Et ass schwéier mat der Ausso ze streiden datt d'Natur déi liewegst Phantasie huet. Jiddereen vun de Vertrieder vun der Flora a Fauna huet seng eege eenzegaarteg, an heiansdo souguer komesch, Fonctiounen, déi dacks net an eise Käpp passen. Huelt, zum Beispill, déi selwecht Mantis Krab. Dëst predatorescht Kreatur ass fäeg en Affer oder Täter mat senge mächtege Klauen mat enger Geschwindegkeet vun 83 km/h z'attackéieren, an hire visuelle System ass ee vun de komplexsten, déi jeemools vu Mënschen studéiert goufen. Mantis Kriibsen, obwuel hefteg, sinn net besonnesch grouss - bis zu 35 cm laang. De gréissten Awunner vun de Mier an Ozeanen, wéi och de Planéit am Allgemengen, ass de bloe Wal. D'Längt vun dësem Mamendéieren ka méi wéi 30 Meter erreechen a Gewiicht 150 Tonnen. Trotz hirer beandrockender Gréisst kënne Blowale kaum formidabel Jeeër genannt ginn, well ... si léiwer Plankton.
D'Anatomie vu bloe Wale war ëmmer interessant fir Wëssenschaftler, déi besser wëlle verstoen, wéi sou e risegen Organismus an d'Organer an deem funktionnéieren. Trotz der Tatsaach, datt mir iwwer d'Existenz vu bloe Wale fir e puer honnert Joer bekannt hunn (zënter 1694, fir méi präzis ze sinn), hunn dës Risen net all hir Geheimnisser opgedeckt. Haut wäerte mir eng Etude kucken, an där eng Grupp vu Wëssenschaftler vun der Stanford University en Apparat entwéckelt huet, deen benotzt gouf fir déi éischt Opzeechnunge vum Häerzschlag vun engem bloe Wal ze kréien. Wéi funktionnéiert d'Häerz vum Herrscher vun de Mier, wéi eng Entdeckungen hunn d'Wëssenschaftler gemaach, a firwat kann net en Organismus méi grouss wéi e bloe Wal existéieren? Mir léieren doriwwer aus dem Rapport vun der Fuerschung Grupp. Gitt.
Fuerschung Held
De Bloe Wal ass dat gréisste Mamendéieren, de gréissten Awunner vun de Mierer an Ozeanen, dat gréissten Déier, de gréisste Wal. Wat kann ech soen, de bloe Wal ass wierklech dee Beschten a punkto Dimensiounen - Längt ass 33 Meter a Gewiicht ass 150 Tonnen. D'Zuelen sinn ongeféier, awer net manner beandrockend.
Och de Kapp vun dësem Ris verdéngt eng separat Linn am Guinness Buch vun Records, well et ronn 27% vun der Gesamtlängt vum Kierper besetzt. Ausserdeem sinn d'Ae vu bloe Walen zimlech kleng, net méi grouss wéi eng Grapefruit. Wann et schwéier ass fir Iech d'Ae vun engem Wal ze gesinn, da mierkt Dir direkt de Mond. De Mond vun engem bloe Wal kann bis zu 100 Leit halen (e grujheleg Beispill, awer blo Wale iessen d'Leit net, op d'mannst net virsiichteg). Déi grouss Gréisst vum Mond ass wéinst gastronomesche Virléiften: Walen iessen Plankton, schlucken rieseg Volumen Waasser, dat dann duerch e Filterapparat erausgeet, a filtert d'Liewensmëttel. Ënner zimlech gënschteg Ëmstänn verbraucht de Bloe Wal ongeféier 6 Tonne Plankton pro Dag.
Eng aner wichteg Feature vu bloe Walen ass hir Lunge. Si kënnen den Otem fir 1 Stonn halen an tauchen an Déiften vu bis zu 100 m. Awer, wéi aner Marine Mamendéieren, kommen blo Wale periodesch op d'Uewerfläch vum Waasser eraus fir ze otmen. Wann Walen op d'Uewerfläch vum Waasser eropgeet, benotze se e Blowhole, en Otemloch aus zwee groussen Ëffnungen (Nostrillen) um Réck vun hirem Kapp. D’Ausatmung vun engem Wal duerch säi Blowhole gëtt dacks vun engem vertikale Sprangbuer vu Waasser bis zu 10 m héich begleet, wann een d’Charakteristiken vum Liewensraum vun de Wale berécksiichtegt, funktionnéieren hir Longe vill méi effizient wéi eis – d’Lunge vun engem Wal absorbéieren 80-90% vun Sauerstoff, an eis nëmmen ongeféier 15%. De Volume vun de Lunge ass ongeféier 3 dausend Liter, awer bei Mënschen variéiert dës Figur ongeféier 3-6 Liter.
Model vun engem bloe Wal Häerz an engem Musée zu New Bedford (USA).
Den Zirkulatiounssystem vum Bloe Wal ass och voller Rekordparameter. Zum Beispill sinn hir Schëffer einfach enorm, eleng den Duerchmiesser vun der Aorta ass ongeféier 40 cm.D'Häerz vu bloe Wale gëtt als dat gréissten Häerz vun der Welt ugesinn a waacht ongeféier eng Tonn. Mat esou engem groussen Häerz huet de Wal vill Blutt - méi wéi 8000 Liter bei engem Erwuessene.
An elo komme mir glat an d'Essenz vun der Etude selwer. D'Häerz vum bloe Wal ass grouss, wéi mir scho verstanen hunn, awer et klappt zimlech lues. Virdru gouf gegleeft datt de Puls ongeféier 5-10 Beats pro Minute war, an seltenen Fäll bis zu 20. Awer bis elo huet kee genee Miessunge gemaach.
Wëssenschaftler vun der Stanford University soen datt d'Skala vu grousser Wichtegkeet an der Biologie ass, besonnesch wann et drëm geet fir d'funktionell Feature vun den Organer vu Liewewiesen ze bestëmmen. D'Studie vu verschiddene Kreaturen, vu Mais bis Wale, erlaabt eis d'Gréisstgrenzen ze bestëmmen déi e liewegen Organismus net iwwerschreiden kann. An d'Häerz an d'Kardiovaskulär System am Allgemengen si wichteg Attributer vun esou Studien.
Bei Marine Mamendéieren, deenen hir Physiologie komplett un hire Liewensstil ugepasst ass, spillen Adaptatiounen, déi mam Tauchen an den Atem halen, eng wichteg Roll. Et gouf fonnt datt vill vun dëse Kreaturen Häerzfrequenzen hunn, déi op Niveauen ënner hirem Reschtzoustand falen während engem Tauchen. An op d'Uewerfläch geklommen ass, gëtt d'Häerzfrequenz méi séier.
Eng méi niddereg Häerzfrequenz beim Tauchen ass noutwendeg fir den Taux vun der Sauerstoffversuergung un Stoffer an Zellen ze reduzéieren, doduerch de Prozess vun der Ausarmung vun Sauerstoffreserven am Blutt ze verlangsamen an de Sauerstoffverbrauch vum Häerz selwer ze reduzéieren.
Et gëtt hypothetiséiert datt d'Ausübung (dh erhéicht kierperlech Aktivitéit) d'Tauchreaktioun moduléiert an d'Herzfrequenz während engem Tauche erhéicht. Dës Hypothese ass besonnesch wichteg fir d'Studie vu bloe Walen, well wéinst der spezieller Ernierungsmethod (e plötzlechen Ausfall fir Waasser ze schlucken), sollt de Stoffwechsel, an der Theorie, d'Basiswäerter (Reschtstand) iwwerschreiden. 50 mol. Et gëtt ugeholl, datt sou lunges Sauerstoffverschmotzung beschleunegen, sou datt d'Dauer vum Tauche reduzéiert gëtt.
Déi verstäerkte Häerzfrequenz a verstäerkten Iwwerdroung vu Sauerstoff aus dem Blutt an d'Muskelen während engem Lunge kënnen eng wichteg Roll spillen wéinst de metabolesche Käschte vun esou kierperlecher Aktivitéit. Zousätzlech ass et derwäert déi niddreg Konzentratioun ze berücksichtegen myoglobin* (Mb) bei bloe Walen (5-10 Mol méi niddereg wéi an anere Marine Mamendéieren: 0.8 g Mb pro 100 g-1 Muskel bei bloe Walen an 1.8-10 g Mb an anere Marine Mamendéieren.
Myoglobin* - Sauerstoffbindende Protein vu Skelettmuskelen a Herzmuskelen.
Als Schlussfolgerung, kierperlech Aktivitéit, Tauchdéift a volitional Kontroll änneren Häerzgeschwindegkeet beim Tauchen duerch den autonomen Nervensystem.
En zousätzleche Faktor fir d'Häerzfrequenz ze reduzéieren kann Kompressioun / Expansioun vun de Lunge wärend engem Tauchen / Opstig sinn.
Also ass d'Häerzfrequenz während engem Tauchen a wärend op der Uewerfläch direkt mat arteriellen hemodynamesche Mustere verbonnen.
Finwal
Eng fréier Studie vun de biomechaneschen Eegeschaften an Dimensiounen vun den Aortemaueren bei Finwalen (Balaenoptera physalus) huet gewisen datt beim Tauchen bei enger Häerzfrequenz ≤10 Schlag/min den Aortabogen e Reservoireffekt implementéiert (Windkessel Effekt), wat de Bluttfluss fir laang Perioden behält diastolesch Perioden* tëscht Häerzschlag a reduzéiert Pulsatioun vum Bluttfluss an déi steif distal Aorta.
Diastole* (diastolesch Period) - d'Period vun der Entspanung vum Häerz tëscht Kontraktioune.
All déi uewe beschriwwen Hypothesen, Theorien a Conclusiounen mussen materiell Beweiser hunn, dat heescht, an der Praxis bestätegt oder refuséiert ginn. Awer fir dëst ze maachen, musst Dir en Elektrokardiogramm op engem fräi bewegende bloe Wal maachen. Einfach Methoden wäerten net hei funktionnéieren, sou datt d'Wëssenschaftler hiren eegene Apparat fir Elektrokardiographie erstallt hunn.
E Video an deem d'Fuerscher kuerz iwwer hir Aarbecht schwätzen.
Den ECG vum Wal gouf opgeholl mat engem personaliséierten ECG-Recorder, deen an eng speziell Kapsel mat 4 Saugbecher agebaut ass. Surface ECG Elektroden goufen an zwee vun den Saugbecher gebaut. D'Fuerscher hunn e Boot op d'Monterey Bay (Pazifik Ozean, bei Kalifornien) geholl. Wéi d'Wëssenschaftler endlech e bloe Wal begéint hunn, deen opgedaucht war, hunn se en ECG-Recorder u säi Kierper (nieft senger lénkser Fin) befestegt. No virdru gesammelten Donnéeën ass dëse Wal e Mann am Alter vu 15 Joer. Et ass wichteg ze notéieren datt dësen Apparat net-invasiv ass, dat heescht, et erfuerdert keng Sensoren oder Elektroden an d'Haut vum Déier. Dat ass, fir de Wal ass dës Prozedur komplett schmerzlos a mat minimalem Stress vum Kontakt mat Leit, wat och extrem wichteg ass, well d'Häerzschlagmessungen gemaach ginn, déi duerch Stress verzerrt kënne ginn. D'Resultat war eng 8.5-Stonn ECG Opnam, aus deem d'Wëssenschaftler en Häerzfrequenzprofil konnten bauen (Bild hei ënnen).
Bild #1: Blue Whale Häerzfrequenz Profil.
D'EKG-Welleform war ähnlech wéi déi, déi a gefaange klenge Walen opgeholl gouf mat deemselwechten Apparat. Dem Wal säi Fudderverhalen war ganz normal fir seng Aart: Tauchen fir 16.5 Minutten op eng Déift vun 184 m an Uewerfläch Intervalle vun 1 bis 4 Minutten.
Den Häerzgeschwindegkeetsprofil, konsequent mat der kardiovaskulärer Äntwert op den Tauch, huet gewisen datt d'Herzraten tëscht 4 an 8 Beats pro Minute während der ënneschter Phase vu Fuddertaucher dominéiert hunn, onofhängeg vun der Tauchdauer oder der maximaler Déift. Taucherhäerzgeschwindegkeet (berechent iwwer déi ganz Tauchdauer) a minimale momentan Tauchhäerzfrequenz si mat Tauchdauer erofgaang, wärend de maximalen Uewerflächenhäerzgeschwindegkeet nom Tauche mat der Tauchdauer eropgaang ass. Dat heescht, wat méi laang de Wal ënner Waasser war, dest méi lues den Häerzschlag beim Tauchen a wat méi séier nom Opstieg.
Am Tour, allometresch Equatioune fir Mamendéieren soen datt e Wal mat engem Gewiicht vu 70000 kg en Häerz huet mat engem Gewiicht vun 319 kg, a säi Schlagvolumen (de Volume vum Blutt pro Schlag ausgestouss) ass ongeféier 80 l, dofir sollt de Rescht Häerzfrequenz 15 Beats sinn / min.
Wärend den ënneschten Phasen vun den Tauchen war den momentanen Häerzfrequenz tëscht 1/3 an 1/2 vun der virausgesoter Rouherzfrequenz. Wéi och ëmmer, d'Häerzfrequenz ass während der Opstigsstadium eropgaang. Bei Uewerflächenintervaller waren d'Häerzfrequenzen ongeféier zweemol déi virausgesot Rouhäerzfrequenz a variéiere virun allem vun 30 bis 37 bpm no déif Taucher (> 125 m Déift) a vun 20 bis 30 bpm no méi flaach Taucher.
Dës Beobachtung kann uginn datt d'Beschleunegung vun der Häerzgeschwindegkeet néideg ass fir de gewënschten Atmungsgasaustausch a Reperfusioun (Restauratioun vum Bluttfluss) vu Stoffer tëscht déif Taucher z'erreechen.
Flaach, kuerz-Dauer Nuetstauche ware mat Rescht assoziéiert a waren dofir méi heefeg a manner aktive Staaten. Typesch Häerzfrequenzen, déi während engem 5-Minute Nuetstauch observéiert ginn (8 Beats pro Minute) an de begleetende 2-Minute Uewerflächenintervall (25 Beats pro Minute) kënne kombinéiere fir zu engem Häerzfrequenz vun ongeféier 13 Beats pro Minute ze resultéieren. Dës Figur, wéi mir kënne gesinn, ass bemierkenswäert no bei de geschätzte Prognosen vun allometresche Modeller.
D'Wëssenschaftler hunn dunn d'Häerzgeschwindegkeet, d'Tiefe a de relativen Lungevolumen vu 4 getrennten Taucher profiléiert fir d'potenziell Effekter vun der kierperlecher Aktivitéit an d'Tiefe op d'Häerzfrequenzreguléierung z'ënnersichen.
Bild #2: Häerzgeschwindegkeet, Tiefe a relativen Lungevolumenprofile vu 4 getrennten Taucher.
Wann Dir Liewensmëttel a grousser Déift iessen, mécht de Wal e gewësse Lungemanöver - et mécht de Mond schaarf op fir Waasser mat Plankton ze schlucken, a filtert dann d'Liewensmëttel. Et gouf beobachtet datt d'Häerzfrequenz am Moment vum Waasser drénkt 2.5 Mol méi héich ass wéi am Moment vun der Filtratioun. Dëst schwätzt direkt mat der Ofhängegkeet vum Häerzfrequenz op kierperlech Aktivitéit.
Wat d'Lunge ugeet, ass hiren Effekt op d'Häerzgeschwindegkeet extrem onwahrscheinlech, well keng bedeitend Verännerungen am relativen Lungevolumen während de betreffend Taucher observéiert goufen.
Ausserdeem, an den ënneschten Phasen vu flaache Tauchen, ass eng kuerzfristeg Erhéijung vun der Häerzgeschwindegkeet präzis mat Verännerungen am relativen Volumen vun de Lunge verbonnen a konnt duerch d'Aktivatioun vum Lungestreckenrezeptor verursaacht ginn.
Zesummefaassend déi uewe beschriwwen Observatioune sinn d'Wëssenschaftler zu der Conclusioun komm, datt während der Ernierung op grouss Déiften eng kuerzfristeg Erhéijung vun der Häerzfrequenz ëm 2.5 Mol ass. Wéi och ëmmer, den duerchschnëttleche Peak-Häerzfrequenz wärend der Ernärungslunge war nach ëmmer nëmmen d'Halschent vum virausgesote Reschtwäert. Dës Donnéeë sinn konsequent mat der Hypothese datt déi flexibel Aortenbéi vu grousse Walen e Reservoireffekt während der lueser Häerzfrequenz vum Tauchen ausüben. Zousätzlech huet d'Band vu méi héijen Häerzfrequenz während der Post-Dive-Period d'Hypothese ënnerstëtzt datt d'Aortaimpedanz an d'Herzwierkbelaaschtung während dem Uewerflächeintervall reduzéiert ginn wéinst zerstéierender Interferenz vun ausgaangenen a reflektéierten Drockwellen an der Aorta.
Déi schwéier Bradykardie, déi vun de Fuerscher observéiert gëtt, kann en onerwaart Resultat vun der Studie genannt ginn, well d'Kolossal Ausgaben vun Energie vum Wal op de Lungemanöver beim Waasser mat Plankton schlucken. Wéi och ëmmer, d'metabolesch Käschte vun dësem Manöver kënnen net mat Häerzgeschwindegkeet oder konvektiv Sauerstofftransport passen, deelweis wéinst der kuerzer Dauer vun der Ernierung an der méiglecher Rekrutéierung vu glycolyteschen, séier zéien Muskelfasern.
Wärend engem Lunge beschleunegen d'Bluewalen op héich Geschwindegkeet an absorbéieren e Volume vu Waasser dat méi grouss ka sinn wéi hiren eegene Kierper. D'Wëssenschaftler hypothetiséieren datt déi héich Resistenz an d'Energie, déi fir de Manöver erfuerderlech ass, séier d'Gesamt Sauerstoffreserven vum Kierper ausschalten, an doduerch d'Tauchzäit limitéiert. Déi mechanesch Kraaft erfuerderlech fir grouss Volumen Waasser ze absorbéieren ass méiglecherweis d'aerobe metabolesch Kraaft wäit iwwerschreiden. Dofir ass d'Häerzfrequenz während sou Manöver erhéicht, awer fir eng ganz kuerz Zäit.
Fir e méi detailléierte Verständnis vun den Nuancen vun der Studie, ech recommandéieren e Bléck op .
Epilogue
Ee vun de wichtegsten Erkenntnisser ass datt blo Wale bal maximal Häerzgeschwindegkeet fir Gasaustausch a Reperfusioun während kuerzen Uewerflächeintervaller erfuerderen, onofhängeg vun der Natur vum Blutt a Muskel Sauerstoffverarmung während Tauchen. Wa mir berücksichtegen datt méi grouss blo Wale méi Aarbecht iwwer eng méi kuerz Zäit investéiere mussen fir Liewensmëttel ze kréien (am Aklang mat allometreschen Hypothesen), da stellen se zwangsleefeg verschidde physiologesch Aschränkungen souwuel während dem Tauche wéi och während dem Uewerflächenintervall. Dëst bedeit datt evolutiv d'Gréisst vun hirem Kierper limitéiert ass, well wann se méi grouss wier, de Prozess fir d'Iessen ze kréien wier ganz deier a géif net duerch d'Iessen kompenséiert ginn. D'Fuerscher selwer gleewen datt d'Häerz vum bloe Wal un der Grenz vu senge Fäegkeeten funktionnéiert.
An Zukunft plangen d'Wëssenschaftler d'Fäegkeeten vun hirem Apparat auszebauen, och en Accelerometer bäizefügen fir den Effekt vu verschiddene kierperlechen Aktivitéiten op d'Häerzfrequenz besser ze verstoen. Si plangen och hiren ECG Sensor op aner Marine Liewen ze benotzen.
Wéi dës Etude weist, ass déi gréisste Kreatur mat dem gréissten Häerz net einfach. Wéi och ëmmer, egal wéi d'Gréisst vun de Marinebewunner, egal wéi eng Diät si halen, musse mir verstoen datt d'Waasserkolonn, déi vu Mënsche fir Fëscherei, Extraktioun an Transport benotzt gëtt, hir Heem bleift. Mir sinn nëmmen Gäscht, an dofir musse mir deementspriechend behuelen.
Freideg off-top:
Selten Footage vun engem bloe Wal weist d'Kapazitéit vu sengem Mond.
En anere Ris vun de Mierer ass de Spermwal. An dësem Video hunn d'Wëssenschaftler mat engem fernsteuerten ROV Hercules e virwëtzeg Spermwal op enger Déift vu 598 Meter gefilmt.
Merci fir d'Liesen, bleift virwëtzeg a wënschen e schéine Weekend Kärelen! 🙂
Merci datt Dir bei eis bleift. Hutt Dir eis Artikelen gär? Wëllt Dir méi interessant Inhalt gesinn? Ënnerstëtzt eis andeems Dir eng Bestellung maacht oder Frënn empfeelt, , 30% Remise fir Habr Benotzer op engem eenzegaartegen Analog vun Entry-Level Serveren, dee vun eis fir Iech erfonnt gouf: (verfügbar mat RAID1 an RAID10, bis zu 24 Kären a bis zu 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 Mol méi bëlleg? Nëmmen hei an Holland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - vun $99! Liest iwwer
Source: will.com