Tabiat eng yorqin tasavvurga ega degan bayonot bilan bahslashish qiyin. O'simlik va hayvonot dunyosi vakillarining har biri o'ziga xos, ba'zan hatto g'alati xususiyatlarga ega, ular ko'pincha bizning boshimizga sig'maydi. Misol uchun, xuddi shu mantis qisqichbaqasini olaylik. Bu yirtqich jonzot o'zining kuchli tirnoqlari bilan jabrlanuvchi yoki jinoyatchiga 83 km/soat tezlikda hujum qilishga qodir va ularning ko'rish tizimi odamlar tomonidan o'rganilgan eng murakkab tizimlardan biridir. Mantis kerevitlari shiddatli bo'lsa-da, unchalik katta emas - uzunligi 35 sm gacha. Dengiz va okeanlarning, shuningdek, sayyoramizning eng katta aholisi ko'k kitdir. Ushbu sutemizuvchining uzunligi 30 metrdan oshadi va og'irligi 150 tonnaga etadi. Ta'sirchan kattaligiga qaramay, ko'k kitlarni zo'r ovchilar deb atash qiyin, chunki ... ular planktonni afzal ko'radilar.
Moviy kitlarning anatomiyasi har doim bunday ulkan organizm va undagi organlar qanday ishlashini yaxshiroq tushunishni xohlaydigan olimlarni qiziqtirgan. Ko'k kitlarning mavjudligi haqida bir necha yuz yillardan beri (aniqrog'i, 1694 yildan beri) bilishimizga qaramay, bu gigantlar ularning barcha sirlarini ochmagan. Bugun biz Stenford universiteti olimlari guruhi ko'k kitning yurak urishining birinchi yozuvlarini olish uchun foydalanilgan qurilmani ishlab chiqqan tadqiqotni ko'rib chiqamiz. Dengizlar hukmdorining yuragi qanday ishlaydi, olimlar qanday kashfiyotlar qilishdi va nega ko'k kitdan kattaroq organizm mavjud emas? Bu haqda tadqiqot guruhining hisobotidan bilib olamiz. Bor.
Tadqiqot qahramoni
Moviy kit - eng katta sutemizuvchi, dengiz va okeanlarning eng katta aholisi, eng katta hayvon, eng katta kit. Nima deyishim mumkin, ko'k kit haqiqatan ham o'lchamlari bo'yicha eng yaxshisidir - uzunligi 33 metr va og'irligi 150 tonna. Raqamlar taxminiy, ammo ta'sirchan emas.
Hatto bu gigantning boshi ham Ginnesning rekordlar kitobida alohida qatorga loyiqdir, chunki u butun tana uzunligining taxminan 27% ni egallaydi. Bundan tashqari, ko'k kitlarning ko'zlari juda kichik, greyfurtdan katta emas. Agar siz uchun kitning ko'zlarini ko'rish qiyin bo'lsa, unda siz darhol og'zini sezasiz. Moviy kitning og'zi 100 tagacha odamni sig'dira oladi (qo'rqinchli misol, lekin ko'k kitlar odamlarni yemaydi, hech bo'lmaganda ataylab emas). Og'izning katta o'lchami gastronomik afzalliklarga bog'liq: kitlar planktonni iste'mol qiladilar, katta hajmdagi suvni yutadilar, so'ngra filtr apparati orqali oziq-ovqatni filtrlaydilar. Juda qulay sharoitlarda ko'k kit kuniga taxminan 6 tonna plankton iste'mol qiladi.
Moviy kitlarning yana bir muhim xususiyati ularning o'pkasidir. Ular nafasini 1 soat ushlab, 100 m gacha chuqurlikka sho'ng'iydi.Ammo, boshqa dengiz sutemizuvchilari kabi, ko'k kitlar vaqti-vaqti bilan nafas olish uchun suv yuzasiga chiqib turadi. Kitlar suv yuzasiga ko'tarilganda, ular boshning orqa qismidagi ikkita katta teshikdan (burun teshigidan) yasalgan nafas olish teshigidan foydalanadilar. Kitning nafas olish teshigidan nafas chiqarishi ko'pincha balandligi 10 m gacha bo'lgan vertikal suv favvorasi bilan birga keladi.Kitlarning yashash joylarining xususiyatlarini hisobga olsak, ularning o'pkalari biznikiga qaraganda ancha samarali ishlaydi - kit o'pkasi 80-90% ni o'zlashtiradi. kislorod, bizniki esa atigi 15%. O'pkaning hajmi taxminan 3 ming litrni tashkil qiladi, ammo odamlarda bu ko'rsatkich 3-6 litr atrofida o'zgarib turadi.
Nyu-Bedforddagi (AQSh) muzeyda ko'k kitning yuragi modeli.
Moviy kitning qon aylanish tizimi ham rekord koβrsatkichlarga toβla. Masalan, ularning tomirlari juda katta, faqat aortaning diametri taxminan 40 sm.Ko'k kitlarning yuragi dunyodagi eng katta yurak hisoblanadi va bir tonnaga yaqin og'irlikda. Bunday katta yurak bilan kit juda ko'p qonga ega - kattalarda 8000 litrdan ortiq.
Va endi biz muammosiz o'rganishning mohiyatiga kelamiz. Moviy kitning yuragi katta, biz allaqachon tushunganimizdek, lekin u juda sekin uradi. Ilgari, yurak urish tezligi daqiqada 5-10 marta, kamdan-kam hollarda 20 martagacha bo'lgan deb hisoblar edi. Ammo hozirgacha hech kim aniq o'lchovlarni amalga oshirmagan.
Stenford universiteti olimlarining taβkidlashicha, masshtab biologiyada, ayniqsa, tirik mavjudotlar organlarining funksional xususiyatlarini aniqlashda katta ahamiyatga ega. Sichqonlardan tortib kitlargacha bo'lgan turli xil jonzotlarni o'rganish tirik organizmning oshib bo'lmaydigan o'lcham chegaralarini aniqlash imkonini beradi. Va yurak va umuman yurak-qon tomir tizimi bunday tadqiqotlarning muhim atributlari hisoblanadi.
Fiziologiyasi hayot tarziga to'liq moslashgan dengiz sutemizuvchilarida sho'ng'in va nafasni ushlab turish bilan bog'liq moslashuvlar muhim rol o'ynaydi. Aniqlanishicha, bu jonzotlarning ko'pchiligi sho'ng'in paytida dam olish holatidan past darajaga tushadigan yurak urish tezligiga ega. Va sirtga ko'tarilgach, yurak urishi tezlashadi.
Sho'ng'in paytida yurak urish tezligini pasaytirish to'qimalar va hujayralarga kislorod etkazib berish tezligini kamaytirish uchun zarur bo'lib, shu bilan qondagi kislorod zaxiralarining kamayish jarayonini sekinlashtiradi va yurakning o'zi tomonidan kislorod iste'molini kamaytiradi.
Jismoniy mashqlar (ya'ni, jismoniy faollikni oshirish) sho'ng'in reaktsiyasini modulyatsiya qiladi va sho'ng'in paytida yurak tezligini oshiradi, deb taxmin qilinadi. Ushbu gipoteza ko'k kitlarni o'rganish uchun ayniqsa muhimdir, chunki oziqlantirishning maxsus usuli (suvni to'satdan yutish) tufayli metabolizm tezligi, nazariy jihatdan, asosiy qiymatlardan (dam olish holatidan) oshib ketishi kerak. 50 marta. Bunday o'pkalar kislorodning kamayishini tezlashtiradi, shuning uchun sho'ng'in davomiyligini qisqartiradi.
O'pka paytida yurak urish tezligining oshishi va kislorodning qondan mushaklarga o'tishining oshishi bunday jismoniy faoliyatning metabolik xarajatlari tufayli muhim rol o'ynashi mumkin. Bundan tashqari, past konsentratsiyani hisobga olish kerak miyoglobin* (Mb) koβk kitlarda (boshqa dengiz sutemizuvchilarnikidan 5-10 marta past: koβk kitlarda 0.8 g-100 mushak uchun 1 g Mb va boshqa dengiz sutemizuvchilarda 1.8-10 g Mb).
Mioglobin* - skelet mushaklari va yurak mushaklarining kislorodni bog'lovchi oqsili.
Xulosa sifatida, jismoniy faoliyat, sho'ng'in chuqurligi va ixtiyoriy nazorat avtonom nerv tizimi orqali sho'ng'in paytida yurak tezligini o'zgartiradi.
Yurak tezligini kamaytirishning qo'shimcha omili sho'ng'in / ko'tarilish paytida o'pkaning siqilishi / kengayishi bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, sho'ng'in paytida va sirtda yurak urish tezligi arterial gemodinamik naqshlarga bevosita bog'liq.
Finval
Fin kitlarida aorta devorlarining biomexanik xususiyatlari va o'lchamlari bo'yicha oldingi tadqiqot (Balaenoptera physalus) yurak urish tezligi β€10 urish/daqiqada sho'ng'ish paytida aorta yoyi rezervuar effektni amalga oshirishini ko'rsatdi (Windkessel effekti), bu uzoq vaqt davomida qon oqimini saqlab turadi diastolik davrlar* yurak urishi o'rtasida va qattiq distal aortaga qon oqimining pulsatsiyasini kamaytiradi.
diastola* (diastolik davr) - qisqarishlar orasidagi yurakning bo'shashish davri.
Yuqorida tavsiflangan barcha farazlar, nazariyalar va xulosalar ashyoviy dalillarga ega bo'lishi, ya'ni amalda tasdiqlanishi yoki rad etilishi kerak. Ammo buning uchun siz erkin harakatlanadigan ko'k kitda elektrokardiogramma o'tkazishingiz kerak. Bu erda oddiy usullar ishlamaydi, shuning uchun olimlar elektrokardiografiya uchun o'zlarining qurilmasini yaratdilar.
Tadqiqotchilar o'z ishlari haqida qisqacha gapiradigan video.
Kitning EKG si 4 ta soβrgβichli maxsus kapsulaga oβrnatilgan buyurtma asosida ishlab chiqarilgan EKG yozuvchisi yordamida qayd etilgan. Yuzaki EKG elektrodlari ikkita assimilyatsiya stakaniga o'rnatilgan. Tadqiqotchilar qayiqda Monterey ko'rfaziga (Tinch okeani, Kaliforniya yaqinida) borishdi. Olimlar nihoyat yuzaga chiqqan koβk kitni uchratishganda, uning tanasiga (chap qanoti yonida) EKG yozuvchisini biriktirdilar. Ilgari to'plangan ma'lumotlarga ko'ra, bu kit 15 yoshida erkakdir. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu qurilma invaziv emas, ya'ni hayvonning terisiga hech qanday sensorlar yoki elektrodlarni kiritishni talab qilmaydi. Ya'ni, kit uchun bu protsedura mutlaqo og'riqsiz va odamlar bilan aloqa qilishdan minimal stress bilan amalga oshiriladi, bu ham stress tufayli buzilishi mumkin bo'lgan yurak urishi ko'rsatkichlarini hisobga olgan holda juda muhimdir. Natijada 8.5 soatlik EKG yozuvi bo'lib, olimlar yurak urish tezligi profilini yaratishga muvaffaq bo'lishdi (quyidagi rasm).
Rasm β1: Moviy kitning yurak urishi profili.
EKG to'lqin shakli xuddi shu qurilma yordamida tutqun kichik kitlarda qayd etilganiga o'xshash edi. Kitning oziq-ovqat izlash harakati uning turlari uchun juda normal edi: 16.5 m chuqurlikka 184 daqiqa sho'ng'in va 1-4 daqiqa sirt oralig'i.
Sho'ng'inga yurak-qon tomir reaktsiyasiga mos keladigan yurak urish tezligi profili shuni ko'rsatdiki, sho'ng'in davomiyligi yoki maksimal chuqurlikdan qat'i nazar, sho'ng'inning pastki bosqichida daqiqada 4 dan 8 gacha yurak urish tezligi ustunlik qiladi. Sho'ng'in yurak urishi (butun sho'ng'in davomiyligi bo'yicha hisoblangan) va minimal bir lahzali sho'ng'in yurak urishi sho'ng'in davomiyligi bilan kamaydi, sho'ng'indan keyingi maksimal sirt yurak urishi esa sho'ng'in davomiyligi bilan ortdi. Ya'ni, kit qancha vaqt suv ostida bo'lsa, sho'ng'in paytida yurak urishi sekinroq va ko'tarilgandan keyin tezroq bo'ladi.
O'z navbatida, sutemizuvchilar uchun allometrik tenglamalar og'irligi 70000 319 kg bo'lgan kitning yuragi 80 kg og'irlikda ekanligini va uning urish hajmi (har bir urish uchun chiqariladigan qon hajmi) taxminan 15 l ni tashkil qiladi, shuning uchun dam olish paytida yurak urish tezligi XNUMX marta bo'lishi kerak. min.
Sho'ng'inning pastki bosqichlarida bir lahzali yurak urish tezligi bashorat qilingan dam olish paytida yurak urish tezligining 1/3 va 1/2 qismini tashkil etdi. Biroq, ko'tarilish bosqichida yurak tezligi ortdi. Yuzaki intervallarda yurak urish tezligi bashorat qilingan dam olish paytidagi yurak urish tezligidan taxminan ikki baravar ko'p edi va asosan chuqur sho'ng'indan keyin (>30 m chuqurlik) 37 dan 125 zarba / min gacha va sayoz sho'ng'inlardan keyin 20 dan 30 zarba / min gacha o'zgardi.
Ushbu kuzatuv shuni ko'rsatadiki, yurak urish tezligini tezlashtirish chuqur sho'ng'inlar orasida kerakli nafas olish gazlari almashinuviga va to'qimalarning reperfuziyasiga (qon oqimini tiklash) erishish uchun zarurdir.
Sayoz, qisqa muddatli tungi sho'ng'in dam olish bilan bog'liq edi va shuning uchun kamroq faol shtatlarda tez-tez uchraydi. 5 daqiqalik tungi sho'ng'in (daqiqada 8 zarba) va unga hamroh bo'lgan 2 daqiqalik sirt oralig'i (daqiqada 25 zarba) paytida kuzatiladigan odatiy yurak urish tezligi daqiqada taxminan 13 zarbaga olib kelishi mumkin. Bu ko'rsatkich, biz ko'rib turganimizdek, allometrik modellarning taxminiy prognozlariga juda yaqin.
Keyin olimlar jismoniy faollik va chuqurlikning yurak urish tezligini tartibga solishga potentsial ta'sirini o'rganish uchun 4 ta alohida sho'ng'indan yurak urish tezligi, chuqurlik va o'pkaning nisbiy hajmini aniqladilar.
Rasm β2: 4 ta alohida sho'ng'inning yurak urishi, chuqurligi va o'pka hajmining nisbiy profillari.
Katta chuqurlikda ovqat iste'mol qilganda, kit ma'lum bir o'pka manevrasini amalga oshiradi - plankton bilan suvni yutish uchun og'zini keskin ochadi va keyin ovqatni filtrlaydi. Suvni yutish paytidagi yurak urishi filtratsiya paytidagidan 2.5 baravar yuqori ekanligi kuzatildi. Bu to'g'ridan-to'g'ri yurak tezligining jismoniy faoliyatga bog'liqligi haqida gapiradi.
O'pkaga kelsak, ularning yurak urish tezligiga ta'siri juda kam, chunki sho'ng'in paytida o'pkaning nisbiy hajmida sezilarli o'zgarishlar kuzatilmagan.
Bundan tashqari, sayoz sho'ng'inning pastki bosqichlarida yurak urish tezligining qisqa muddatli o'sishi aniq o'pkaning nisbiy hajmining o'zgarishi bilan bog'liq va o'pkaning cho'zish retseptorlari faollashishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.
Yuqorida tavsiflangan kuzatishlarni umumlashtirib, olimlar katta chuqurlikda oziqlantirish paytida qisqa muddatli yurak urish tezligi 2.5 baravar ko'payadi degan xulosaga kelishdi. Shu bilan birga, o'pkalarni oziqlantirish paytida yurak urish tezligining o'rtacha eng yuqori darajasi hali ham kutilgan dam olish qiymatining yarmi edi. Ushbu ma'lumotlar katta kitlarning egiluvchan aorta yoylari sho'ng'inning sekin yurak urishi paytida rezervuar ta'sirini ko'rsatadi degan gipotezaga mos keladi. Bundan tashqari, sho'ng'ishdan keyingi davrda yuqori yurak urish tezligi diapazoni aortadagi chiquvchi va aks ettirilgan bosim to'lqinlarining halokatli aralashuvi tufayli sirt oralig'ida aorta impedansi va yurak ish yuki kamayadi degan gipotezani tasdiqladi.
Tadqiqotchilar tomonidan kuzatilgan og'ir bradikardiya, plankton bilan suvni yutish paytida kitning o'pka manevrida juda katta energiya sarflaganligini hisobga olsak, tadqiqotning kutilmagan natijasi deb atash mumkin. Biroq, bu manevrning metabolik qiymati, qisman ovqatlanishning qisqa muddati va glikolitik, tez burama mushak tolalarini jalb qilish tufayli yurak tezligi yoki konvektiv kislorod tashishiga mos kelmasligi mumkin.
O'pka paytida ko'k kitlar yuqori tezlikda tezlashadi va o'z tanasidan kattaroq bo'lishi mumkin bo'lgan suv hajmini o'zlashtiradi. Olimlarning farazlariga ko'ra, manevr uchun zarur bo'lgan yuqori qarshilik va energiya tananing umumiy kislorod zaxirasini tezda tugatadi va shu bilan sho'ng'in vaqtini cheklaydi. Katta hajmdagi suvni yutish uchun zarur bo'lgan mexanik kuch, ehtimol, aerob metabolik kuchdan ancha yuqori. Shuning uchun bunday manevrlar paytida yurak urishi tezlashdi, lekin juda qisqa vaqt ichida.
Tadqiqotning nuanslari bilan batafsilroq tanishish uchun men qarashni tavsiya qilaman .
Epilog
Eng muhim topilmalardan biri shundaki, ko'k kitlar sho'ng'in paytida qon va mushak kislorodining kamayishi tabiatidan qat'i nazar, qisqa sirt oralig'ida gaz almashinuvi va reperfuziya uchun maksimal yurak urish tezligiga yaqin bo'lishi kerak. Agar kattaroq ko'k kitlar oziq-ovqat olish uchun (allometrik gipotezalarga muvofiq) qisqa vaqt ichida ko'proq mehnat sarflashlari kerakligini hisobga olsak, ular muqarrar ravishda sho'ng'in paytida ham, sirt oralig'ida ham bir qator fiziologik cheklovlarga duch kelishadi. Bu ularning tanasining hajmi evolyutsion jihatdan cheklanganligini anglatadi, chunki agar u kattaroq bo'lsa, oziq-ovqat olish jarayoni juda qimmatga tushadi va olingan oziq-ovqat bilan qoplanmaydi. Tadqiqotchilarning o'zlari ko'k kitning yuragi o'z imkoniyatlari chegarasida ishlayotganiga ishonishadi.
Kelajakda olimlar oβz qurilmalari imkoniyatlarini kengaytirishni, jumladan, turli jismoniy faoliyatning yurak urish tezligiga taβsirini yaxshiroq tushunish uchun akselerometr qoβshishni rejalashtirmoqda. Shuningdek, ular o'zlarining EKG sensoridan boshqa dengiz hayotida foydalanishni rejalashtirmoqdalar.
Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, eng katta yurakka ega eng katta mavjudot bo'lish oson emas. Biroq, dengiz aholisining kattaligi qanday bo'lishidan qat'i nazar, ular qanday parhezga rioya qilishlaridan qat'i nazar, odamlar tomonidan baliq ovlash, qazib olish va tashish uchun ishlatiladigan suv ustuni ularning uyi bo'lib qolishini tushunishimiz kerak. Biz faqat mehmonmiz, shuning uchun o'zimizni shunga yarasha tutishimiz kerak.
Juma kunidan tashqari:
Ko'k kitning og'zining sig'imini ko'rsatadigan noyob kadrlar.
Dengizlarning yana bir giganti spermatozoid kitdir. Ushbu videoda olimlar masofadan boshqariladigan ROV Hercules yordamida 598 metr chuqurlikdagi qiziquvchan sperma kitini suratga olishdi.
Tomosha qilganingiz uchun tashakkur, qiziquvchan bo'ling va barchaga ajoyib dam olish kunlarini o'tkazing! π
Biz bilan qolganingiz uchun tashakkur. Bizning maqolalarimiz sizga yoqdimi? Ko'proq qiziqarli tarkibni ko'rishni xohlaysizmi? Buyurtma berish yoki do'stlaringizga tavsiya qilish orqali bizni qo'llab-quvvatlang, , Habr foydalanuvchilari uchun biz siz uchun ixtiro qilingan boshlang'ich darajadagi serverlarning noyob analogiga 30% chegirma: (RAID1 va RAID10, 24 tagacha yadro va 40 Gb gacha DDR4 bilan mavjud).
Dell R730xd 2 barobar arzonmi? Faqat shu yerda Gollandiyada! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollardan! Haqida o'qing
Manba: www.habr.com