Табиғаттың ең жарқын қиялы бар деген тұжырыммен дауласу қиын. Өсімдіктер мен фауна өкілдерінің әрқайсысының біздің басымызға жиі сыймайтын ерекше, кейде тіпті оғаш ерекшеліктері бар. Мысалы, дәл сол манты крабын алайық. Бұл жыртқыш тіршілік иесі өзінің күшті тырнақтарымен 83 км/сағ жылдамдықпен құрбанға немесе қылмыскерге шабуыл жасай алады және олардың көру жүйесі адамдар бұрын-соңды зерттеген ең күрделі жүйелердің бірі болып табылады. Мантис шаяндары, қатыгез болса да, әсіресе үлкен емес - ұзындығы 35 см-ге дейін. Теңіздер мен мұхиттардың, сондай-ақ жалпы планетаның ең үлкен тұрғыны - көк кит. Бұл сүтқоректінің ұзындығы 30 метрден асады, салмағы 150 тоннаға жетеді. Олардың әсерлі мөлшеріне қарамастан, көк киттерді керемет аңшылар деп атауға болмайды, өйткені... олар планктонды жақсы көреді.
Көгілдір киттердің анатомиясы мұндай үлкен ағза мен ондағы органдардың қалай жұмыс істейтінін жақсырақ түсінгісі келетін ғалымдарды әрқашан қызықтырды. Көк киттердің бар екендігі туралы бірнеше жүз жыл бойы (дәлірек айтсақ, 1694 жылдан бері) білгенімізге қарамастан, бұл алыптар олардың барлық құпиясын ашқан жоқ. Бүгін біз Стэнфорд университетінің бір топ ғалымдары көк киттің жүрек соғысының алғашқы жазбаларын алу үшін қолданылған құрылғыны жасаған зерттеуді қарастырамыз. Теңіздер билеушінің жүрегі қалай жұмыс істейді, ғалымдар қандай жаңалықтар ашты және неге көк киттен үлкен организм болмайды? Бұл туралы зерттеу тобының баяндамасынан білеміз. Бар.
Зерттеу қаһарманы
Көк кит – сүтқоректілердің ең ірісі, теңіздер мен мұхиттардың ең ірі тұрғыны, ең ірі жануар, ең үлкен кит. Не айта аламын, көк кит өлшемдері бойынша ең жақсы - ұзындығы 33 метр және салмағы 150 тонна. Сандар шамамен берілген, бірақ әсерлі.
Тіпті бұл алыптың басы Гиннестің рекордтар кітабына бөлек жолға лайық, өйткені ол жалпы дене ұзындығының шамамен 27% алады. Оның үстіне көк киттердің көздері өте кішкентай, грейпфруттан үлкен емес. Егер сізге киттің көзін көру қиын болса, онда сіз бірден ауызды байқайсыз. Көк киттің аузы 100 адамға дейін сыяды (қорқынышты мысал, бірақ көк кит адамдарды жемейді, кем дегенде әдейі емес). Ауыздың үлкен мөлшері гастрономиялық артықшылықтарға байланысты: киттер планктонды жейді, үлкен көлемдегі суды жұтады, содан кейін сүзгі аппараты арқылы тамақты сүзеді. Қолайлы жағдайларда көк кит тәулігіне шамамен 6 тонна планктонды тұтынады.
Көк киттердің тағы бір маңызды ерекшелігі - олардың өкпесі. Олар 1 сағат бойы тыныстарын ұстап, 100 м-ге дейінгі тереңдікке сүңгиді.Бірақ басқа теңіз сүтқоректілері сияқты көк киттер де тыныс алу үшін су бетіне мезгіл-мезгіл шығып тұрады. Киттер су бетіне көтерілгенде, бастарының артқы жағындағы екі үлкен саңылаудан (танаудан) жасалған тыныс алу тесігін пайдаланады. Киттің тыныс алу тесігі арқылы дем шығаруы көбінесе биіктігі 10 м-ге жететін тік су фонтанымен бірге жүреді.Киттердің тіршілік ету ортасының ерекшеліктерін ескере отырып, олардың өкпелері біздікінен әлдеқайда тиімді жұмыс істейді - киттің өкпесі 80-90% сіңіреді. оттегі, ал біздікі тек шамамен 15%. Өкпенің көлемі шамамен 3 мың литрді құрайды, бірақ адамдарда бұл көрсеткіш 3-6 литр шамасында өзгереді.
Нью-Бедфордтағы (АҚШ) мұражайдағы көк кит жүрегінің үлгісі.
Көк киттің қан айналымы жүйесі де рекордтық параметрлерге толы. Мысалы, олардың тамырлары өте үлкен, тек қолқаның диаметрі шамамен 40 см. Көк киттердің жүрегі әлемдегі ең үлкен жүрек болып саналады және салмағы бір тоннаға жуық. Осындай үлкен жүрекпен киттің қаны көп - ересек адамда 8000 литрден асады.
Енді біз зерттеудің мәніне біртіндеп келеміз. Көк киттің жүрегі үлкен, біз бұрыннан түсіндік, бірақ ол өте баяу соғады. Бұрын импульс минутына 5-10 соққы, сирек жағдайларда 20-ға дейін жетеді деп есептелді. Бірақ осы уақытқа дейін ешкім дәл өлшеу жүргізген жоқ.
Стэнфорд университетінің ғалымдары шкаланың биологияда, әсіресе тірі ағзалар мүшелерінің функционалдық ерекшеліктерін анықтауда үлкен маңызы бар екенін айтады. Тышқандардан киттерге дейінгі әртүрлі тіршілік иелерін зерттеу тірі ағзаның асып кете алмайтын өлшем шегін анықтауға мүмкіндік береді. Ал жүрек және жалпы жүрек-тамыр жүйесі мұндай зерттеулердің маңызды атрибуттары болып табылады.
Физиологиясы өмір сүру салтына толығымен бейімделген теңіз сүтқоректілерінде суға түсу және тыныс алумен байланысты бейімделу маңызды рөл атқарады. Бұл тіршілік иелерінің көпшілігінде суға түсу кезінде тыныштық күйінен төмен деңгейге дейін төмендейтін жүрек соғу жиілігі бар екені анықталды. Ал жер бетіне көтерілген кезде жүрек соғу жиілігі жоғарылайды.
Дайвинг кезінде жүрек соғу жылдамдығын төмендету тіндер мен жасушаларға оттегінің жеткізілу жылдамдығын азайту үшін қажет, осылайша қандағы оттегі қорының сарқылу процесін бәсеңдетеді және жүректің өзі оттегін тұтынуды азайтады.
Жаттығу (яғни физикалық белсенділікті арттыру) суға түсу реакциясын модуляциялайды және сүңгу кезінде жүрек соғу жиілігін арттырады деген болжам бар. Бұл гипотеза әсіресе көк киттерді зерттеу үшін өте маңызды, өйткені тамақтандырудың арнайы әдісіне байланысты (суды жұту үшін кенеттен) метаболизм жылдамдығы теорияда негізгі мәндерден (тыныштық күйінен) асуы керек. 50 рет. Мұндай өкпелер оттегінің сарқылуын тездетеді, сондықтан суға түсу ұзақтығын қысқартады деп болжанады.
Жүрек соғу жиілігінің жоғарылауы және қаннан бұлшықетке оттегінің берілуін ұлғайту осындай физикалық белсенділіктің метаболикалық шығындарына байланысты маңызды рөл атқаруы мүмкін. Сонымен қатар, төмен концентрацияны ескерген жөн миоглобин* (Мб) көк киттерде (басқа теңіз сүтқоректілеріне қарағанда 5-10 есе төмен: көк киттерде 0.8 г-100 бұлшықетке 1 г Мб және басқа теңіз сүтқоректілерінде 1.8-10 г Мб.
Миоглобин* - қаңқа бұлшықеттері мен жүрек бұлшықеттерінің оттегімен байланыстыратын ақуызы.
Қорытындылай келе, дене белсенділігі, суға түсу тереңдігі және ерікті бақылау вегетативті жүйке жүйесі арқылы суға түсу кезінде жүрек соғу жиілігін өзгертеді.
Жүрек соғу жиілігін төмендетудің қосымша факторы суға түсу/көтерілу кезінде өкпенің қысылуы/кеңеюі болуы мүмкін.
Осылайша, суға түсу кезінде және жер бетінде болған кезде жүрек соғу жиілігі артериялық гемодинамикалық үлгілерге тікелей байланысты.
Finwal
Финді киттердегі аорта қабырғаларының биомеханикалық қасиеттері мен өлшемдерін алдыңғы зерттеу (Balaenoptera physalus) жүрек соғу жиілігі ≤10 соққы/мин суға түсу кезінде қолқа доғасы резервуарлы әсер ететінін көрсетті (Windkessel әсері), бұл қан ағымын ұзақ уақыт бойы сақтайды диастолалық кезеңдер* жүрек соғуларының арасында және қатты дистальды аортаға қан ағымының пульсациясын азайтады.
Диастола* (диастолалық кезең) – жиырылу арасындағы жүректің босаңсу кезеңі.
Жоғарыда сипатталған барлық гипотезалардың, теориялардың және қорытындылардың заттық дәлелдері болуы, яғни іс жүзінде дәлелденуі немесе жоққа шығарылуы керек. Бірақ бұл үшін еркін қозғалатын көк китте электрокардиограмма жүргізу керек. Мұнда қарапайым әдістер жұмыс істемейді, сондықтан ғалымдар электрокардиографияға арналған өз құрылғысын жасады.
Зерттеушілер өз жұмыстары туралы қысқаша әңгімелейтін бейне.
Киттің ЭКГ-сы 4 сорғышы бар арнайы капсулаға салынған тапсырыс бойынша жасалған ЭКГ-тіркегіш арқылы жазылды. Беттік ЭКГ электродтары екі сорғыш шыныаяққа салынған. Зерттеушілер қайықпен Монтерей шығанағына (Тынық мұхиты, Калифорния маңында) барды. Ғалымдар су бетіне шыққан көк китті кездестіргенде, оның денесіне (оның сол жақ қанатының қасында) ЭКГ тіркегішін бекітті. Бұрын жиналған деректерге сәйкес, бұл кит 15 жаста еркек болып табылады. Бұл құрылғының инвазивті емес екенін, яғни жануардың терісіне ешқандай сенсорларды немесе электродтарды енгізуді қажет етпейтінін атап өткен жөн. Яғни, кит үшін бұл процедура толығымен ауыртпалықсыз және адамдармен байланыста ең аз күйзеліспен жүзеге асырылады, бұл стресске байланысты бұрмалануы мүмкін жүрек соғу жиілігінің көрсеткіштері қабылданатынын ескере отырып, өте маңызды. Нәтижесінде ғалымдар жүрек соғу жиілігі профилін құра алатын 8.5 сағаттық ЭКГ жазбасы болды (төмендегі сурет).
№1 сурет: көк киттің жүрек соғу жиілігі профилі.
ЭКГ толқын пішіні бірдей құрылғыны пайдаланып ұсталған кішкентай киттерде жазылғанға ұқсас болды. Киттің қоректену мінез-құлқы оның түрлері үшін қалыпты болды: 16.5 минут 184 м тереңдікке сүңгу және жер бетіндегі интервалдар 1-ден 4 минутқа дейін.
Жүрек соғу жиілігінің профилі сүңгуге жүрек-қантамырлық реакцияға сәйкес, сүңгуір ұзақтығына немесе максималды тереңдікке қарамастан, қоректік сүңгуірлердің төменгі фазасында минутына 4 пен 8 соққы арасындағы жүрек соғу жиілігі басым болатынын көрсетті. Сүңгуірдегі жүрек соғу жиілігі (барлық сүңгуір ұзақтығы бойынша есептелген) және ең төменгі лездік сүңгуір жүрек соғу жиілігі сүңгуір ұзақтығына қарай төмендеді, ал сүңгуірден кейінгі максималды беттік жүрек соғу жылдамдығы сүңгу ұзақтығына қарай артады. Яғни, кит су астында неғұрлым ұзақ болса, сүңгу кезінде жүрегі соғұрлым баяу соғады, ал көтерілгеннен кейін соғұрлым тезірек соғады.
Өз кезегінде, сүтқоректілерге арналған аллометриялық теңдеулер салмағы 70000 319 кг киттің салмағы 80 кг жүрекке ие және оның инсульт көлемі (бір соғу кезінде шығарылатын қан көлемі) шамамен 15 л құрайды, сондықтан тыныштықтағы жүрек соғу жиілігі XNUMX соққы// болуы керек. мин.
Сүңгудің төменгі фазаларында лезде жүрек соғу жиілігі болжамды тыныштықтағы жүрек соғу жиілігінің 1/3 және 1/2 арасында болды. Алайда, көтерілу кезеңінде жүрек соғу жиілігі жоғарылады. Жер бетіндегі аралықтарда жүрек соғу жиілігі болжанған тыныштықтағы жүрек соғу жиілігінен шамамен екі есе болды және негізінен терең сүңгулерден кейін (>30 м тереңдікте) 37-дан 125 соққы/минутқа дейін және таязырақ сүңгулерден кейін 20-дан 30 соққы/минутқа дейін ауытқиды.
Бұл бақылау терең сүңгуірлер арасында қажетті тыныс алу газ алмасуына және тіндердің реперфузиясына (қан ағынын қалпына келтіру) қол жеткізу үшін жүрек соғу жиілігін жеделдету қажет екенін көрсетуі мүмкін.
Таяз, қысқа мерзімді түнгі сүңгуірлер демалумен байланысты болды, сондықтан белсенді емес күйлерде жиі кездеседі. 5 минуттық түнгі сүңгуір (минутына 8 рет) және ілеспе 2 минуттық беттік интервал (минутына 25 соққы) кезінде байқалатын әдеттегі жүрек соғу жиілігі минутына шамамен 13 соққыға әкелуі мүмкін. Бұл көрсеткіш, біз көріп отырғанымыздай, аллометриялық модельдердің болжамды болжамдарына өте жақын.
Содан кейін ғалымдар дене белсенділігі мен тереңдіктің жүрек соғу жиілігін реттеуге ықтимал әсерін зерттеу үшін 4 бөлек сүңгуірден жүрек соғу жиілігін, тереңдігін және салыстырмалы өкпе көлемін профильдеді.
№2 сурет: 4 жеке сүңгуірдің жүрек соғу жиілігі, тереңдігі және салыстырмалы өкпе көлемі профильдері.
Тамақты үлкен тереңдікте жегенде, кит белгілі бір маневр жасайды - планктонмен суды жұту үшін аузын күрт ашады, содан кейін тағамды сүзеді. Суды жұтқан кездегі жүрек соғысы фильтрация сәтіне қарағанда 2.5 есе жоғары екені байқалды. Бұл жүрек соғу жиілігінің физикалық белсенділікке тәуелділігі туралы тікелей айтады.
Өкпеге келетін болсақ, олардың жүрек соғу жиілігіне әсері өте екіталай, өйткені қарастырылып отырған сүңгуірлер кезінде салыстырмалы өкпе көлемінде айтарлықтай өзгерістер байқалған жоқ.
Сонымен қатар, таяз суға түсудің төменгі фазаларында жүрек соғу жиілігінің қысқа мерзімді жоғарылауы өкпенің салыстырмалы көлемінің өзгеруімен дәл байланысты болды және өкпенің созылу рецепторының белсендірілуінен туындауы мүмкін.
Жоғарыда сипатталған бақылауларды қорытындылай келе, ғалымдар үлкен тереңдікте азықтандыру кезінде жүрек соғу жиілігінің қысқа мерзімді 2.5 есе жоғарылауы бар деген қорытындыға келді. Дегенмен, өкпені тамақтандыру кезіндегі жүрек соғу жылдамдығының орташа шыңы әлі де болжамды тыныштық мәнінің жартысы ғана болды. Бұл деректер үлкен киттердің икемді қолқа доғалары суға баяу жүрек соғу жылдамдығы кезінде резервуарлық әсер етеді деген гипотезамен сәйкес келеді. Сонымен қатар, суға түсуден кейінгі кезеңдегі жоғары жүрек соғу жиілігі диапазоны аортадағы шығатын және шағылысқан қысым толқындарының деструктивті кедергілерінен беттік интервал кезінде қолқа кедергісі мен жүрек жұмыс жүктемесі төмендейді деген гипотезаны қолдады.
Зерттеушілер байқаған ауыр брадикардияны зерттеудің күтпеген нәтижесі деп атауға болады, өйткені планктонмен суды жұту кезінде киттің маневр жасау кезіндегі орасан зор энергия шығыны. Дегенмен, бұл маневрдің метаболикалық құны жүрек соғу жылдамдығына немесе оттегінің конвективті тасымалдануына сәйкес келмеуі мүмкін, бұл ішінара тамақтандырудың қысқа ұзақтығына және гликолитикалық, тез бұралатын бұлшықет талшықтарын тартуға байланысты.
Жеңілу кезінде көк киттер жоғары жылдамдыққа жетеді және өз денесінен үлкен болуы мүмкін су көлемін сіңіреді. Ғалымдар маневр жасау үшін қажетті жоғары қарсылық пен энергия дененің жалпы оттегі қорын тез таустырып, суға түсу уақытын шектейді деп болжайды. Үлкен көлемдегі суды сіңіру үшін қажет механикалық күш аэробтық метаболикалық күштен әлдеқайда жоғары болуы мүмкін. Сондықтан мұндай маневрлер кезінде жүрек соғу жиілігі жоғарылады, бірақ өте қысқа уақытқа.
Зерттеудің нюанстарымен толығырақ танысу үшін мен қарауды ұсынамын .
Эпилогия
Ең маңызды нәтижелердің бірі - көк киттердің суға түсу кезінде қан мен бұлшықет оттегінің азаюының сипатына қарамастан, қысқа беттік интервалдар кезінде газ алмасу және реперфузия үшін максималды жүрек соғу жиілігін қажет етеді. Егер үлкенірек көк киттердің азық-түлік алу үшін (аллометриялық гипотезаларға сәйкес) қысқа уақыт ішінде көбірек жұмыс күшін салуы керек екенін ескерсек, онда олар суға түсу кезінде де, жер бетіндегі интервал кезінде де сөзсіз бірнеше физиологиялық шектеулерге тап болады. Бұл олардың денесінің мөлшері эволюциялық тұрғыдан шектеулі екенін білдіреді, өйткені егер ол үлкенірек болса, азық-түлік алу процесі өте қымбатқа түседі және алынған тағаммен өтелмейді. Зерттеушілердің өздері көк киттің жүрегі өз мүмкіндіктерінің шегінде жұмыс істейді деп есептейді.
Болашақта ғалымдар әртүрлі физикалық жаттығулардың жүрек соғу жиілігіне әсерін жақсырақ түсіну үшін акселерометрді қосуды қоса алғанда, құрылғыларының мүмкіндіктерін кеңейтуді жоспарлап отыр. Олар сондай-ақ ЭКГ сенсорын басқа теңіз өмірінде қолдануды жоспарлап отыр.
Бұл зерттеу көрсеткендей, ең үлкен жүрегі бар ең үлкен тіршілік иесі болу оңай емес. Дегенмен, теңіз тұрғындарының көлемі қандай болса да, олар қандай диетаны ұстанса да, адамдар балық аулау, өндіру және тасымалдау үшін пайдаланатын су бағанасы олардың үйі болып қала беретінін түсінуіміз керек. Біз тек қонақпыз, сондықтан өзімізді соған сай ұстауымыз керек.
Жұмадан тыс:
Ауызының сыйымдылығын көрсететін көк киттің сирек кадрлары.
Теңіздердің тағы бір алыбы – ұрық кит. Бұл бейнеде ғалымдар қашықтан басқарылатын ROV Hercules көмегімен 598 метр тереңдікте қызық китті түсірді.
Қарағаныңызға рахмет, қызықты болыңыз және баршаңызға демалыс күндеріңіз жақсы өтсін! 🙂
Бізбен бірге болғандарыңызға рахмет. Сізге біздің мақалалар ұнайды ма? Қызықты мазмұнды көргіңіз келе ме? Тапсырыс беру немесе достарыңызға ұсыну арқылы бізге қолдау көрсетіңіз, , Habr пайдаланушылары үшін біз сіз үшін ойлап тапқан бастапқы деңгейдегі серверлердің бірегей аналогына 30% жеңілдік: (RAID1 және RAID10, 24 ядроға дейін және 40 ГБ DDR4 дейін қол жетімді).
Dell R730xd 2 есе арзан ба? Тек осында Нидерландыда! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 ГГц 6C 128 ГБ DDR3 2x960 ГБ SSD 1 Гбит/с 100 ТБ - 99 доллардан бастап! туралы оқыңыз
Ақпарат көзі: www.habr.com