Чому ущільнювачі можуть довго бути під водою?

Підводне середовище вороже до ссавців. Без акаланги людина може триматися під водою не більше шести хвилин, тоді як деякі печатки можуть бути занурені на період до півгодини.

Сессон (декомпресія) захворювання (відоме як хвороба водолазів), спричиняючи втрату свідомості на глибині 100 м, отруєння киснем, викликаючи судоми, важку гіпоксію, через яку вона темніє в очах-все це проблеми, пов’язані з зануренням на більшій глибині. Щоб уникнути цих небезпек, печатки пройшли довгий еволюційний розвиток і розробили ряд ідеальних пристроїв.

Багато ссавців живляться у воді або біля неї, але лише два загони - китобійні та сирени - повністю пристосовані до водного способу життя. Ущільнювачі, морські коти та морські леви, що належать до загону кіосків, проводять більшу частину свого життя у воді, залишаючи це лише на короткий час.

Отже, всі ці тварини добре пристосовані до підводного життя, але, залишаючись повітрям, вони змушені повернутися на поверхню води, щоб поповнити подачу кисню.

Першим кроком для дайвінг -тюленів було видихання більшості повітря з легенів. Після пірнання під тиском води легені стискаються, а повітря штовхається в бронхі, а потім проходить через рот і ніс. Цей механізм стиснення легенів призводить до того, що на глибині близько 60 м в тілі тварини немає вільного газу, що допомагає уникнути повітряної емболії - явища, коли бульбашки вільного газу під тиском при великому Глибини розчиняються в крові, і при підйомі на поверхню кип’ятіть у поверхневі судини занурення.

На перший погляд, ідея стиснення легенів - це не найуспішніша. Але ця здатність стала необхідною для занурення у тюленів до значної глибини. Коли легені стискаються, тривалість занурення залежить від кількості кисню, що зберігається в організмі.

Дайвінг, всі ссавці потребують кисню, оскільки метаболізм не зупиняється під час занурення. Їх система крові добре пристосована, щоб забезпечити, щоб постачання мозку не зупиняється. Кров ущільнювачів містить велику кількість еритроцитів і багато гемоглобіну, який зв`язує кисень і поширює його по всьому тілу. Значна частина кисневих ущільнювачів зберігається в м’язах за допомогою міоглобіну (кисневий білок).

Інша ключова адаптація - це обмеження тканинного кисню за рахунок зменшення або зупинки кровообігу в кінцівках та органах, які не мають життєво важливих функцій. Цей ефект досягається шляхом стиснення судин та зниження частоти серцевих скорочень. У деяких випадках серце під час занурення складає до 4 ударів за хвилину замість звичайних 60-80. У вагітності самка навіть серцевий ритм ембріонів уповільнюється одночасно з матір`ю.

Усі ці фізіологічні зміни дозволяють ссавцям робити надзвичайне занурення. Морські слони вважаються чемпіонами, хоча їх досягнення згасають перед здібностями дзьобів та сперматозоїдів. Самці морських слонів занурюються в середньому протягом 30-40 хвилин, відновлюючий дефіцит кисню за пару хвилин на поверхні води. У морі, де вони проводять 10 місяців на рік, 90% часу морського слона знаходиться під водою. При необхідності це збільшує тривалість занурення до години, що дозволяє йому зловити рибу на значній глибині. Зазвичай морські слони харчуються 300-600 метрів від поверхні води, але, якщо необхідно, вони падають на глибину близько 900 метрів.

Дайвінг довгий час тюленів потребує тривалої відпустки: 45 хвилин, проведених під водою, потребують відпочинку протягом години на поверхні. Однак морські слони здатні зробити кілька занурень поспіль, відпочиваючи в повітрі лише на пару хвилин.

Значна маса допомагає морському слону зменшити метаболічні витрати при дайвінгу на одиницю маси. Оскільки кількість збереженого кисню залежить від маси, у великих ссавців живлення більша як в абсолютних значеннях, так і відносно їх потреб. Але навіть самці морських котів, маса тіла яких порівнянна з масою собаки, може зануритися на глибину понад 200 метрів більше 5 хвилин.

Вчені давно стверджували про те, як тварини, анатомія та фізіологія яких настільки схожі у більшості земних ссавців, можуть зробити таке довге занурення. Дайвінг ссавці використовували всю пластичність своєї структури, що дозволило їм отримати доступ до багатих кормівних ресурсів океану. Обмеження їх можливостей визначається головним чином кількістю кисню, який може бути врегульований в організмі. Крім того, ми знаємо, що деякі тварини мають режим анаеробного метаболізму, який залежить від властивостей буфера окислювально-відновлювального пожитку в крові та м’язах в умовах швидкого накопичення молочної кислоти як продукту такого метаболізму.

Морські ссавці більш стійкі до високих концентрацій молочної кислоти, ніж люди. Анаеробний метаболізм є в 18 разів ефективним, ніж аеробний, і зазвичай вимагає тривалого періоду відновлення, тому він може використовуватися лише в крайніх випадках. З іншого боку, необхідно забезпечити водолаза доступ до багатих харчових ресурсів, який врівноважує відносно високу енергетику процесу занурення у водну колону.