Ni vigumu kubishana na taarifa kwamba asili ina mawazo ya wazi zaidi. Kila mmoja wa wawakilishi wa mimea na wanyama ana sifa zake za kipekee, na wakati mwingine hata za ajabu ambazo mara nyingi haziwezi kuingia ndani ya vichwa vyetu. Chukua, kwa mfano, kaa sawa na mantis. Kiumbe huyu wa kuwinda anaweza kushambulia mwathiriwa au mkosaji kwa makucha yake yenye nguvu kwa kasi ya 83 km / h, na mfumo wao wa kuona ni mojawapo ya ngumu zaidi kuwahi kujifunza na wanadamu. Crayfish ya mantis, ingawa ni kali, sio kubwa sana - hadi urefu wa 35 cm. Mkaaji mkubwa zaidi wa bahari na bahari, pamoja na sayari kwa ujumla, ni nyangumi wa bluu. Urefu wa mamalia huyu unaweza kufikia zaidi ya mita 30 na uzani wa tani 150. Licha ya ukubwa wao wa kuvutia, nyangumi wa bluu ni vigumu kuitwa wawindaji wa kutisha, kwa sababu ... wanapendelea plankton.
Anatomy ya nyangumi wa bluu daima imekuwa ya kupendeza kwa wanasayansi ambao wanataka kuelewa vizuri jinsi kiumbe kikubwa kama hicho na viungo vilivyomo hufanya kazi. Licha ya ukweli kwamba tumejua juu ya kuwepo kwa nyangumi za bluu kwa miaka mia kadhaa (tangu 1694, kuwa sahihi zaidi), makubwa haya hayajafunua siri zao zote. Leo tutaangalia utafiti ambao kundi la wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Stanford walitengeneza kifaa ambacho kilitumiwa kupata rekodi za kwanza za mapigo ya moyo wa nyangumi wa bluu. Moyo wa mtawala wa bahari hufanyaje kazi, ni uvumbuzi gani ambao wanasayansi wamefanya, na kwa nini hakuna kiumbe kikubwa kuliko nyangumi wa bluu? Tunajifunza kuhusu hili kutokana na ripoti ya kikundi cha utafiti. Nenda.
Shujaa wa Utafiti
Nyangumi wa bluu ndiye mamalia mkubwa zaidi, mkaaji mkubwa zaidi wa bahari na bahari, mnyama mkubwa zaidi, nyangumi mkubwa zaidi. Ninaweza kusema nini, nyangumi wa bluu ndiye bora zaidi kwa suala la vipimo - urefu ni mita 33 na uzani ni tani 150. Nambari ni takriban, lakini sio chini ya kuvutia.
Hata mkuu wa jitu huyu anastahili mstari tofauti katika Kitabu cha kumbukumbu cha Guinness, kwani inachukua karibu 27% ya jumla ya urefu wa mwili. Kwa kuongezea, macho ya nyangumi wa bluu ni ndogo sana, sio kubwa kuliko zabibu. Ikiwa ni vigumu kwako kuona macho ya nyangumi, basi utaona kinywa mara moja. Mdomo wa nyangumi wa bluu unaweza kushikilia hadi watu 100 (mfano wa kutisha, lakini nyangumi wa bluu hawali watu, angalau si kwa makusudi). Saizi kubwa ya mdomo ni kwa sababu ya upendeleo wa kitamaduni: nyangumi hula plankton, wakimeza maji mengi, ambayo hutolewa kupitia kichungi, kuchuja chakula. Chini ya hali nzuri, nyangumi wa bluu hutumia takriban tani 6 za plankton kwa siku.
Kipengele kingine muhimu cha nyangumi wa bluu ni mapafu yao. Wana uwezo wa kushikilia pumzi yao kwa saa 1 na kupiga mbizi hadi kina cha hadi m 100. Lakini, kama wanyama wengine wa baharini, nyangumi wa bluu mara kwa mara hujitokeza kwenye uso wa maji ili kupumua. Nyangumi wanapoinuka juu ya uso wa maji, hutumia tundu la kupumulia, tundu la kupumulia lililo na matundu mawili makubwa (pua) nyuma ya vichwa vyao. Utoaji wa nyangumi kupitia shimo lake mara nyingi hufuatana na chemchemi ya wima ya maji hadi urefu wa m 10. Kwa kuzingatia sifa za makazi ya nyangumi, mapafu yao hufanya kazi kwa ufanisi zaidi kuliko yetu - mapafu ya nyangumi huchukua 80-90% ya oksijeni, na yetu tu kuhusu 15%. Kiasi cha mapafu ni karibu lita elfu 3, lakini kwa wanadamu takwimu hii inatofautiana karibu lita 3-6.
Mfano wa moyo wa nyangumi wa bluu kwenye jumba la makumbusho huko New Bedford (USA).
Mfumo wa mzunguko wa nyangumi wa bluu pia umejaa vigezo vya rekodi. Kwa mfano, vyombo vyao ni kubwa tu, kipenyo cha aorta pekee ni karibu 40 cm. Moyo wa nyangumi wa bluu unachukuliwa kuwa moyo mkubwa zaidi duniani na uzani wa tani moja. Kwa moyo mkubwa kama huo, nyangumi ana damu nyingi - zaidi ya lita 8000 kwa mtu mzima.
Na sasa tunakuja vizuri kwenye kiini cha utafiti wenyewe. Moyo wa nyangumi wa bluu ni mkubwa, kama tulivyoelewa tayari, lakini hupiga polepole sana. Hapo awali, iliaminika kuwa pigo lilikuwa karibu 5-10 kwa dakika, katika matukio machache hadi 20. Lakini hakuna mtu aliyefanya vipimo sahihi hadi sasa.
Wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Stanford wanasema kwamba kiwango kina umuhimu mkubwa katika biolojia, hasa linapokuja suala la kuamua vipengele vya utendaji vya viungo vya viumbe hai. Utafiti wa viumbe mbalimbali, kutoka kwa panya hadi nyangumi, hutuwezesha kuamua mipaka ya ukubwa ambayo kiumbe hai haiwezi kuzidi. Na moyo na mfumo wa moyo kwa ujumla ni sifa muhimu za masomo hayo.
Katika mamalia wa baharini, ambao fiziolojia imebadilishwa kabisa kwa mtindo wao wa maisha, marekebisho yanayohusiana na kupiga mbizi na kushikilia pumzi huchukua jukumu muhimu. Imegundulika kuwa wengi wa viumbe hawa wana viwango vya moyo ambavyo hushuka hadi viwango vya chini ya hali yao ya kupumzika wakati wa kupiga mbizi. Na baada ya kuongezeka kwa uso, kiwango cha moyo kinakuwa haraka zaidi.
Kiwango cha chini cha moyo wakati wa kupiga mbizi ni muhimu ili kupunguza kiwango cha utoaji wa oksijeni kwa tishu na seli, na hivyo kupunguza kasi ya mchakato wa kupungua kwa hifadhi ya oksijeni katika damu na kupunguza matumizi ya oksijeni kwa moyo yenyewe.
Inakisiwa kuwa mazoezi (yaani kuongezeka kwa shughuli za kimwili) hurekebisha mwitikio wa kupiga mbizi na huongeza mapigo ya moyo wakati wa kupiga mbizi. Dhana hii ni muhimu sana kwa uchunguzi wa nyangumi wa bluu, kwani kwa sababu ya njia maalum ya kulisha (mapango ya ghafla ya kumeza maji), kiwango cha metabolic, kwa nadharia, kinapaswa kuzidi maadili ya msingi (hali ya kupumzika) na. Mara 50. Inachukuliwa kuwa mapafu hayo huharakisha upungufu wa oksijeni, kwa hiyo kupunguza muda wa kupiga mbizi.
Kuongezeka kwa kiwango cha moyo na kuongezeka kwa uhamisho wa oksijeni kutoka kwa damu hadi kwa misuli wakati wa lunge inaweza kuwa na jukumu muhimu kutokana na gharama za kimetaboliki za shughuli hizo za kimwili. Kwa kuongeza, inafaa kuzingatia mkusanyiko wa chini miyoglobini* (Mb) katika nyangumi wa bluu (mara 5-10 chini kuliko mamalia wengine wa baharini: 0.8 g Mb kwa 100 g-1 misuli katika nyangumi bluu na 1.8-10 g Mb katika wanyama wengine wa baharini.
Miyoglobini* - protini inayofunga oksijeni ya misuli ya mifupa na misuli ya moyo.
Kama hitimisho, shughuli za mwili, kina cha kupiga mbizi na udhibiti wa hiari hubadilisha kiwango cha moyo wakati wa kupiga mbizi kupitia mfumo wa neva wa uhuru.
Sababu ya ziada katika kupunguza kiwango cha moyo inaweza kuwa mgandamizo/upanuzi wa mapafu wakati wa kupiga mbizi/kupanda.
Kwa hivyo, kiwango cha moyo wakati wa kupiga mbizi na wakati juu ya uso ni moja kwa moja kuhusiana na mifumo ya hemodynamic ya ateri.
Nyangumi wa mwisho
Utafiti wa awali wa mali ya biomechanical na vipimo vya kuta za aorta katika nyangumi wa mwisho (Balaenoptera physalus) ilionyesha kuwa wakati wa kupiga mbizi kwa kiwango cha moyo β€10 beats/min, upinde wa aota hutumia athari ya hifadhi (Athari ya Windkessel), ambayo inadumisha mtiririko wa damu kwa muda mrefu muda wa diastoli* kati ya mapigo ya moyo na kupunguza mdundo wa damu katika aorta ngumu ya distali.
Diastoli* (kipindi cha diastoli) - kipindi cha kupumzika kwa moyo kati ya contractions.
Dhana, nadharia na hitimisho zote zilizoelezwa hapo juu lazima ziwe na ushahidi wa nyenzo, yaani, kuthibitishwa au kukataliwa katika mazoezi. Lakini ili kufanya hivyo, unahitaji kufanya electrocardiogram kwenye nyangumi ya bluu ya kusonga kwa uhuru. Njia rahisi hazitafanya kazi hapa, kwa hiyo wanasayansi wameunda kifaa chao cha electrocardiography.
Video ambayo watafiti wanazungumza kwa ufupi kuhusu kazi zao.
ECG ya nyangumi ilirekodiwa kwa kutumia kinasa sauti kilichotengenezwa maalum cha ECG kilichojengwa ndani ya kapsuli maalum yenye vikombe 4 vya kunyonya. Elektrodi za ECG za uso zilijengwa ndani ya vikombe viwili vya kunyonya. Watafiti walichukua mashua hadi Monterey Bay (Bahari ya Pasifiki, karibu na California). Wanasayansi hatimaye walipokutana na nyangumi wa bluu ambaye alikuwa ametokea, waliunganisha kinasa sauti cha ECG kwenye mwili wake (karibu na pezi lake la kushoto). Kulingana na data iliyokusanywa hapo awali, nyangumi huyu ni dume akiwa na umri wa miaka 15. Ni muhimu kutambua kwamba kifaa hiki hakina uvamizi, yaani, hauhitaji kuanzishwa kwa sensorer yoyote au electrodes kwenye ngozi ya mnyama. Hiyo ni, kwa nyangumi utaratibu huu hauna uchungu kabisa na una mkazo mdogo kutoka kwa kuwasiliana na watu, ambayo pia ni muhimu sana, kwa kuzingatia kwamba usomaji wa mapigo ya moyo huchukuliwa, ambayo inaweza kupotoshwa kwa sababu ya dhiki. Matokeo yake yalikuwa rekodi ya ECG ya saa 8.5 ambayo wanasayansi waliweza kujenga wasifu wa kiwango cha moyo (picha hapa chini).
Picha #1: Wasifu wa kiwango cha moyo wa nyangumi wa bluu.
Mawimbi ya ECG yalikuwa sawa na yale yaliyorekodiwa katika nyangumi wadogo waliofungwa kwa kutumia kifaa kimoja. Tabia ya kula nyangumi ilikuwa ya kawaida kabisa kwa spishi zake: kupiga mbizi kwa dakika 16.5 hadi kina cha 184 m na muda wa uso wa dakika 1 hadi 4.
Wasifu wa mapigo ya moyo, sambamba na mwitikio wa moyo na mishipa kwenye kupiga mbizi, ulionyesha kuwa mapigo ya moyo kati ya mipigo 4 na 8 kwa dakika yalitawala wakati wa awamu ya chini ya kupiga mbizi, bila kujali muda wa kupiga mbizi au kina cha juu zaidi. Mapigo ya moyo ya kupiga mbizi (iliyohesabiwa katika muda wote wa kupiga mbizi) na kiwango cha chini cha mpigo wa kupiga mbizi papo hapo kilipungua kwa muda wa kupiga mbizi, ilhali kiwango cha juu cha mapigo ya moyo baada ya kupiga mbizi kiliongezeka kwa muda wa kupiga mbizi. Hiyo ni, kwa muda mrefu nyangumi alikuwa chini ya maji, moyo unapiga polepole wakati wa kupiga mbizi na kasi baada ya kupanda.
Kwa upande wake, hesabu za allometric kwa mamalia husema kwamba nyangumi mwenye uzito wa kilo 70000 ana moyo wenye uzito wa kilo 319, na kiasi cha kiharusi (kiasi cha damu kilichotolewa kwa mpigo) ni karibu 80 l, kwa hiyo, kiwango cha moyo cha kupumzika kinapaswa kuwa 15 beats / min.
Wakati wa awamu za chini za kupiga mbizi, mapigo ya moyo ya papo hapo yalikuwa kati ya 1/3 na 1/2 ya kiwango cha moyo kilichotabiriwa. Hata hivyo, kiwango cha moyo kiliongezeka wakati wa hatua ya kupanda. Katika vipindi vya juu, mapigo ya moyo yalikuwa takriban mara mbili ya mapigo ya moyo yaliyotabiriwa na yalitofautiana hasa kutoka 30 hadi 37 bpm baada ya kupiga mbizi kwa kina (> 125 m kina) na kutoka 20 hadi 30 bpm baada ya kupiga mbizi chini kabisa.
Uchunguzi huu unaweza kuonyesha kwamba kuongeza kasi ya kiwango cha moyo ni muhimu ili kufikia taka kubadilishana gesi ya kupumua na reperfusion (marejesho ya mtiririko wa damu) ya tishu kati ya dives kina.
Upigaji mbizi wa usiku usio na kina, wa muda mfupi ulihusishwa na kupumzika na kwa hivyo ulikuwa wa kawaida zaidi katika hali ambazo hazifanyi kazi. Viwango vya kawaida vya moyo vinavyozingatiwa wakati wa kupiga mbizi kwa dakika 5 usiku (mipigo 8 kwa dakika) na muda unaofuatana wa dakika 2 (mipigo 25 kwa dakika) vinaweza kuunganishwa na kusababisha mapigo ya moyo ya takriban midundo 13 kwa dakika. Takwimu hii, kama tunaweza kuona, iko karibu sana na makadirio ya makadirio ya mifano ya allometric.
Kisha wanasayansi walionyesha kiwango cha moyo, kina, na kiasi cha kiasi cha mapafu kutoka kwenye mbizi 4 tofauti ili kuchunguza athari zinazoweza kutokea za shughuli za kimwili na kina kwenye udhibiti wa mapigo ya moyo.
Picha #2: Mapigo ya moyo, kina na wasifu wa kiasi cha mapafu wa watu 4 wa kupiga mbizi.
Wakati wa kula chakula kwa kina kirefu, nyangumi hufanya ujanja fulani wa lunge - hufungua mdomo wake kwa kasi kumeza maji na plankton, na kisha kuchuja chakula. Ilibainika kuwa kiwango cha moyo wakati wa kumeza maji ni mara 2.5 zaidi kuliko wakati wa kuchujwa. Hii inazungumzia moja kwa moja utegemezi wa kiwango cha moyo juu ya shughuli za kimwili.
Kuhusu mapafu, athari yao juu ya kiwango cha moyo haiwezekani sana, kwani hakuna mabadiliko makubwa katika kiasi cha mapafu yaliyozingatiwa wakati wa kupiga mbizi katika swali.
Zaidi ya hayo, katika awamu za chini za kupiga mbizi kwa kina kifupi, ongezeko la muda mfupi la mapigo ya moyo lilihusishwa haswa na mabadiliko katika ujazo wa mapafu na inaweza kusababishwa na uanzishaji wa kipokezi cha kunyoosha mapafu.
Kwa muhtasari wa uchunguzi ulioelezwa hapo juu, wanasayansi walifikia hitimisho kwamba wakati wa kulisha kwa kina kirefu kuna ongezeko la muda mfupi la kiwango cha moyo kwa mara 2.5. Hata hivyo, kiwango cha juu cha kiwango cha juu cha moyo wakati wa kulisha mapafu bado kilikuwa nusu tu ya thamani ya kupumzika iliyotabiriwa. Data hizi zinapatana na dhana kwamba matao ya aota ya nyangumi wakubwa huleta athari ya hifadhi wakati wa mapigo ya moyo polepole ya kupiga mbizi. Kwa kuongeza, aina mbalimbali za viwango vya juu vya moyo wakati wa kipindi cha baada ya kupiga mbizi ziliunga mkono dhana kwamba impedance ya aorta na mzigo wa kazi ya moyo hupunguzwa wakati wa muda wa uso kutokana na kuingiliwa kwa uharibifu wa mawimbi ya shinikizo yanayotoka na yalijitokeza katika aota.
Bradycardia kali iliyozingatiwa na watafiti inaweza kuitwa matokeo yasiyotarajiwa ya utafiti, kwa kuzingatia matumizi makubwa ya nishati na nyangumi kwenye ujanja wa lunge wakati akimeza maji na plankton. Hata hivyo, gharama ya kimetaboliki ya ujanja huu haiwezi kuendana na mapigo ya moyo au usafiri wa oksijeni unaopitisha hewa, kwa sehemu kutokana na muda mfupi wa kulisha na uwezekano wa kuajiriwa kwa nyuzi za misuli za glycolytic, zinazobadilika haraka.
Wakati wa kupumua, nyangumi wa bluu huharakisha kwa kasi ya juu na kunyonya kiasi cha maji ambacho kinaweza kuwa kikubwa kuliko mwili wao wenyewe. Wanasayansi wanakisia kwamba upinzani wa juu na nishati inayohitajika kwa uendeshaji hupunguza haraka hifadhi kamili ya oksijeni ya mwili, na hivyo kupunguza muda wa kupiga mbizi. Nguvu ya kimakanika inayohitajika kunyonya kiasi kikubwa cha maji huenda ikazidi kwa mbali nguvu ya kimetaboliki ya aerobic. Ndiyo sababu, wakati wa uendeshaji huo, kiwango cha moyo kiliongezeka, lakini kwa muda mfupi sana.
Kwa ufahamu wa kina zaidi na nuances ya utafiti, napendekeza kutazama .
Epilogue
Mojawapo ya matokeo muhimu zaidi ni kwamba nyangumi wa bluu wanahitaji karibu viwango vya juu vya moyo kwa kubadilishana gesi na upenyezaji wakati wa vipindi vifupi vya uso, bila kujali asili ya damu na upungufu wa oksijeni ya misuli wakati wa kupiga mbizi. Ikiwa tunazingatia kwamba nyangumi wakubwa wa bluu lazima wawekeze kazi zaidi kwa muda mfupi ili kupata chakula (kulingana na hypotheses ya allometric), basi bila shaka wanakabiliwa na vikwazo kadhaa vya kisaikolojia wakati wa kupiga mbizi na wakati wa muda wa uso. Hii ina maana kwamba mageuzi ukubwa wa miili yao ni mdogo, kwani kama ingekuwa kubwa, mchakato wa kupata chakula ungekuwa wa gharama kubwa na haungelipwa na chakula kilichopokelewa. Watafiti wenyewe wanaamini kwamba moyo wa nyangumi wa bluu unafanya kazi kwa kikomo cha uwezo wake.
Katika siku zijazo, wanasayansi wanapanga kupanua uwezo wa kifaa chao, ikiwa ni pamoja na kuongeza accelerometer ili kuelewa vyema athari za shughuli mbalimbali za kimwili kwenye kiwango cha moyo. Pia wanapanga kutumia sensa yao ya ECG kwenye viumbe vingine vya baharini.
Kama utafiti huu unavyoonyesha, kuwa kiumbe kikubwa zaidi na moyo mkuu si rahisi. Hata hivyo, bila kujali ukubwa wa wakazi wa baharini, bila kujali chakula gani wanachozingatia, tunahitaji kuelewa kwamba safu ya maji, ambayo hutumiwa na wanadamu kwa uvuvi, uchimbaji na usafiri, inabakia nyumbani kwao. Sisi ni wageni tu, na kwa hivyo lazima tuishi ipasavyo.
Ijumaa kutoka juu:
Picha adimu za nyangumi wa bluu akionyesha uwezo wa mdomo wake.
Jitu lingine la bahari ni nyangumi wa manii. Katika video hii, wanasayansi wanaotumia ROV Hercules inayodhibitiwa kwa mbali walipiga picha ya nyangumi wa manii mwenye kina cha mita 598.
Asante kwa kutazama, endelea kutaka kujua na uwe na wikendi njema kila mtu! π
Asante kwa kukaa nasi. Je, unapenda makala zetu? Je, ungependa kuona maudhui ya kuvutia zaidi? Tuunge mkono kwa kuweka agizo au kupendekeza kwa marafiki, , Punguzo la 30% kwa watumiaji wa Habr kwenye analogi ya kipekee ya seva za kiwango cha kuingia, ambayo tulikutengenezea: (inapatikana kwa RAID1 na RAID10, hadi cores 24 na hadi 40GB DDR4).
Dell R730xd mara 2 nafuu? Hapa tu nchini Uholanzi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - kutoka $99! Soma kuhusu
Chanzo: mapenzi.com