Është e vështirë të diskutohet për faktin se natyra ka më të vividin imagjinatë. Çdo përfaqësues i florës dhe faunës ka veçoritë e tij unike, ndonjëherë edhe të çuditshme, që shpesh nuk e kuptojmë. Merrni, për shembull, rakun e Zotit. Ky krijesë grabitqar është në gjendje të sulmojë preinë ose armiqtë e tij me pincat e tij të fuqishme me shpejtësi 83 km/h, dhe sistemi i tij viziv është një nga më të komplikuarit ndonjëherë të studiuar nga njeriu. Rakut e Zotit, edhe pse të ashpër, nuk janë shumë të mëdhenj — deri në 35 cm në gjatësi. Ndërsa balena blu është krijesa më e madhe e deteve dhe oqeaneve, si dhe e planetit në përgjithësi. Gjatësia e këtij mjeku mund të arrijë më shumë se 30 metra, dhe pesha 150 ton. Pavarësisht nga përmasat e tij të mëdha, është e vështirë të quhen grabitqarë të frikshëm, pasi ata preferojnë planktonin.
Anatomia e balenave të bluajve ka tërhequr gjithnjë interesin e shkencëtarëve që dëshirojnë të kuptojnë më mirë se si funksionon një organizëm kaq të madh dhe organet e tij. Megjithëse dimë për ekzistencën e balenave të bluajve tashmë për disa qindra vjet (që nga viti 1694, nëse saktësisht), këto gjigante kanë zbuluar shumë pak nga sekretet e tyre. Sot do të njihemi me një hulumtim në të cilin një grup shkencëtarësh nga Universiteti i Stanfordit zhvilluan një pajisje, me të cilën u morën regjistrimet e para të rrahjeve të zemrës së balenës blu. Si funksionon zemra e zotit të detit, çfarë zbulimesh bënë shkencëtarët, dhe pse nuk mund të ekzistojë një organizëm më i madh se balena blu? Këto do të mësojmë nga raporti i grupit hulumtues. Le të nisim.
Heroi i hulumtimit
Balena blu është mammiferi më i madh, banori më i madh i deteve dhe oqeaneve, kafsha më e madhe, balena më e madhe. Çfarë mund të thuash, balena blu është vërtet më e madhja në çdo aspekt — ka një gjatësi prej 33 metrash dhe peshon 150 tonë. Numrat janë afërsisht, por aq më të frikshëm.
Edhe koka e këtij gjiganti meriton një rresht të veçantë në librin e rekordeve Guinness, pasi zë rreth 27% të gjatësi së tij të përgjithshme. Megjithatë, sytë e balenës blu janë mjaft të vegjël, jo më të mëdhenj se një grejpfrut. Nëse ju është e vështirë të shihni sytë e balenës, goja e saj do të është e dukshme menjëherë. Goja e balenës blu mund të përmbajë deri në 100 njerëz (një shembull të frikshëm, por balenat blu nuk hanë njerëz, të paktën jo me qëllim). Madhësia e madhe e gojës lidhet me preferencat ushqimore: balenat hajnë plancton duke gëlltitur sasi të mëdha uji, të cilin më vonë e lirojnë përmes një aparati filtrues, duke filtruar ushqimin. Nën rrethana mjaft të favorshme, balena blu konsumon rreth 6 ton planctoni në ditë.
Një tjetër tipar i rëndësishëm i balenave të bluara janë mushkëritë e tyre. Ato janë të afta të mbajnë frymën për 1 orë dhe të zhvendosen në thellësi deri në 100 m. Por, si të gjitha mammiferi të tjerë detarë, balenat e bluara herë pas here dalin në sipërfaqen e ujit për të marrë frymë. Pasi dalin në sipërfaqen e ujit, balenat e përdorin frymëmarrjen — hapësira e frymëmarrjes me dy vrima të mëdha (narë) në pjesën e pasme të kokës. Nxjerrja e frymës së balenës përmes frymëmarrjes shpesh shoqërohet me një fontanë vertikale uji me lartësi deri në 10 m. Duke marrë parasysh karakteristikat e vendbanimit të balenave, mushkëritë e tyre funksionojnë ndjeshëm më efektivisht se të tonat — mushkëritë e balenës thithin 80-90% të oksigjenit, ndërsa tonat vetëm rreth 15%. Vëllimi i mushkërive arrin rreth 3 mijë litra, ndërsa ky tregues për njeriun varion në rreth 3-6 litra.
Modeli i zemrës së balenës së bluar në muzeun në New Bedford (SHBA).
Sistemi enëngjitor i balenës blu gjithashtu është plot me parametra rekord. Për shembull, enët e saj janë jashtëzakonisht të mëdha, diametri i vetëm të aortës është rreth 40 cm. Zëri i 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 kështu, ne erdhëm në thelbin e hulumtimit. Zemra e balenës blu është e madhe, siç e kuptuam, por pulson mjaft ngadalë. Më parë ishte besuar se pulsi arrin rreth 5-10 rrahje në minutë, në raste të rralla deri në 20. Por askush nuk kishte bërë matje të sakta, deri në këtë moment.
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 qenieve të gjalla. Studimi i krijesave të ndryshme, nga minjtë deri te balenat, lejon përcaktimin e kufijve të dimensioneve që një organizëm i gjallë nuk mund t'i kalojë. Zemra dhe sistemi kardiovaskular në përgjithësi janë atribute të rëndësishme të këtyre hulumtimeve.
Tekë në gjitarë detarë, fizologjia e të cilëve është plotësisht e adaptuar për stilin e tyre të jetesës, adaptimet e lidhura me zhytjen dhe mbajtjen e frymës luajnë një rol të rëndësishëm. Këto krijesa kanë treguar se gjatë zhytjes frekuenca e rrahjeve të zemrës ulet në nivele më të ulta se në gjendjen e pushimit. Kur ngjiten në sipërfaqe, ritmi i zemrës bëhet më i shpejtë.
Rrahjet e ulëta të zemrës gjatë zhytjeve janë të nevojshme për të zvogëluar 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 ushtrimet (dmth aktiviteti fizik i rritur) modifikojnë përgjigjen ndaj zhytjes dhe rrisin frekuencën 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 (hypja e papritur për të gllabëruar ujë) shpejtësia e metabolizmit, në teori, duhet të tejkalojë normat thelbësore (gjendja e pushimit) 50 herë. Supozohet se këto hypje e përshpejtojnë shpenzimin e кислородit, duke reduktuar kështu kohëzgjatjen e zhytjes.
Rritja e frekuencës së rrahjeve të zemrës dhe rritja e transferimit të кислородit nga gjaku në muskujt gjatë hypjes mund të luajnë një rol të rëndësishëm për shkak të shpenzimeve metabolike gjatë një aktiviteti fizik të tillë. Për më tepër, duhet marrë parasysh edhe përqendrimi i ulët mioglobina* (Mb) te balenat blu (5-10 herë më i ulët se në gjitarët e tjerë detarë: 0.8 g Mb për 100 g-1 muskul te balenat blu dhe 1.8-10 g Mb te gjitarët e tjerë detarë.
Mioglobina* është proteina që lidh oksigjenin në muskujt e skeletit dhe muskujve të zemrës.
Si përfundim, ngarkesa fizike, thellësia e zhytjes dhe kontrolli vullnetar ndikojnë në frekuencën e rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes përmes sistemit nervor autonom.
Një faktor shtesë i uljes së frekuencës së rrahjeve të zemrës mund të jetë edhe ngjeshja/zgjatja e mushkërive gjatë zhytjes/ngritjes.
Prandaj, frekuenca e rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes dhe kur është në sipërfaqe lidhet drejtpërdrejt me modelet e hemodinamikës arteriale.
Finval
Një studim i mëparshëm mbi pronat biomekanike dhe dimensionet e mureve të aortës tek finvali (Balaenoptera physalus) tregoi se gjatë zhytjes me frekuencë rrahjesh të zemrës ≤10 rrahje/min, harku i aortës realizon efektin rezervuar (Windkessel effekt), i cili mbështet rrjedhën e gjakut gjatë periudhave të gjata diastolike* midis rrahjeve të zemrës dhe zvogëlon pulsimin e rrjedhës së gjakut në aortën distale të ngurtë.
Diastola* (periudha diastolike) — periudha e relaksimit të zemrës midis rrahjeve.
Të gjitha hipotezat, teoritë dhe përfundimet e përmendura më sipër duhet të kenë prova materiale, që do të thotë se duhet të konfirmohen ose të mohohen në praktikë. Por për këtë, duhet të kryhet elektrokardiografia e një balene të përhumbur lirisht. Metodat e thjeshta këtu nuk do të funksionojnë, ndaj shkencëtarët kanë krijuar aparatin e tyre për elektrokardiografi.
Një video në të cilën studiuesit flasin shkurtimisht për punën e tyre.
ECG e balenës u regjistrua duke përdorur një regjistrues ECG të personalizuar, i integruar në një kapsulë speciale me 4 suction cups. Elektrodat e sipërfaqes së ECG-së ishin të integruara në dy nga suction cups. Studiuesit shkuan me anije në Gjirin Monterey (Oqeani Paqësor, afër Kalifornisë). Kur shkencëtarët përfundimisht takuan balenën blu që doli mbi sipërfaqe, ata i pritën regjistruesin ECG tek trupi i saj (pranë grishtit të majtë). Sipas të dhënave të grumbulluara më parë, kjo balenë është mashkull 15 vjeçar. Është e rëndësishme të theksohet se ky aparat është jo-invaziv, që do të thotë se nuk kërkon implantimin e ndonjë sensor dhe elektrodësh në lëkurën e kafshës. Kjo do të thotë që procedura është krejtësisht pa dhimbje dhe me stres minimal nga kontakti me njerëzit, gjë që është gjithashtu jashtëzakonisht e rëndësishme, duke pasur parasysh se regjistrohen të dhënat e rrahjeve të zemrës, të cilat mund të ishin të deformuara për shkak të stresit. Si rezultat, u arrit një regjistrim ECG prej 8.5 orësh, mbi të cilin shkencëtarët mund të ndërtuan profilin e rrahjeve të zemrës (imazhi më poshtë).
Imazhi №1: profili i rrahjeve të zemrës së balenës blu.
Forma e sinjalit të EKG-së ishte e ngjashme me atë që ishin regjistruar tek balenat e vogla në robëri me të njëjtin aparat. Sjellja e balenës gjatë kërkimit të ushqimit ishte mjaft e zakonshme për këtë lloj: zhytje për 16.5 minuta deri në një thellësi prej 184 m dhe intervale nga 1 deri në 4 minuta në sipërfaqe.
Profili i ritmit të zemrës, në përputhje me përgjigjen kardiovaskulare ndaj zhytjes, tregoi se frekuenca e rrahjeve të zemrës nga 4 deri në 8 rrahje në minutë mbizotëronte në fazën e poshtme të zhytjeve gjatë kërkimit të ushqimit, pavarësisht nga koha e qëndrimit në zhytje ose thellësia maksimale. Frekuenca e rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes (e llogaritur për gjatë gjithë kohëzgjatjes së zhytjes) dhe frekuenca minimale e momentit të rrahjeve të zemrës gjatë zhytjes u ul me kohëzgjatjen e zhytjes, ndërsa frekuenca maksimale e rrahjeve të zemrës pas daljes në sipërfaqe u rrit me kohëzgjatjen e zhytjes. Kështu që, sa më gjatë të ishte balena nën ujë, aq më ngadalë rrahin zemra gjatë zhytjes dhe aq më shpejt pas nxjerrjes.
Nga ana tjetër, ekuacionet allometrike për mammiferët thonë se një balenë me një peshë prej 70000 kg ka një zemër që peson 319 kg, dhe volumi i saj goditës (volumi i gjakut të ejectuar për goditje) është rreth 80 l, për këtë arsye, norma e rrahjeve të zemrës në pushim duhet të jetë 15 goditje/min.
Gjatë fazave më të ulëta të zhytjeve, frequenca momentale e rrahjeve të zemrës ishte nga 1/3 deri në 1/2 e frequencies së parashikuar të rrahjeve të zemrës në pushim. Megjithatë, ritmi i zemrës u rrit në fazën e daljes. Në intervalet e sipërme, frekuenca e rrahjeve të zemrës ishte përafërsisht dyfish më e lartë se frekuenca e parashikuar e rrahjeve të zemrës në pushim dhe kryesisht variu nga 30 në 37 goditje në minutë pas zhytjeve të thella (> 125 metra thellësi) dhe nga 20 në 30 goditje në minutë pas zhytjeve më të cekta.
Ky vëzhgim mund të tregojë se përshpejtimi i rrahjeve të zemrës është i nevojshëm për të arritur shkëmbimin e duhur të gazrave të frymëmarrjes dhe reperfuzionin (rikthimi i rrjedhjes së gjakut) të indeve ndërmjet zhytjeve të thella.
Përgjigjet e shkurtra të natës ishin të lidhura me pushimin dhe, për pasojë, ishin më karakteristike për një gjendje më pak aktive. Frekuencat tipike të rrahjeve të zemrës, të observuara gjatë një zhytjeje 5-minutëshe natën (8 rrahje në minutë) dhe intervalit të sipërfaqes 2-minutësh që e shoqëron atë (25 rrahje në minutë), mund të rezultojnë në një ritëm të zemrës rreth 13 rrahje në minutë. Kjo shifër, siç mund ta shikojmë, është tronditëse e afërt me parashikimet e llogaritura të modeleve alometrike.
Pastaj shkencëtarët ndërtuan profilet e frekuencës së rrahjeve të zemrës, thellësisë dhe volumit relativ të mushkërive të 4 zhytjeve të veçanta, analiza e të cilave lejon të studiohet ndikimi potencial i aktivitetit fizik dhe thellësisë në rregullimin e ritmit të zemrës.
Imazhi Nr.2: profilet e frekuencës së rrahjeve të zemrës, thellësisë dhe volumit relativ të mushkërive të 4 zhytjeve të veçanta.
Gjatë konsumimit të ushqimit në thellësi të mëdha, balena bën një manovër të caktuar duke hapur papritur gojën për të gëlltitur ujë me plancton, dhe më pas filtrin ushqimin. Është vënë re se frekuenca e rrahjeve të zemrës në momentin e gëlltitjes së ujit është 2.5 herë më e lartë se sa në momentin e filtrimit. Kjo tregon qartë lidhjen e ritmit të zemrës me ngarkesën fizike.
Sa i përket mushkërive, ndikimi i tyre në ritmin e zemrës është jashtëzakonisht i dyshimtë, pasi nuk janë vënë re ndryshime të dukshme në volumin relativ të mushkërive gjatë zhytjeve në shqyrtim.
Në të njëjtën kohë, në fazat e ulëta të zhytjeve të cekta, një rritje momentale e frekuencës së rrahjeve të zemrës është lidhur pikërisht me ndryshimet në volumin relativ të mushkërive dhe mund të jetë shkaktuar nga aktivizimi i receptorit të shtrirjes së mushkërive.
Duke përmbledhjes së vëzhgimeve të përmendura më sipër, shkencëtarët arritën në përfundimin se gjatë ushqyerjes në thellësi të mëdha vërehet një rritje e përkohshme e frekuencës së rrahjeve të zemrës deri në 2.5 herë. Megjithatë, frekuenca mesatare maksimale e rrahjeve të zemrës gjatë luhatjeve në momentin e ushqyerjes ende ishte vetëm gjysma e sasisë së parashikuar në qetësi. Këto të dhëna janë në përputhje me hipotezën që harku i aortës së balenave të mëdha realizon efektin e rezervuarit gjatë ritmit të ngadalshëm të zemrës gjatë zhytyrjes. Përveç kësaj, gama e rrahjeve më të larta të zemrës pas zhytyrjes konfirmoi hipotezën se impedanca e aortës dhe ngarkesa mbi zemrën zvogëlohen gjatë intervalit sipërfaqësor për shkak të ndërhyrjes shkatërruese të valëve presioni dalëse dhe reflektuese në aortë.
Bradikardia e fortë, që është vërejtur nga studiuesit, mund të quhet një rezultat i papritur i studimit, duke marrë parasysh shpenzimet kolosale të energjisë së balenave gjatë manovrave të përthithjes së ujit me plankton. Megjithatë, kostot metabolike të kësaj manovre mund të mos përputhen me frekuencën e rrahjeve të zemrës ose transportin konvective të oksigjenit, pjesërisht për shkak të kohëzgjatjes së shkurtër të ushqyerjes dhe të mundshmërisë për angazhimin e fibrave muskulore glikoliti që shpejtohen shpejt.
Gjatë përthithjes, balenat blu arrijnë shpejtësi të lartë dhe absorbojnë një sasi uji që mund të jetë më e madhe se trupi i tyre vetë. Shkencëtarët sugjerojnë se rezistenca e lartë dhe energjia e nevojshme për manovrën shpejt e shterojnë rezervat totale të oksigjenit në trup, duke kufizuar kështu kohën e zhytjes. Forca mekanike e nevojshme për përthithjen e volumeve të mëdha të ujit, me siguri, tejkalon fuqinë e metabolizmit aerobik. Kjo është arsyeja pse gjatë këtyre manovrave, frekuenca e rrahjeve të zemrës, edhe pse rritej, ndodhte për një kohë shumë të shkurtër.
Për një njohje më të detajuar me nuancat e hulumtimit, rekomandoj të shikoni në .
Epilogu
Një nga përfundimet më të rëndësishme është se për këmbimin e gazit dhe reperfuzionin gjatë intervaleve të shkurtër në sipërfaqe, balenat blu kërkojnë një frekuencë të maksimumit të rrahjeve të zemrës, pavarësisht natyrës së shterrjes së rezervave të oksigjenit në gjak dhe në muskuj gjatë zhytjeve. Nëse merret parasysh se individët më të mëdhenj të balenave blu duhet të investojnë më shumë punë për të marrë ushqim në një periudhë më të shkurtër (në përputhje me hipotezat e alometrisë), atëherë ata përballen padyshim me disa kufizime fizologjike si gjatë zhytjes ashtu edhe gjatë intervalit në sipërfaqe. Kjo do të thotë se evolucionarisht, madhësia e trupit të tyre është e kufizuar, sepse po të ishte më e madhe, 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 punon në kufijtë e mundësive të saj.
Në të ardhmen, shkencëtarët planifikojnë të zgjasin funksionalitetin e pajisjes së tyre, duke përfshirë një akselerometër për të kuptuar më mirë ndikimin e aktiviteteve të ndryshme fizike në ritmin e zemrës. Po ashtu, ata planifikojnë të aplikojnë sensorin e tyre të EKG-së tek krijesa të tjera detare.
Siç e tregoi kjo studim, të jesh krijesa më e madhe me zemrën më të madhe nuk është aq e lehtë. Megjithatë, pavarësisht nga dimensionet e krijesave detare, cilës do të jetë dieta e tyre, ne duhet të kuptojmë se masa e ujit që përdoret nga njeriu për peshkim, shpërndarje dhe transport, mbetet shtëpia e tyre. Ne jemi vetëm mysafirë dhe, prandaj, duhet të sillet si të tillë.
Of-topi i premtes:
Pamje të rralla, ku balena blu tregon kapacitetin e gojës së saj.
Një gjigant tjetër i deteve është kashtalloti. Në këtë video, shkencëtarët kapën një kashtallot kurioz në një thellësi prej 598 metrash me ndihmën e ROV Hercules.
Faleminderit për vëmendjen, qëndroni kureshtar dhe të keni një fundjavë të shkëlqyer, shokë! 🙂
Faleminderit që qëndroni me ne. Ju pëlqejnë artikujt tanë? Dëshironi të shihni më shumë materiale interesante? Na mbështetni duke bërë një porosi ose duke na rekomanduar njohurive tuaj, , 30% zbritje për përdoruesit e Habra për një alternativë unike të serverëve entry-level, e cila është krijuar nga ne për ju: (disponohen variante me RAID1 dhe RAID10, deri në 24 bërthama dhe deri në 40GB DDR4).
Dell R730xd për dy herë më lirë? Vetëm këtu në Holandë! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — nga $99! Lexoni rreth
Burimi: habr.com
