Është e vështirë të mos pajtohesh me pohimin se natyra ka imagjinatën më të ndritshme. Çdo përfaqësues i florës dhe faunës ka veçoritë e tij unike, shpeshherë edhe të çuditshme, që shpesh nuk i kuptojmë. Merrni si shembull rakun e krimbës. Ky krijesë shkatërruese ka aftësinë të sulmojë viktimën ose armikun e tij me pincat e tij të fuqishme me shpejtësi 83 km/h, ndërsa sistemi i tij vizual është një nga më të komplikuarit që njeriut i kanë studiuar ndonjëherë. Rakot e krimbës, ndonëse të egër, nuk janë shumë të mëdhenj — deri në 35 cm gjatësi. Ndërsa krijesa më e madhe e deteve dhe oqeaneve, ashtu si dhe e planetit, është balena blu. Gjatësia e këtij mamiferi mund të arrijë më shumë se 30 metra, ndërsa pesha 150 ton. Pavarësisht dimensioneve mbresëlënëse, balenat blu është e vështirë t'i quash gjuetarë të frikshëm, pasi ato preferojnë planctonin.
Anatomia e balenave blu gjithmonë ka intriguar shkencëtarët që dëshirojnë të kuptojnë më mirë se si funksionon një organizëm kaq të madh dhe organet brenda tij. Pavarësisht se për ekzistencën e balenave blu dimë tashmë disa qindra vjet (që nga viti 1694, për të qenë më të saktë), këta gjigantë nuk kanë zbuluar të gjitha sekretet e tyre. Sot do të njihemi me hulumtimin, në të cilin një grup shkencëtarësh nga Universiteti i Stanfordit ka zhvilluar një pajisje që mundësoi regjistrimin e parë të rrahjeve të zemrës së balenës blu. Si funksionon zemra e zotit të deteve, çfarë zbulimesh bënë shkencëtarët, dhe përse nuk mund të ekzistojë një organizëm më i madh se balena blu? Këtë do ta mësojmë nga raporti i grupit hulumtues. Le të fillojmë.
Heroi i hulumtimit
Balena blu — mamiferi më i madh, krijesa më e madhe e deteve dhe oqeaneve, kafsha më e madhe, balena më e madhe. Çfarë mund të themi, balena blu është vërtet më e madhja në aspektin e dimensioneve — gjatësi 33 metra dhe peshë 150 ton. Numrat janë përafërsisht, por megjithatë janë mbresëlënëse.
Madhe e këtij gjiganti meriton një rresht të veçantë në librin e rekordeve të Guiness-it, pasi zë rreth 27% të gjatësi totale të trupit. Megjithatë, sytë e balenave të bluara janë mjaft të vegjël, jo më të mëdhenj se një grejpfrut. Nëse do t'ju jetë e vështirë të shihni sytë e balenës, goja e saj do t'ju bjerë menjëherë në sy. Garda e balenës blu mund të përmbajë deri në 100 njerëz (një shembull i frikshëm, por balenat blu nuk hanë njerëz, të paktën, me qëllim). Madhësia e madhe e gojës është rezultat i preferencave gastronomike: balenat hanë plancton, duke përthithur sasi të mëdha uji, të cilat më pas i nxjerrin përmes një aparati filtrues, duke filtruar ushqimin. Në kushte mjaft të favorshme, balena blu konsumon rreth 6 ton plancton në ditë.
Një tjetër veçori e rëndësishme e balenave blu janë mushkëritë e tyre. Ato mund të ndalojnë frymëmarrjen për 1 orë dhe të zhytin në thellësi deri në 100 m. Por, si të gjitha mamiferët e detit, balenat blu dalin herë pas here në sipërfaqen e ujit për të marrë frymë. Kur dalin në sipërfaqe, balenat përdorin një hapësirë frymëmarrjeje — një hapësirë frymarrjeje nga dy hapësira të mëdha (në të pasme të kokës). Nxjerrja e ajrit nga balena përmes hapësirës frymëmarrëse shpesh shoqërohet me një fontanë uji vertikale deri në 10 m. Duke marrë parasysh kushte të jetesës së balenave, mushkëritë e tyre funksionojnë shumë më efikas se të tonat — mushkëritë e balenave përthithin 80-90% të oksigjenit, ndërsa ne vetëm rreth 15%. Vëllimi i mushkërive është rreth 3 mijë litra, ndërsa ky tregues për njerëzit varion në rreth 3-6 litra.
Modeli i zemrës së balenës blu në një muze në New Bedford (SHBA).
Sistemi i qarkullimit të gjakut të balenës blu gjithashtu është mbushur me parametra rekord. Për shembull, enët e tyre janë thjesht gjigante, ndërsa diametri i një vetëm aorte është rreth 40 cm. Zemra e balenave blu konsiderohet zemra më e madhe në botë dhe peshon rreth një ton. Me një zemër kaq të madhe, balena ka gjithashtu shumë gjak — më shumë se 8000 litra në një individ të rritur.
Dhe tani kemi arritur në substancën e vetë hulumtimit. Zemra e balenës blu është e madhe, siç e kuptuam, por rrahjet e saj janë mjaft të ngadalta. Mendohej më parë se pulsa ishte rreth 5-10 rrahje në minutë, në raste të rralla deri në 20. Por askush nuk kishte bërë matje të sakta deri tani.
Shkencëtarët e Universitetit të Stanfordit pohojnë se shkalla në biologji ka një rëndësi të madhe, veçanërisht kur bëhet fjalë për përcaktimin e karakteristikave funksionale të organeve të organizmave të gjallë. Studimi i qenieve të ndryshme, nga miqtë deri te balenat, lejon përcaktimin e kufijve të madhësisë që një organizëm i gjallë nuk mund t'i kalojë. Zemra dhe sistemi kardiovaskular si tërësi janë atribute të rëndësishme të këtyre hulumtimeve.
Te mëlqitë detarë, ku fisiologjia është plotësisht e përshtatur me stilin e tyre të jetesës, luajnë një rol të rëndësishëm adaptimet që lidhen me zhytjen dhe mbajtjen e frymës. Është vërtetuar se shumë nga këto krijesa, gjatë zhytjes, kanë normën e rrahjeve të zemrës të ulur në nivele më të ulëta se gjendja e qetë. Ndërsa ngrihen në sipërfaqe, ritmi i zemrës bëhet më i shpeshtë.
Rrahjet e ulta të zemrës gjatë zhytjes janë të nevojshme për të ulur shpejtësinë e dërgimit të oksigjenit në indet dhe qelizat, duke ngadalësuar kështu procesin e shterjes së rezervave të oksigjenit në gjak dhe duke reduktuar konsumimin e oksigjenit nga zemra vetë.
Ekziston një hipotezë se stërvitjet (domethënë, aktiviteti fizik i shtuar) modulon reagimin ndaj zhytjes dhe rrit normën e rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes. Kjo hipotezë është veçanërisht e rëndësishme për studimin e balenave blu, pasi për shkak të metodës së veçantë të ushqyerjes (një sulm të papritur për gëlltitjen e ujit), shpejtësia e metabolizmit, në teori, duhet të tejkalojë vlerat minimale (gjendjen e qetë) deri në 50 herë. Supozohet se këto sulme shpëtojnë oksigjenin, duke e zvogëluar kështu kohën e qëndrimit në ujë.
Rritja e normës së rrahjeve të zemrës dhe transferimi i rritur i oksigjenit nga gjaku në muskuj gjatë sulmit mund të luajnë një rol të rëndësishëm për shkak të shpenzimeve metabolike gjatë një aktiviteti të tillë fizik. Për më tepër, duhet të merret parasysh edhe përqendrimi i ulët myoglobinë* (Mb) te balenat blu (5-10 herë më i ulët se te mëlqitë e tjera detarë: 0.8 g Mb për 100 g-1 muskul te balenat blu dhe 1.8-10 g Mb te mëlqitë e tjera detarë.
Myoglobinë* — proteina që lidh oksigjenin në muskujt e skeletit dhe në muskujt e zemrës.
Si përfundim, ngarkesa fizike, thellësia e zhytjes dhe kontrolli vullnetar ndryshojnë normën e rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes përmes sistemit nervor autonom.
Një faktor shtesë për uljen e frekuencës së rrahjeve të zemrës mund të jetë edhe ngjeshja/zgjerimi i mushkërive gjatë zhytjes/zhgjidhjes.
Pra, frekuenca e kontraktimeve të zemrës gjatë zhytjes dhe gjatë qëndrimit në sipërfaqe lidhet drejtpërdrejt me modelet e hemodinamikës arteriale.
Balinë e madhe
Një studim i mëparshëm mbi pronat biomekanike dhe dimensionet e mureve të aortës te balina e madhe (Balaenoptera physalus) tregoi se gjatë zhytjeve me frekuencë rrahjesh ≤10 goditje/min, harku i aortës realizon efektin e rezervuarit (Windkessel effekt), i cili mbështet rrjedhën e gjakut për një periudhë të gjatë periode diastolike* midis kontraktimeve të zemrës dhe redukton pulsimin e fluksit të gjakut në aortën distale të ngurtë.
Diastola* (periudhë diastolike) — periudha e relaksimit të zemrës midis kontraktimeve.
Të gjitha hipotezat, teoritë dhe përfundimet e përmendura më sipër duhet të kenë prova materiale, domethënë të konfirmohen ose të hidhen poshtë në praktikë. Por për këtë duhet të bëhet elektrokardiografia e balenës blu që lëviz lirshëm. Metodat e thjeshta këtu nuk do të funksionojnë, prandaj shkencëtarët krijuan pajisjen e tyre për elektrokardiografi.
Një video, në të cilën hulumtuesit flasin shkurtimisht për punën e tyre.
EKG i balenës u regjistrua duke përdorur një regjistrues EKG të bërë me porosi, të integruar në një kapsulë speciale me 4 kupë. Elektrodat sipërfaqësorë të EKG-së ishin integruar në dy nga kupat. Studiuesit u nisën me një varkë në gjirin Monterey (Oqeani Paqësor, pranë Kalifornisë). Kur shkencëtarët menduan për herë të parë me balenën blu, që dolën në sipërfaqen e ujit, ata e ngjitur regjistruesin EKG në trupin e saj (përkrah gjurit të majtë). Sipas të dhënave të mëparshme, kjo balenë është një mashkull 15-vjeçar. Është e rëndësishme të theksohet se ky aparat është joinvaziv, domethënë nuk kërkon implantimin e sensorëve ose elektrodave nën lëkurën e kafshës. Pra, kjo procedurë është krejtësisht pa dhimbje për balenën dhe me stres minimal nga kontakti me njerëzit, e cila është jashtëzakonisht e rëndësishme, duke marrë parasysh se regjistrohen të dhënat e rrahjeve të zemrës, të cilat mund të jenë të deformuara për shkak të stresit. Si rezultat, u mor një regjistrim EKG prej 8.5 orësh, sipas të cilit shkencëtarët arritën të ndërtojnë profilin e rrahjeve të zemrës (fotoja më poshtë).
Imazhi Nr. 1: profili i rrahjeve të zemrës së balenës blu.
Forma e sinjalit EKG ishte e ngjashme me atë që ishte regjistruar te balenat e vogla në robëri me të njëjtin aparat. Shtytja e balenës gjatë kërkimit për ushqim ishte mjaft normale për llojin e saj: Zhyteshin për 16.5 minuta në një thellësi prej 184 m dhe intervalet e sipërfaqes nga 1 deri në 4 minuta.
Profili i rrahjeve të zemrës, sipas përgjigjes kardiovaskulare ndaj zhytesës, tregoi se frekuenca e rrahjeve të zemrës prej 4 deri në 8 goditje në minutë dominonte gjatë fazës së poshtme të zhytesave në kërkim të ushqimit, pavarësisht nga kohëzgjatja e zhytesës ose thellësia maksimale. Frekuenca e rrahjeve të zemrës gjatë zhytesës (e llogaritur gjatë gjithë kohëzgjatjes së zhytesës) dhe frekuenca minimale e menjëhershme e rrahjeve të zemrës gjatë zhytesës u ulën me kohëzgjatjen e zhytesës, ndërsa frekuenca maksimale e rrahjeve të zemrës pas zhytesës u rrit me kohëzgjatjen e zhytesës. Kjo do të thotë se sa më gjatë të ishte balena nën ujë, aq më ngadalë rrihte zemra gjatë zhytesës dhe aq më shpejt pas daljes në sipërfaqe.
Nga ana tjetër, ekuacionet alometrics për kushtet në mjekësinë thonë se një balenë me peshë 70000 kg ka një zemër që peshon 319 kg, dhe volumi i saj i goditjes (volumi i gjakut që pompohet me çdo goditje) është rreth 80 l, prandaj, frekuenca e goditjeve të zemrës në pushim duhet të jetë 15 goditje/min.
Gjatë fazave të ulëta të zhytjes, frekuenca e menjëhershme e goditjeve të zemrës ishte nga 1/3 deri në 1/2 e frekuencës së parashikuar të goditjeve të zemrës në pushim. Megjithatë, ritmi i zemrës u rrit në fazën e ngjitjes. Në intervalet sipërfaqësore, frekuenca e goditjeve të zemrës ishte gati dyfish e frekuencës së parashikuar në pushim dhe kryesisht varionte nga 30 deri në 37 goditje në minutë pas zhytjeve të thella (ndër më shumë se 125 metra) dhe nga 20 deri në 30 goditje në minutë pas zhytjeve më të cekëta.
Ky vëzhgim mund të tregojë se akselerimi i goditjeve të zemrës është i nevojshëm për të arritur shkëmbimin e duhur të gazrave të frymëmarrjes dhe reperfuzionin (rikthimi i rrjedhës së gjakut) të indeve midis zhytjeve të thella.
Zhytjet e natës të shkurtra dhe të cekëta ishin të lidhura me pushimin dhe, si rrjedhojë, ishin më tipike për një gjendje më pak aktive. Frekuencat tipike të goditjeve të zemrës, të vëzhguara gjatë një zhytjeje prej 5 minutash natën (8 goditje në minutë) dhe intervalit përkatës sipërfaqësor prej 2 minutash (25 goditje në minutë), mund të rezultojnë në një ritëm të zemrës prej rreth 13 goditjeve në minutë. Ky numër, siç mund ta shohim, është befasuese i afërt me parashikimet e llogaritura nga modelet alometrike.
Më tej, shkencëtarët ndërtuan profilet e frekuencës së goditjeve të zemrës, thellësisë dhe vëllimit relativ të mushkërive për 4 zhytje të veçanta, analizimi i të cilëve lejon të studiohet ndikimi potencial i aktivitetit fizik dhe thellësisë në rregullimin e ritmit të zemrës.
Imazhi Nr. 2: profilet e frekuencës së goditjeve të zemrës, thellësisë dhe vëllimit relativ të mushkërive për 4 zhytje të veçanta.
Gjatë konsumit të ushqimit në thellësi të mëdha, bala vë në veprim një manovër të caktuar, duke hapur me forcë gojën për të gëlltitur ujë me plancton, dhe më pas filtroi ushqimin. Është observed që frekuenca e rrahjeve të zemrës në momentin e gëlltitjes së ujit është 2.5 herë më e lartë se në momentin e filtrimit. Kjo tregon qartë lidhjen midis ritmit të zemrës dhe ngarkesës fizike.
Sa i përket mushkërive, ndikimi i tyre në ritmin e zemrës është jashtëzakonisht i pakët, pasi nuk janë vërejtur ndryshime të rëndësishme në volumet relative të mushkërive gjatë zhytjeve të shqyrtuara.
Në të njëjtën kohë, në fazat e poshtme të zhytjeve të cekëta, rritja e përkohshme e frekuencës së rrahjeve të zemrës ishte e lidhur pikërisht me ndryshimet në volumet relative të mushkërive dhe mund të ketë qenë e shkaktuar nga aktivizimi i receptorëve të shtrirjes së mushkërive.
Duke përmbledhur vëzhgimet e përmendura më lart, shkencëtarët arritën në përfundimin se gjatë ushqyerjes në thellësi të mëdha, ndodhi një rritje e përkohshme e frekuencës së rrahjeve të zemrës me 2.5 herë. Megjithatë, frekuenca mesatare maksimale e rrahjeve të zemrës gjatë manovrave në momentin e ushqyerjes ende përbënte vetëm gjysmën e vlerës së parashikuar në qetësi. Këto të dhëna janë në përputhje me hipotezën se harku i aortës së balenave të mëdha realizon efektin e rezervuarit gjatë ritmit të ngadaltë të zemrës gjatë zhytjes. Përveç kësaj, diapazoni i rrahjeve më të larta të zemrës pas zhytjes konfirmoi hipotezën se impedanca e aortës dhe ngarkesa mbi zemër ulen gjatë intervalit të sipërm për shkak të ndërhyrjes shkatërruese të valëve të presionit që dalin dhe reflektuar në aortë.
Bradikardia e fortë, që u vërejt nga studiuesit, mund të konsiderohet një rezultat i papritur i studimit, duke marrë parasysh shpenzimet e jashtëzakonshme të energjisë së balenës për manovrën e gëlltitjes së ujit me plancton. Megjithatë, shpenzimet metabolike të kësaj manovre nuk mund të përputhen me frekuencën e rrahjeve të zemrës ose transportin konvektiv të oksigjenit ndoshta për shkak të kohëzgjatjes së shkurtër të ushqyerjes dhe mundshëm angazhimi i fibrave muskulore glikolitike me kontraktim të shpejtë.
Gjatë sulmit, balenat blu arrijnë një shpejtësi të lartë dhe absorbojnë një sasi uji që mund të jetë më e madhe se trupi i tyre. Shkencëtarët supozojnë se rezistenca e lartë dhe energjia e nevojshme për manovrim e zbrazin shpejt furnizimin e përgjithshëm me oksigjen në trup, duke kufizuar kështu kohën e zhytjes. Fuqi mekanike e nevojshme për të absorbuar sasi të mëdha uji, me siguri, tejkalon shumë fuqinë aerobike metabolike. Prandaj, gjatë kryerjes së këtyre manovrave, frekuenca e rrahjeve të zemrës, edhe pse rritej, nuk qëndronte gjatë.
Për një njohje më të detajuar të nuancave të hulumtimit, rekomandoj të shikoni në .
Epilogu
Një nga përfundimet më të rëndësishme është se, për shkëmbimin e gazit dhe ri- perfuzionin gjatë intervaleve të shkurtra në sipërfaqe, balenat blu kërkojnë një frekuencë maksimumi të rrahjeve të zemrës, pavarësisht natyrës së shterimit të rezervave të oksigjenit në gjak dhe muskuj gjatë zhytjeve. Nëse merrni parasysh se individët më të mëdhenj të balenave blu duhet të investojnë më shumë përpjekje për të marrë ushqim për një periudhë më të shkurtër kohe (në përputhje me hipotezat e alometrisë), ata përballen pa dyshim me disa kufizime fiziologjike si gjatë zhytjeve ashtu edhe gjatë intervaleve në sipërfaqe. Kjo do të thotë se, evolucionarisht, madhësia e trupit të tyre është e kufizuar, pasi nëse do të ishin më të mëdhenj, procesi i marrjes së ushqimit do të ishte shumë i kushtueshëm dhe nuk do të kompensohej nga ushqimi i marrë. Vetë hulumtuesit besojnë se zemra e balenës blu punon në kufijtë e mundësive të saj.
Shkencëtarët planifikojnë të zgjasin mundësitë e pajisjes së tyre, përfshirë edhe shtimin e një akselerometri, për të kuptuar më mirë ndikimin e aktiviteteve të ndryshme fizike në ritmin e zemrës. Ata gjithashtu planifikojnë të aplikojnë sensorin e tyre të EKG-së te të tjera krijesa detare.
Siç tregoi kjo studim, të jesh krijesa më e madhe me zemrën më të madhe — nuk është aq e lehtë. Megjithatë, pavarësisht nga madhësitë e krijesave detarë dhe dietës që ndjekin, është e nevojshme të kuptojmë se thellësia e ujit, e cila përdoret nga njeriu për peshkim, nxjerrje dhe transport, mbetet shtëpia e tyre. Ne vetëm jemi mysafirë, andaj duhet të sillemi si të tillë.
Tema e përgjithshme e Premtes:
Pamje të rralla ku balena blu tregon kapacitetin e gojës së saj.
Një tjetër gjigant i deteve është kashaloti. Në këtë video, shkencëtarët kanë filmuar një kashalot kurioz në thellësi prej 598 metrash duke përdorur ROV-in e telekomanduar Hercules.
Faleminderit për vëmendjen, qëndroni kureshtar dhe u dëshiroj një fundjavë të shkëlqyer, djem! 🙂
Faleminderit që po qëndroni me ne. Ju pëlqen artikujt tanë? Doni të shihni më shumë materiale interesante? Na mbështesni duke bërë një porosi ose duke rekomanduar tek miqtë tuaj, , 30% zbritje për përdoruesit e Habra në një analog unik të serverëve entry-level, të cilin e kemi shpikur për ju: (opcionet me RAID1 dhe RAID10, deri në 24 bërthama dhe deri në 40GB DDR4 janë të disponueshme).
Dell R730xd për dy herë më lirë? Vetëm te ne në Holandë! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — nga $99! Lexoni rreth
Burimi: habr.com
