Тайны животных,погружающихся глубоко в океан.

Клювские киты погружаются глубже любого другого животного, опускающегося почти на 3 км. Как они выживают в сокрушительном давлении?

Когда дело доходит до глубоководного погружения, клювские киты возглавляют пачку, ученые отслеживали этих типично неуловимых китов и сообщали, что один кит погрузился в головокружительные глубины 2,992 м. Тот же кит остался под водой, без единого вдоха, за 138 минут.

Этот подвиг был исключительным, одновременно разбивая новые записи о погружениях млекопитающих в две категории. Но в то время киты зарекомендовали себя как обладатели чемпионов, другие морские млекопитающие также развили и оттачивали способность погружаться глубоко и долго. Кашалоты обычно погружаются между 500 и 1000 м, тюленей Уэдделла идут на 600 м, а слоновые уплотнения могут задерживать дыхание в течение двух часов.

«Просто удивительно, что могут сделать эти животные. «Эти животные ежедневно проводят эти глубокие погружения, иногда повторяя погружения несколько раз в день и, похоже, не испытывают никаких проблем с этим. Поэтому постоянный вопрос, который мы задаем себе, заключается в следующем: как они это делают ?»

Откройте для себя самых глубоких подводных животных.

Животные погружаются глубоко по одной причине, и причина одна: получить еду,«Эти киты делают эти погружения до огромных глубин, потому что есть окупаемость с точки зрения продовольственного ресурса». «Животные не делают такие вещи для удовольствия. Это то, как они зарабатывают на жизнь».

Но это сложный способ заработать на жизнь. Самой непосредственной проблемой является крайнее, сокрушительное давление. На 1000 м вниз китовый кит Кювье испытывает 100-кратное давление, которое они оказывают на поверхность, достаточное для полного сжатия воздуха в легких, разрушая их легкие и уменьшая воздушные карманы. Затем, прямо перед дайвингом, эти млекопитающие выдыхают 90% воздуха в легких. Это также снижает их плавучесть, что облегчает погружение.

Но это создает новую проблему. С небольшим количеством кислорода в легких, киты должны быть экономными, когда речь заходит об использовании газа на их погружениях. «Они очень экономные, - говорит Фальман. «Они просто очень, очень крепко держатся за этот кислород и пытаются использовать его как можно более консервативно».

Киковый кит Кювье.

Чтобы прекратить использовать столько кислорода, дайвинг-млекопитающие могут остановить их дыхание и шунтировать поток крови из их конечностей в мозг, сердце и мышцы. Они также закрыли функцию пищеварения, почек и печени.

Наконец, они понижают сердечный ритм. Большинство млекопитающих могут это делать, когда они ныряют, даже люди. Но у морских млекопитающих замедление может быть экстремальным. Ученые измерили сердечный ритм погружения тюленей Уэдделла всего за 4 удара в минуту.

Животные также адаптируют свое поведение, чтобы сохранить кислород, уменьшив, насколько они двигаются. В 2000 году Терри Уильямс из Калифорнийского университета, Санта-Крус и его коллеги прикрепили миниатюрные камеры к тюленям Уэдделла, дельфина-афалина, слоновой печати и голубого кита. Они обнаружили, что их усохшие легкие уменьшали их плавучесть, позволяя им тонуть, а не плавать.

Но этого недостаточно, чтобы просто быть скупой с кислородом. Как только они окажутся в глубокой воде, дайверы, такие как киски Кивье, должны подкрасться и победить свою добычу. Для этого им нужно найти немного кислорода.

Печать Уэдделла.

К счастью, у них есть запас: они хранят кислород в крови и мышцах. Морские млекопитающие имеют более высокий процент содержания в крови красных кровяных клеток, чем большинство млекопитающих что делает их кровь вязкой . Они также имеют высокое соотношение массы тела к объему. «У них просто большой сберегательный счет, чем у нас».

Но этого недостаточно. «Из того, что люди оценили за хранящимся кислородом, и скоростью, с которой они потребляют этот кислород, не должно быть возможно, чтобы животные вообще погрузились в эти глубины».

Затем в 2013 году Беренбринк сделал потрясающее открытие о мышцах дайвинга. Как и все млекопитающие, их мышцы содержат белок, называемый миоглобин, который хранит кислород и придает мясу красный цвет. Миоглобин в десять раз сконцентрирован в мышцах дайверов, чем в мышцах человека. Он настолько сконцентрирован в китах, что их плоть кажется почти черной.

Но должно быть ограничение на количество миоглобина, которое могут содержать мышцы. Если слишком много молекул упаковывают в небольшое пространство, они могут склеиваться. Такое сгущение может вызвать серьезные заболевания у людей, таких как диабет и болезнь Альцгеймера. Тем не менее Беренбринк обнаружил, что мышцы подводных животных, похоже, несут слишком много миоглобина.

Muscle хранит кислород, используя миоглобин.

Поскольку подобные заряды отталкивают друг друга, положительно заряженные молекулы миоглобина не склеиваются. Это означает, что огромное количество миоглобина может быть упаковано, обеспечивая достаточное количество кислорода.

Беренбринк обнаружил, что у всех дайвинг-млекопитающих, которые он изучал, был положительно заряженный миоглобин, хотя у некоторых были более высокие положительные заряды, чем у других. Самые высокие концентрации миоглобина встречаются в мышцах, необходимых для плавания, именно там, где дайверу это нужно больше всего. Более того, генетический анализ показал, что у китовых китов должен быть самый высокий уровень миоглобина, как и следовало ожидать.

Но в то время как работа Беренбринка нашла настоящий встроенный кислородный танк у дайверов, он говорит, что мы до сих пор не знаем, обеспечивает ли этот танк достаточное количество для длительных погружений, сделанных китами. «Мы все еще не знаем, - говорит Беренбринк.

Даже если у дайвинг-млекопитающих достаточно кислорода, они все еще не выходят из леса. Они также должны иметь дело с расстройством, называемым декомпрессионной болезнью, или «изгибами». У людей изгибы могут быть фатальными. И оказывается, морские млекопитающие также подвержены риску.

Водолазы должны позаботиться о том, чтобы избежать изгибов.

Когда человек с аквалангом находится на глубине, газы растворяются в крови. Если дайвер придет слишком быстро, падение давления вызывает появление пузырьков газа из кровотока и попадание в капилляры и критические органы. Это вызывает дискомфорт и боль, а иногда и смерть.

Ученые считали, что дайвинг-млекопитающие невосприимчивы к этому состоянию, даже несмотря на то, что они обнаружили такие пузырьки раньше в мельчайших животных. В период между 1992 и 2003 годами исследователи обнаружили, что у дельфинов, морских свиней и свиного окуня киты, связанные с пузырьками, связаны с пузырьками.

Морская черепаха с ловушкой.

Черепахи были случайно пойманы в коммерческих рыболовных сетях и куплены местными рыбаками. Из 21, которые прибыли живыми, 9 показали признаки спастичности. КТ-сканирование выявило пузырьки в органах черепах.

Легко диагностировать декомпрессионную болезнь: просто поставьте животное под более высокое давление и посмотрите, очищаются ли симптомы. С этой целью Гарсиа помещал две маленькие черепахи в лабораторный автоклав и повторно сжимал их, используя аналогичные протоколы к тем, которые использовались для человеческих водолазов. Черепахи полностью восстановились, и Гарсия в конце концов отпустил их обратно в дикую природу.

«Это первый случай, когда кто-либо в мире достиг клинического диагноза декомпрессионной болезни у живых морских позвоночных».

Находка важна для усилий по сохранению морских черепах. Теперь мы знаем, что черепахи, оказавшиеся в рыболовных сетях, могут страдать от изгибов и нуждаются в лечении, прежде чем его отпустить. Если рыбаки просто распутывают их из сетей и немедленно выпускают, черепахи могут умереть от декомпрессионной болезни.

Мог ли морской гидроагрегат вредить морской жизни?

Однако, помимо промысла, трудно понять, почему морские млекопитающие когда-либо получат изгибы. Декомпрессионная болезнь случается, если они поднимаются слишком быстро, поэтому, конечно, они должны были развиваться, чтобы этого не делать. Но может быть, что-то заставляет их бросаться на поверхность?

В 2002 году в районе всего за четыре часа до этого в регионе проходила серия военных учений с участием эхолота. После этого инцидента исследователи отметили связи между деятельностью сонара и мельчайшими морскими млекопитающими на пляжах Средиземного моря, Канарских островов и Багамских островов.

Теоретически, если киты находятся на расстоянии 1000 м или 2000 м, шум сонара может отправить их на поверхность. Если они появятся слишком быстро, их антидекомпрессионные механизмы могут не отставать. Но мы не можем это подтвердить, - говорит Фальман. «Никто даже не понимает, как они избегают поворотов, не говоря уже о том, как они затем продолжают получать изгибы в определенных ситуациях», - говорит Фальман.

Кажется, киты не любят сонар. Когда ученые выставили киевских китов к симуляциям гидролокатора для исследования в 2013 году, киты перестали колоть и эхолоцировать и тихо уплыли . Затем они остались под водой дольше, чем обычно.

«Но на самом деле, что это показывает?». «Это не говорит нам ничего о том, как киты могут вести себя под водой, на больших глубинах».

Голубой кит.

Фалман говорит, что единственный способ понять, почему киты получают изгибы, - это выяснить их нормальное поведение и физиологию, в частности, как они справляются с глубоким погружением. Но это не проблема, не в последнюю очередь потому, что киты слишком велики, чтобы учиться в лаборатории.

Эти исследования могут иметь неожиданные преимущества, добавляет Фалман. Раскрывая физиологию экстремального погружения, исследователи могут выяснить, как лечить определенные клинические состояния у людей. Одним из примеров является ателектаз, при котором легкие человека разрушаются, препятствуя дыханию. Крайние погружения морских млекопитающих могут указывать путь к излечению.

«Они погружаются в глубины, которые абсолютно феноменальны». «С нашими нынешними знаниями в области физиологии они продвигаются вперед и дальше того, что они должны делать».