Prečo môžu byť tesnenia po dlhú dobu pod vodou?

Podvodné prostredie je pre cicavce nepriateľské. Bez Aqualanga sa človek môže vydržať pod vodou najviac šesť minút, zatiaľ čo niektoré tesnenia môžu byť ponorené na obdobie až pol hodiny.

Cessonus (dekompresná) Choroba (známa ako choroba potápačov), ktorá spôsobuje stratu vedomia v hĺbke 100 m, otravy kyslíkom, spôsobujúce kŕče, závažnú hypoxiu, vďaka ktorej stmaví v očiach. Toto sú problémy spojené s ponorením vo väčšej hĺbke. Aby sa predišlo týmto nebezpečenstvám, tulene prešli dlhým vývojovým vývojom a vyvinuli množstvo dokonalých zariadení.

Mnoho cicavcov sa živí vodou alebo blízko nej, ale iba dve oddelenia - veľrybárske a sirény - sú úplne prispôsobené vodnému životnému štýlu. Pečate, morské mačky a morské levy patriace k oddeleniu stánkov trávia väčšinu svojho života vo vode a len ho nechávajú na krátku dobu.

Takže všetky tieto zvieratá sú dobre prispôsobené podvodnému životu, ale zostávajúci vzduch sú nútení vrátiť sa na hladinu vody, aby sa dopĺňali prívod kyslíka.

Prvým krokom pre potápačské tesnenia bolo výdych väčšiny vzduchu z pľúc. Po potápaní pod tlakom vody sú pľúca stlačené a vzduch sa tlačí do bronchi a potom prechádza ústami a nosom. Tento mechanizmus kompresie pľúc vedie k skutočnosti, že v hĺbke asi 60 m v tele zvieraťa nie je voľný plyn, ktorý pomáha vyhnúť sa vzduchovej embólii - javom, keď bubliny voľného plynu pod tlakom pri veľkom Hĺbky sa rozpustia v krvi a keď sú zdvihnuté na povrch.

Na prvý pohľad myšlienka komprimovania pľúc nie je najúspešnejšia. Ale táto schopnosť sa stala potrebnou pre potápanie tuleňov do značnej hĺbky. Keď sú pľúca stlačené, trvanie ponorenia závisí od množstva kyslíka uloženého v tele.

Potápanie, všetky cicavce potrebujú kyslík, pretože metabolizmus sa počas ponorenia nezastaví. Ich krvný systém je dobre prispôsobený na zabezpečenie toho, aby sa zásobovanie mozgu nezastavilo. Krv tuleňov obsahuje veľké množstvo červených krviniek a veľa hemoglobínu, ktorý viaže kyslík a šíri ho po celom tele. Významná časť kyslíkových tesnení sa ukladá vo svaloch pomocou myoglobínu (proteín viažuci kyslík).

Ďalšou kľúčovou adaptáciou je obmedzenie tkanivového kyslíka znížením alebo zastavením krvného obehu v končatinách a orgánoch, ktoré nemajú dôležité funkcie. Tento účinok sa dosahuje stlačením krvných ciev a znížením srdcovej frekvencie. V niektorých prípadoch srdce počas ponorenia tvorí až 4 údery za minútu namiesto obvyklých 60-80. U tehotnej samice sa dokonca aj srdcový rytmus embryí spomaľuje súčasne s matkou.

Všetky tieto fyziologické zmeny umožňujú cicavcom urobiť mimoriadne ponorenie. Morské slony sú považovaní za šampiónov, hoci ich úspechy vyblednú pred schopnostiami zobákov a veľryní spermie. Muži morských slonov sa ponoria v priemere 30-40 minút, restoratívny nedostatok kyslíka za pár minút na hladine vody. V mori, kde trávia 10 mesiacov ročne, 90% času morského slona je pod vodou. Ak je to potrebné, zvyšuje trvanie ponorenia na hodinu, čo mu umožňuje chytiť ryby vo značnej hĺbke. Typicky sa morské slony kŕmia 300-600 metrov od hladiny vody, ale ak je to potrebné, padajú do hĺbky asi 900 metrov.

Potápanie po dlhú dobu potrebujú pečate dlhú dovolenku: 45 minút stráveného pod vodou vyžaduje odpočinok na povrch na povrchu. Avšak morské slony sú schopní urobiť niekoľko ponorov v rade a relaxovať vo vzduchu iba pár minút.

Významná hmota pomáha morskému slonovi znížiť metabolické náklady pri potápaní na jednotku hmoty. Pretože množstvo uloženého kyslíka závisí od hmotnosti, u veľkých cicavcov je dodávka väčšia v absolútnych hodnotách a relatívne ich potrebách. Ale aj muži morských mačiek, ktorých telesná hmotnosť je porovnateľná s hmotnosťou psa, sa môžu ponoriť do hĺbky viac ako 200 metrov viac ako 5 minút.

Vedci sa dlho argumentovali o tom, ako môžu zvieratá, ktorých anatómia a fyziológia sú u väčšiny pozemných cicavcov také podobné. Potápanie cicavcov použilo všetku plasticitu svojej štruktúry, ktorá im umožnila prístup k bohatým zdrojom krmiva v oceáne. Limit ich schopností je určený hlavne množstvom kyslíka, ktoré je možné usadiť v tele. Okrem toho vieme, že niektoré zvieratá majú režim anaeróbneho metabolizmu, ktorý závisí od vlastností krvi a svalov v redoxáli v podmienkach rýchlej akumulácie kyseliny mliečnej ako produktu takéhoto metabolizmu.

Morské cicavce sú odolnejšie voči vysokým koncentráciám kyseliny mliečnej ako ľudia. Anaeróbny metabolizmus je 18 -krát účinný ako aeróbny a zvyčajne si vyžaduje dlhé obdobie zotavenia, takže sa dá použiť iba v extrémnych prípadoch. Na druhej strane je potrebné poskytnúť potápačovi prístup k bohatým potravinovým zdrojom, ktorý vyvažuje relatívne vysokú energetickú hodnotu procesu ponorenia do vodného stĺpca.