Është e vështirë të argumentohet me deklaratën se natyra ka imagjinatën më të gjallë. Secili nga përfaqësuesit e florës dhe faunës ka veçoritë e veta unike, dhe ndonjëherë edhe të çuditshme, që shpesh nuk mund të futen në kokën tonë. Merrni, për shembull, të njëjtën gaforre mantis. Kjo krijesë grabitqare është e aftë të sulmojë një viktimë ose shkelës me kthetrat e saj të fuqishme me një shpejtësi prej 83 km/h dhe sistemi i tyre vizual është një nga më komplekset e studiuara ndonjëherë nga njerëzit. Mantis karavidhe, megjithëse të ashpër, nuk janë veçanërisht të mëdhenj - deri në 35 cm në gjatësi. Banori më i madh i deteve dhe oqeaneve, si dhe i planetit në përgjithësi, është balena blu. Gjatësia e këtij gjitari mund të arrijë më shumë se 30 metra dhe pesha 150 tonë. Pavarësisht madhësisë së tyre mbresëlënëse, balenat blu vështirë se mund të quhen gjuetarë të frikshëm, sepse... ata preferojnë plankton.
Anatomia e balenave blu ka qenë gjithmonë me interes për shkencëtarët që duan të kuptojnë më mirë se si funksionon një organizëm kaq i madh dhe organet në të. Përkundër faktit se ne kemi ditur për ekzistencën e balenave blu për disa qindra vjet (që nga viti 1694, për të qenë më të saktë), këta gjigantë nuk i kanë zbuluar të gjitha sekretet e tyre. Sot do t'i hedhim një vështrim një studimi në të cilin një grup shkencëtarësh nga Universiteti i Stanfordit zhvilluan një pajisje që u përdor për të marrë regjistrimet e para të rrahjeve të zemrës së një balene blu. Si funksionon zemra e sundimtarit të deteve, çfarë zbulimesh kanë bërë shkencëtarët dhe pse nuk mund të ekzistojë një organizëm më i madh se një balenë blu? Këtë e mësojmë nga raporti i grupit hulumtues. Shkoni.
Heroi i Kërkimit
Balena blu është gjitari më i madh, banori më i madh i deteve dhe oqeaneve, kafsha më e madhe, balena më e madhe. Çfarë mund të them, balena blu është vërtet më e mira për sa i përket dimensioneve - gjatësia është 33 metra dhe pesha është 150 tonë. Numrat janë të përafërt, por jo më pak mbresëlënës.
Edhe koka e këtij gjiganti meriton një rresht të veçantë në Librin e Rekordeve Guinness, pasi ajo zë rreth 27% të gjatësisë totale të trupit. Për më tepër, sytë e balenave blu janë mjaft të vogla, jo më të mëdha se një grejpfrut. Nëse e keni të vështirë të shihni sytë e një balene, atëherë do ta vini re menjëherë gojën. Goja e një balene blu mund të mbajë deri në 100 njerëz (një shembull rrëqethës, por balenat blu nuk i hanë njerëzit, të paktën jo me qëllim). Madhësia e madhe e gojës është për shkak të preferencave gastronomike: balenat hanë plankton, duke gëlltitur vëllime të mëdha uji, i cili më pas lëshohet përmes një aparati filtri, duke filtruar ushqimin. Në rrethana mjaft të favorshme, balena blu konsumon rreth 6 tonë plankton në ditë.
Një tipar tjetër i rëndësishëm i balenave blu janë mushkëritë e tyre. Ata janë në gjendje të mbajnë frymën për 1 orë dhe të zhyten në thellësi deri në 100 m. Por, ashtu si gjitarët e tjerë detarë, balenat blu dalin periodikisht në sipërfaqen e ujit për të marrë frymë. Kur balenat ngrihen në sipërfaqen e ujit, ato përdorin një vrimë fryrje, një vrimë frymëmarrjeje e bërë nga dy vrima të mëdha (vrima të hundës) në pjesën e pasme të kokës së tyre. Nxjerrja e një balene përmes vrimës së saj shoqërohet shpesh nga një shatërvan vertikal me ujë deri në 10 m të lartë.Duke marrë parasysh karakteristikat e habitatit të balenave, mushkëritë e tyre punojnë shumë më me efikasitet se tonat - mushkëritë e një balene thithin 80-90% të oksigjeni, dhe i yni vetëm rreth 15%. Vëllimi i mushkërive është rreth 3 mijë litra, por te njerëzit kjo shifër varion rreth 3-6 litra.
Modeli i zemrës së një balene blu në një muze në Nju Bedford (SHBA).
Sistemi i qarkullimit të gjakut të balenës blu është gjithashtu plot me parametra rekord. Për shembull, enët e tyre janë thjesht të mëdha; vetëm diametri i aortës 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 shumë gjak - më shumë se 8000 litra në një të rritur.
Dhe tani ne vijmë pa probleme në thelbin e vetë studimit. Zemra e balenës blu është e madhe, siç e kemi kuptuar tashmë, por ajo rreh mjaft ngadalë. Më parë besohej se pulsi ishte rreth 5-10 rrahje në minutë, në raste të rralla deri në 20. Por askush nuk kishte bërë matje të sakta deri më tani.
Shkencëtarët nga Universiteti Stanford thonë se shkalla ka një rëndësi të madhe në biologji, veçanërisht kur bëhet fjalë për përcaktimin e veçorive funksionale të organeve të gjallesave. Studimi i krijesave të ndryshme, nga minjtë te balenat, na lejon të përcaktojmë kufijtë e madhësisë që një organizëm i gjallë nuk mund t'i kalojë. Dhe zemra dhe sistemi kardiovaskular në përgjithësi janë atribute të rëndësishme të studimeve të tilla.
Tek gjitarët detarë, fiziologjia e të cilëve është plotësisht e përshtatur me stilin e tyre të jetesës, përshtatjet që lidhen me zhytjen dhe mbajtjen e frymëmarrjes luajnë një rol të rëndësishëm. Është zbuluar se shumë nga këto krijesa kanë rrahje zemre që bien në nivele nën gjendjen e tyre të pushimit gjatë një zhytjeje. Dhe duke u ngritur në sipërfaqe, rrahjet e zemrës bëhen më të shpejta.
Një ritëm më i ulët i zemrës gjatë zhytjes është i nevojshëm për të zvogëluar shkallën e shpërndarjes së oksigjenit në inde dhe qeliza, duke ngadalësuar kështu procesin e varfërimit të rezervave të oksigjenit në gjak dhe duke reduktuar konsumin e oksigjenit nga vetë zemra.
Supozohet se stërvitja (d.m.th. rritja e aktivitetit fizik) modulon përgjigjen e zhytjes dhe rrit rrahjet e zemrës gjatë një zhytjeje. Kjo hipotezë është veçanërisht e rëndësishme për studimin e balenave blu, pasi për shkak të metodës së veçantë të të ushqyerit (ngrënia e papritur për të gëlltitur ujin), shkalla e metabolizmit, në teori, duhet të tejkalojë vlerat bazë (gjendja e pushimit) me 50 herë. Supozohet se lunge të tilla përshpejtojnë varfërimin e oksigjenit, duke zvogëluar kështu kohëzgjatjen e zhytjes.
Rritja e rrahjeve të zemrës dhe rritja e transferimit të oksigjenit nga gjaku në muskuj gjatë një goditjeje mund të luajnë një rol të rëndësishëm për shkak të kostove metabolike të një aktiviteti të tillë fizik. Përveç kësaj, vlen të merret parasysh përqendrimi i ulët mioglobina* (Mb) në balenat blu (5-10 herë më e ulët se në gjitarët e tjerë detarë: 0.8 g Mb për 100 g-1 muskul në balenat blu dhe 1.8-10 g Mb në gjitarët e tjerë detarë.
mioglobina* - Proteina që lidh oksigjenin e muskujve skeletorë dhe të muskujve të zemrës.
Si përfundim, aktiviteti fizik, thellësia e zhytjes dhe kontrolli i vullnetshëm ndryshojnë rrahjet e zemrës gjatë zhytjes përmes sistemit nervor autonom.
Një faktor shtesë në reduktimin e rrahjeve të zemrës mund të jetë ngjeshja/zgjerimi i mushkërive gjatë një zhytjeje/ngritjeje.
Kështu, rrahjet e zemrës gjatë një zhytjeje dhe gjatë qëndrimit në sipërfaqe lidhen drejtpërdrejt me modelet hemodinamike arteriale.
pendë
Një studim i mëparshëm i vetive biomekanike dhe dimensioneve të mureve të aortës në balenat me fin (Balaenoptera physalus) tregoi se gjatë zhytjes me një ritëm të zemrës ≤10 rrahje/min, harku i aortës zbaton një efekt rezervuari (Efekti Windkessel), i cili ruan rrjedhjen e gjakut për periudha të gjata periudha diastolike * ndërmjet rrahjeve të zemrës dhe redukton pulsimin e rrjedhjes së gjakut në aortën e ngurtë distale.
Diastole* (periudha diastolike) - periudha e relaksimit të zemrës midis kontraktimeve.
Të gjitha hipotezat, teoritë dhe përfundimet e përshkruara më sipër duhet të kenë prova materiale, domethënë të vërtetohen ose të përgënjeshtrohen në praktikë. Por për ta bërë këtë, ju duhet të bëni një elektrokardiogramë në një balenë blu që lëviz lirshëm. Metodat e thjeshta nuk do të funksionojnë këtu, kështu që shkencëtarët kanë krijuar pajisjen e tyre për elektrokardiografi.
Një video në të cilën studiuesit flasin shkurtimisht për punën e tyre.
EKG-ja e balenës u regjistrua duke përdorur një regjistrues EKG të bërë me porosi të ndërtuar në një kapsulë të veçantë me 4 gota thithëse. Elektrodat sipërfaqësore të EKG-së u ndërtuan në dy gota thithëse. Studiuesit morën një varkë në Gjirin Monterey (Oqeani Paqësor, afër Kalifornisë). Kur shkencëtarët më në fund takuan një balenë blu që kishte dalë në sipërfaqe, ata lidhën një regjistrues EKG në trupin e saj (pranë fin e saj të majtë). Sipas të dhënave të mbledhura më parë, kjo balenë është mashkull në moshën 15 vjeçare. Është e rëndësishme të theksohet se kjo pajisje është jo-invazive, domethënë nuk kërkon futjen e ndonjë sensori ose elektrode në lëkurën e kafshës. Domethënë, për balenën kjo procedurë është krejtësisht pa dhimbje dhe me stres minimal nga kontakti me njerëzit, gjë që është gjithashtu jashtëzakonisht e rëndësishme, duke qenë se merren lexime të rrahjeve të zemrës, të cilat mund të shtrembërohen për shkak të stresit. Rezultati ishte një regjistrim EKG 8.5 orësh nga i cili shkencëtarët ishin në gjendje të ndërtonin një profil të rrahjeve të zemrës (imazhi më poshtë).
Imazhi #1: Profili i rrahjeve të zemrës së balenës blu.
Forma e valës së EKG-së ishte e ngjashme me atë të regjistruar në balenat e vogla të robëruara duke përdorur të njëjtën pajisje. Sjellja e balenës për kërkimin e ushqimit ishte mjaft normale për speciet e saj: zhytja për 16.5 minuta në një thellësi prej 184 m dhe intervale sipërfaqësore prej 1 deri në 4 minuta.
Profili i rrahjeve të zemrës, në përputhje me përgjigjen kardiovaskulare ndaj zhytjes, tregoi se rrahjet e zemrës midis 4 dhe 8 rrahje në minutë mbizotëronin gjatë fazës më të ulët të zhytjes për ushqim, pavarësisht nga kohëzgjatja e zhytjes ose thellësia maksimale. Frekuenca e zemrës së zhytjes (llogaritur gjatë gjithë kohëzgjatjes së zhytjes) dhe rrahjet minimale të menjëhershme të zemrës së zhytjes u ulën me kohëzgjatjen e zhytjes, ndërsa rrahjet maksimale të zemrës sipërfaqësore pas zhytjes u rritën me kohëzgjatjen e zhytjes. Kjo do të thotë, sa më gjatë të ishte balena nën ujë, aq më ngadalë rrahte zemra gjatë zhytjes dhe aq më shpejt pas ngjitjes.
Nga ana tjetër, ekuacionet allometrike për gjitarët thonë se një balenë që peshon 70000 kg ka një zemër që peshon 319 kg, dhe vëllimi i saj i goditjes (vëllimi i gjakut të nxjerrë për rrahje) është rreth 80 l, prandaj, rrahjet e zemrës në pushim duhet të jenë 15 rrahje / min.
Gjatë fazave më të ulëta të zhytjeve, ritmi i menjëhershëm i zemrës ishte midis 1/3 dhe 1/2 e ritmit të parashikuar të zemrës në pushim. Megjithatë, rrahjet e zemrës u rritën gjatë fazës së ngjitjes. Në intervale sipërfaqësore, rrahjet e zemrës ishin afërsisht dyfishi i rrahjeve të parashikuara të zemrës në pushim dhe varionin kryesisht nga 30 në 37 rrahje / minutë pas zhytjes së thellë (>125 m thellësi) dhe nga 20 në 30 rrahje / minutë pas zhytjesh më të cekëta.
Ky vëzhgim mund të tregojë se përshpejtimi i ritmit të zemrës është i nevojshëm për të arritur shkëmbimin e dëshiruar të gazit të frymëmarrjes dhe riperfuzionin (rikthimin e rrjedhës së gjakut) të indeve midis zhytjeve të thella.
Zhytjet e cekëta të natës me kohëzgjatje të shkurtër u shoqëruan me pushim dhe për këtë arsye ishin më të zakonshme në shtetet më pak aktive. Ritmet tipike të zemrës të vëzhguara gjatë një zhytjeje 5-minutëshe natën (8 rrahje në minutë) dhe intervali shoqërues prej 2 minutash në sipërfaqe (25 rrahje në minutë) mund të kombinohen për të rezultuar në një rrahje zemre prej rreth 13 rrahje në minutë. Kjo shifër, siç mund ta shohim, është jashtëzakonisht afër parashikimeve të vlerësuara të modeleve allometrike.
Më pas, shkencëtarët profilizuan rrahjet e zemrës, thellësinë dhe vëllimin relativ të mushkërive nga 4 zhytje të veçanta për të ekzaminuar efektet e mundshme të aktivitetit fizik dhe thellësisë në rregullimin e rrahjeve të zemrës.
Imazhi #2: Profilet e rrahjeve të zemrës, thellësisë dhe vëllimit relativ të mushkërive prej 4 zhytjesh individuale.
Kur ha ushqim në thellësi të mëdha, balena kryen një manovër të caktuar lunge - hap ashpër gojën për të gëlltitur ujin me plankton, dhe më pas filtron ushqimin. U vu re se ritmi i zemrës në momentin e gëlltitjes së ujit është 2.5 herë më i lartë se në momentin e filtrimit. Kjo flet drejtpërdrejt për varësinë e rrahjeve të zemrës nga aktiviteti fizik.
Sa i përket mushkërive, efekti i tyre në rrahjet e zemrës është jashtëzakonisht i pamundur, pasi nuk janë vërejtur ndryshime të rëndësishme në vëllimin relativ të mushkërive gjatë zhytjeve në fjalë.
Për më tepër, në fazat e poshtme të zhytjeve të cekëta, një rritje afatshkurtër e rrahjeve të zemrës shoqërohej pikërisht me ndryshime në vëllimin relativ të mushkërive dhe mund të shkaktohet nga aktivizimi i receptorit të shtrirjes së mushkërive.
Duke përmbledhur vëzhgimet e përshkruara më sipër, shkencëtarët arritën në përfundimin se gjatë ushqyerjes në thellësi të mëdha ka një rritje afatshkurtër të rrahjeve të zemrës me 2.5 herë. Megjithatë, rrahja mesatare maksimale e zemrës gjatë ushqyerjes ishte vetëm gjysma e vlerës së parashikuar të pushimit. Këto të dhëna janë në përputhje me hipotezën se harqet fleksibël të aortës së balenave të mëdha ushtrojnë një efekt rezervuari gjatë ritmit të ngadaltë të zemrës gjatë zhytjes. Për më tepër, diapazoni i ritmeve më të larta të zemrës gjatë periudhës pas zhytjes mbështeti hipotezën se impedanca e aortës dhe ngarkesa kardiake reduktohen gjatë intervalit sipërfaqësor për shkak të ndërhyrjes shkatërruese të valëve të presionit dalës dhe të reflektuar në aortë.
Bradikardia e rëndë e vëzhguar nga studiuesit mund të quhet një rezultat i papritur i studimit, duke pasur parasysh shpenzimin kolosal të energjisë nga balena në manovrën e lundrimit gjatë gëlltitjes së ujit me plankton. Megjithatë, kostoja metabolike e kësaj manovre mund të mos përputhet me rrahjet e zemrës ose transportin konvektiv të oksigjenit, pjesërisht për shkak të kohëzgjatjes së shkurtër të ushqyerjes dhe rekrutimit të mundshëm të fibrave muskulore glikolitike me tkurrje të shpejtë.
Gjatë fluturimit, balenat blu përshpejtohen me shpejtësi të lartë dhe thithin një vëllim uji që mund të jetë më i madh se trupi i tyre. Shkencëtarët supozojnë se rezistenca e lartë dhe energjia e nevojshme për manovrim mbarojnë shpejt rezervat totale të oksigjenit të trupit, duke kufizuar kështu kohën e zhytjes. Forca mekanike e nevojshme për të thithur vëllime të mëdha uji ka të ngjarë të kalojë shumë forcën metabolike aerobike. Kjo është arsyeja pse, gjatë manovrave të tilla, rrahjet e zemrës u rritën, por për një kohë shumë të shkurtër.
Për një kuptim më të detajuar të nuancave të studimit, unë rekomandoj t'i hidhni një sy .
epilog
Një nga gjetjet më të rëndësishme është se balenat blu kërkojnë rrahjet maksimale të zemrës për shkëmbimin e gazit dhe riperfuzionin gjatë intervaleve të shkurtra sipërfaqësore, pavarësisht nga natyra e varfërimit të gjakut dhe oksigjenit të muskujve gjatë zhytjeve. Nëse marrim parasysh se balenat blu më të mëdha duhet të investojnë më shumë punë për një periudhë më të shkurtër kohore për të marrë ushqim (në përputhje me hipotezat allometrike), atëherë ato në mënyrë të pashmangshme përballen me disa kufizime fiziologjike si gjatë zhytjes ashtu edhe gjatë intervalit sipërfaqësor. Kjo do të thotë se përmasat e trupit të tyre evolucionarisht janë të kufizuara, pasi nëse do të ishte më i madh, procesi i marrjes së ushqimit do të ishte shumë i kushtueshëm dhe nuk do të kompensohej nga ushqimi i marrë. Vetë studiuesit besojnë se zemra e balenës blu po punon në kufirin e aftësive të saj.
Në të ardhmen, shkencëtarët planifikojnë të zgjerojnë aftësitë e pajisjes së tyre, duke përfshirë shtimin e një akselerometri për të kuptuar më mirë efektin e aktiviteteve të ndryshme fizike në rrahjet e zemrës. Ata gjithashtu planifikojnë të përdorin sensorin e tyre të EKG-së në kafshë të tjera detare.
Siç tregon ky studim, të jesh krijesa më e madhe me zemrën më të madhe nuk është e lehtë. Sidoqoftë, pavarësisht nga madhësia e banorëve detarë, pavarësisht se çfarë diete i përmbahen, duhet të kuptojmë se kolona e ujit, e cila përdoret nga njerëzit për peshkim, nxjerrje dhe transport, mbetet shtëpia e tyre. Ne jemi vetëm mysafirë, prandaj duhet të sillemi në përputhje me rrethanat.
E premte jashtë topit:
Pamjet e rralla të një balene blu që demonstron kapacitetin e gojës së saj.
Një tjetër gjigant i deteve është balena e spermës. Në këtë video, shkencëtarët duke përdorur një ROV Hercules të kontrolluar nga distanca filmuan një balenë kureshtare sperme në një thellësi prej 598 metrash.
Faleminderit që lexoni, qëndroni kurioz dhe kaloni një fundjavë të mrekullueshme djema! 🙂
Faleminderit që qëndruat me ne. A ju pëlqejnë artikujt tanë? Dëshironi të shihni përmbajtje më interesante? Na mbështesni duke bërë një porosi ose duke rekomanduar miqve, , 30% zbritje për përdoruesit e Habr në një analog unik të serverëve të nivelit të hyrjes, i cili u shpik nga ne për ju: (e disponueshme me RAID1 dhe RAID10, deri në 24 bërthama dhe deri në 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 herë më lirë? Vetëm këtu në Holandë! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - nga 99 dollarë! Lexoni rreth
Burimi: www.habr.com