blauwe walfisk is ek fol mei rekordparameters. Bygelyks, har skippen binne gewoan enoarm, allinich de diameter fan 'e aorta is sa'n 40 sm. It hert fan blauwe walfisken wurdt beskôge as it grutste hert yn 'e wrâld en waacht sawat in ton. Mei sa'n grut hert hat de walfisk in protte bloed - mear as 8000 liter yn in folwoeksene.
En no komme wy soepel by de essinsje fan de stúdzje sels. It hert fan de blauwe walfisk is grut, sa't wy al begrepen hawwe, mar it slacht frij stadich. Earder waard leaud dat de pols sa'n 5-10 beats per minuut wie, yn seldsume gefallen oant 20. Mar gjinien hie oant no ta krekte mjittingen makke.
Wittenskippers fan Stanford University sizze dat skaal fan grut belang is yn biology, benammen as it giet om it bepalen fan de funksjonele skaaimerken fan 'e organen fan libbene dingen. De stúdzje fan ferskate skepsels, fan mûzen oant walfisken, lit ús de grutte grinzen bepale dy't in libbend organisme net mear kin. En it hert en it kardiovaskulêre systeem yn 't algemien binne wichtige attributen fan sokke stúdzjes.
By seesûchdieren, waans fysiology folslein oanpast is oan har libbensstyl, spylje de oanpassingen dy't ferbûn binne mei dûken en har sykheljen in wichtige rol. It is fûn dat in protte fan dizze skepsels hertsraten hawwe dy't falle nei nivo's ûnder har rêststân tidens in dûk. En nei it oerflak opstien, wurdt de hertslach rapper.
In legere hertslach by dûken is nedich om de snelheid fan soerstoflevering oan weefsels en sellen te ferminderjen, wêrtroch it proses fan útputting fan soerstofreserves yn it bloed fertrage en soerstofkonsumpsje troch it hert sels ferminderet.
It is hypoteze dat oefening (dus ferhege fysike aktiviteit) de dûkreaksje modulearret en hertslach fergruttet tidens in dûk. Dizze hypoteze is foaral wichtich foar de stúdzje fan blauwe walfisken, om't troch de spesjale metoade fan fieding (in hommelse sprong om wetter te slikken), it metabolike taryf, yn teory, de basiswearden (rêstende steat) moat oerkomme troch 50 kear. Der wurdt fan útgien dat sokke lunges de soerstofútputting fersnelle, dus de doer fan 'e dûk ferminderje.
De ferhege hertslach en ferhege oerdracht fan soerstof fan it bloed nei de spieren by in lunge kinne in wichtige rol spylje fanwegen de metabolike kosten fan sokke fysike aktiviteit. Dêrneist is it wurdich te beskôgjen de lege konsintraasje myoglobine* (Mb) yn blauwe walfisken (5-10 kear leger as yn oare seesûchdieren: 0.8 g Mb per 100 g-1 spier yn blauwe walfisken en 1.8-10 g Mb yn oare seesûchdieren.
Myoglobine* - soerstof-binend proteïne fan skeletspieren en hertspieren.
As konklúzje feroarje fysike aktiviteit, dûkdjipte en frijwillige kontrôle hertslach by dûken troch it autonome senuwstelsel.
In ekstra faktor foar it ferminderjen fan hertslach kin kompresje / útwreiding fan 'e longen wêze by in dûk / opstân.
Sa is hertslach by in dûk en wylst op it oerflak direkt relatearre oan arteriële hemodynamyske patroanen.
Finwalfisk
In eardere stúdzje fan 'e biomeganyske eigenskippen en dimensjes fan' e aortyske muorren yn finwalfisken (Balaenoptera physalus) liet sjen dat by dûken mei in hertslach ≤10 beats/min, de aortabôge in reservoir-effekt ymplemintearret (Windkessel effekt), dy't de bloedstream foar lange perioaden behâldt diastolike perioaden* tusken hertbeats en ferminderet pulsaasje fan bloedstream yn 'e stive distale aorta.
Diastole* (diastolike perioade) - de perioade fan ûntspanning fan it hert tusken contractions.
Alle hjirboppe beskreaune hypotezen, teoryen en konklúzjes moatte materieel bewiis hawwe, dat is, yn 'e praktyk befêstige of wjerlein wurde. Mar om dit te dwaan, moatte jo in elektrokardiogram útfiere op in frij bewegende blauwe walfisk. Ienfâldige metoaden sille hjir net wurkje, dus wittenskippers hawwe har eigen apparaat makke foar elektrokardiografy.
In fideo wêryn de ûndersikers koart fertelle oer harren wurk.
It EKG fan 'e walfisk waard opnommen mei in op maat makke EKG-recorder boud yn in spesjale kapsule mei 4 suigbekers. Oerflak EKG elektroden waarden boud yn twa fan 'e suction cups. De ûndersikers namen in boat nei Monterey Bay (Stille Oseaan, by Kalifornje). Doe't wittenskippers einlings in blauwe walfisk moete dy't opkommen wie, hechten se in EKG-recorder oan har lichem (neist de lofterfin). Neffens earder sammele gegevens is dizze walfisk in man op 'e leeftyd fan 15 jier. It is wichtich om te merken dat dit apparaat is net-invasive, dat is, it net nedich de ynfiering fan gjin sensors of elektroden yn 'e hûd fan it bist. Dat is, foar de walfisk is dizze proseduere folslein pynlik en mei minimale stress fan kontakt mei minsken, wat ek ekstreem wichtich is, om't hertslachlêzingen wurde nommen, dy't ferfoarme wurde kinne troch stress. It resultaat wie in 8.5-oere EKG-opname wêrfan de wittenskippers in hertslachprofyl koenen bouwe (ôfbylding hjirûnder).
Ofbylding #1: Blauwe walfisk hertslachprofyl.
De EKG-golffoarm wie gelyk oan dy opnommen yn finzene lytse walfisken mei itselde apparaat. It foeragedrach fan 'e walfisk wie frij normaal foar syn soarte: dûke foar 16.5 minuten nei in djipte fan 184 m en oerflak-yntervallen fan 1 oant 4 minuten.
It hertslachprofyl, yn oerienstimming mei de kardiovaskulêre reaksje op 'e dûk, liet sjen dat hertsraten tusken 4 en 8 beats per minuut oerhearske yn' e legere faze fan foragingdûken, nettsjinsteande dûktiid of maksimale djipte. Dûkhertslach (berekkene oer de hiele dûkdoer) en minimale instantane dûkhertslach fermindere mei dûkdoer, wylst postdive maksimale oerflakhertslach tanommen mei dûkdoer. Dat is, hoe langer de walfisk ûnder wetter wie, hoe stadiger it hert sloech by de dûk en hoe flugger nei de opstân.
Op syn beurt sizze allometryske fergelikingen foar sûchdieren dat in walfisk mei in gewicht fan 70000 kg in hert hat mei in gewicht fan 319 kg, en syn slagvolume (it folume fan bloed útstutsen per beat) is sawat 80 l, dêrom moat de rêstende hertslach 15 beats / wêze. min.
Yn 'e legere fazen fan' e dûken wie de instantane hertslach tusken 1/3 en 1/2 fan 'e foarseine rêstende hertslach. De hertslach naam lykwols ta yn 'e opstigingsstadium. By oerflak-yntervallen wiene hertsraten sawat twa kear de foarseine rêsthertslach en rûnen foaral fan 30 oant 37 bpm nei djippe dûken (>125 m djipte) en fan 20 oant 30 bpm nei ûndjippere dûken.
Dizze beoardieling kin oanjaan dat fersnelling fan hertslach needsaaklik is om de winske respiratory gas-útwikseling en reperfúzje (herstel fan bloedstream) fan weefsels tusken djippe dûken te berikken.
Ondjippe, koarte duorjende nachtdûken waarden ferbûn mei rêst en kamen dêrtroch faker foar yn minder aktive steaten. Typyske hertsraten beoardiele tidens in nachtdûk fan 5 minuten (8 beats per minuut) en it byhearrende 2-minuten oerflak-ynterval (25 beats per minute) kinne kombinearje om in hertslach fan sawat 13 beats per minute te resultearjen. Dit figuer, sa't wy kinne sjen, is opmerklik ticht by de rûsde foarsizzingen fan allometryske modellen.
De wittenskippers profilearren doe hertslach, djipte en relatyf longvolumint fan 4 aparte dûken om de potensjele effekten fan fysike aktiviteit en djipte op hertslachregeling te ûndersiikjen.
Ofbylding #2: Hertslach, djipte en relatyf longvolumeprofilen fan 4 aparte dûken.
By it iten fan iten op grutte djipten fiert de walfisk in bepaalde lunge-manoeuvre - hy iepenet de mûle skerp om wetter mei plankton te slikken, en filtert dan it iten út. It waard konstatearre dat de hertslach op it momint fan it slikjen fan wetter 2.5 kear heger is as op it momint fan filtraasje. Dit sprekt direkt oan 'e ôfhinklikens fan hertslach op fysike aktiviteit.
Wat de longen oanbelanget, is har effekt op hertslach tige ûnwierskynlik, om't gjin signifikante feroaringen yn 'e relative longvolumint waarden waarnommen yn' e oanbelangjende dûken.
Boppedat waard yn 'e legere fazen fan ûndjippe dûken in koarte termyn ferheging fan hertslach krekt ferbûn mei feroaringen yn it relative folume fan' e longen en koe wurde feroarsake troch aktivearring fan 'e longstretch-receptor.
Gearfetsjend de waarnimmings beskreaun hjirboppe, wittenskippers kamen ta de konklúzje dat ûnder feeding op grutte djipten is der in koarte-termyn ferheging fan hert rate troch 2.5 kear. De gemiddelde pykhertslach by fiedingslungen wie lykwols noch mar de helte fan 'e foarseine rêstwearde. Dizze gegevens binne yn oerienstimming mei de hypoteze dat de fleksibele aortabôgen fan grutte walfisken in reservoir-effekt útoefenje tidens de stadige hertslach fan dûken. Dêrnjonken stipe it berik fan hegere hertsraten yn 'e post-dûkperioade de hypoteze dat aorta-impedânsje en kardiale wurkdruk wurde fermindere tidens it oerflak-ynterval troch destruktive ynterferinsje fan útgeande en reflektearre drukwellen yn' e aorta.
De slimme bradycardia waarnommen troch de ûndersikers kin neamd wurde in ûnferwachte resultaat fan 'e stúdzje, sjoen de kolossale útjeften fan enerzjy troch de walfisk op' e lunge manoeuvre wylst slikken wetter mei plankton. De metabolike kosten fan dit manoeuvre kinne lykwols net oerienkomme mei hertslach of konvektive soerstofferfier, foar in part troch de koarte doer fan fieding en de mooglike werving fan glycolytyske, snelle spierfezels.
Tidens in lunge fersnelle blauwe walfisken nei hege snelheden en absorbearje in folume fan wetter dat grutter wêze kin as har eigen lichem. Wittenskippers hypoteze dat de hege wjerstân en enerzjy dy't nedich binne foar manoeuvre fluch de totale soerstofreserves fan it lichem ôfbrekke, en dêrmei dûktiid beheine. De meganyske krêft dy't nedich is om grutte folumes wetter op te nimmen, sil wierskynlik de aerobyske metabolike krêft folle grutter wêze. Dat is wêrom, yn sokke manoeuvres, de hertslach ferhege, mar foar in hiel koarte tiid.
Foar in mear detaillearre kunde mei de nuânses fan 'e stúdzje, advisearje ik om te sjen .
Epilogue
Ien fan 'e wichtichste befinings is dat blauwe walfisken hast maksimale hertsraten fereaskje foar gasútwikseling en reperfúzje tidens koarte oerflak-yntervallen, nettsjinsteande de aard fan bloed- en spiersoerstofútputting by dûken. As wy beskôgje dat gruttere blauwe walfisken mear arbeid moatte ynvestearje oer in koartere perioade fan tiid om iten te krijen (yn oerienstimming mei allometryske hypotezen), dan steane se ûnûntkomber foar ferskate fysiologyske beheiningen sawol tidens it dûkjen as yn it oerflak ynterval. Dit betsjut dat de grutte fan har lichem evolúsjonêr beheind is, om't as it grutter wie, it proses fan it krijen fan iten tige kostber wêze soe en net kompensearre wurde soe troch it ûntfongen iten. De ûndersikers sels leauwe dat it hert fan 'e blauwe walfisk oan' e limyt fan syn mooglikheden wurket.
Yn 'e takomst planje wittenskippers de mooglikheden fan har apparaat út te wreidzjen, ynklusyf it tafoegjen fan in accelerometer om it effekt fan ferskate fysike aktiviteiten op hertslach better te begripen. Se binne ek fan plan om har ECG-sensor te brûken op oare marine libben.
Lykas dizze stúdzje lit sjen, is it net maklik om it grutste skepsel te wêzen mei it grutste hert. Lykwols, nettsjinsteande de grutte fan 'e marinebewenners, hokker dieet se har hâlde, moatte wy begripe dat de wetterkolom, dy't troch minsken brûkt wurdt foar fiskerij, winning en ferfier, har thús bliuwt. Wy binne allinnich gasten, en dêrom moatte wy gedrage neffens.
Freed off-top:
Seldsume bylden fan in blauwe walfisk dy't de kapasiteit fan syn mûle demonstrearje.
In oare reus fan 'e see is de spermwalfisk. Yn dizze fideo, wittenskippers mei help fan in op ôfstân bestjoerde ROV Hercules filme in nijsgjirrige sperma walfisk op in djipte fan 598 meter.
Tank foar it sjen, bliuw nijsgjirrich en in geweldich wykein allegear! 🙂
Tankewol foar it bliuwen by ús. Hâld jo fan ús artikels? Wolle jo mear ynteressante ynhâld sjen? Stypje ús troch in bestelling te pleatsen of oan te befeljen oan freonen, , 30% koarting foar Habr-brûkers op in unike analoog fan servers op yngongsnivo, dy't troch ús foar jo útfûn is: (beskikber mei RAID1 en RAID10, oant 24 kearnen en oant 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kear goedkeaper? Allinne hjir yn Nederlân! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fan $99! Lêze oer
Boarne: www.habr.com