Informație

Cum se scufundă mamiferele marine evită boala de decompresie?

Cum se scufundă mamiferele marine evită boala de decompresie?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Cum reușesc mamiferele marine, a căror supraviețuire depinde de scufundările regulate, să evite boala de decompresie sau „coturile?” Ei, într-adevăr, o evită?


cred ca am primit raspunsul...

Adaptările anatomice primare pentru presiunea unui mamifer care se scufundă adânc, cum ar fi cașalot, se concentrează pe spațiile care conțin aer și pe prevenirea barotraumei tisulare. Cavitățile de aer, atunci când sunt prezente, sunt căptușite cu plexuri venoase, despre care se crede că se umple în profunzime, obliterează spațiul aerian și împiedică „strângerea”. Plămânii se prăbușesc, ceea ce previne ruptura pulmonară și (important din punct de vedere fiziologic) blochează schimbul de gaze în plămân. Lipsa absorbției azotului în profunzime previne dezvoltarea narcozei cu azot și a bolii de decompresie.

Sursa: Scientific American


Sunt de acord cu @souvik.bhattacharya, dar vreau să detaliez. Colapsul plămânilor oprește într-adevăr schimbul de gaze la mamiferele marine, menținând aerul departe de țesutul pulmonar care în mod normal schimbă O2, CO2 si n2. Construcția lui N2 rezultă în coturi după scăderea presiunii la refacerea suprafeței (McDonald & Ponganis, 2012). Cu toate acestea, un studiu al lui Hooker și colab. (2012) au arătat că balenele, delfinii și focile aflate pe plajă au prezentat semne de formare de bule în organele interne, care au fost legate de expunerea la zgomot și sonar, sau de alți factori, cum ar fi apa rece, care pot perturba funcționalitatea măsurilor preventive, cum ar fi colaps pulmonar. Deci, pentru a reveni la întrebarea dvs. - Da, ei o evită prin colapsul pulmonar, dar în anumite condiții acest mecanism poate eșua.


Studiul examinează modul în care mamiferele marine care se scufundă gestionează decompresia

Orice scafandru care se întoarce din adâncurile oceanului știe despre pericolul bolii de decompresie (DCS) sau despre „coturile”. Pe măsură ce scafandrunul urcă și presiunea oceanului scade, gazele care au fost absorbite de organism în timpul scufundării ies din soluție și, dacă ascensiunea este prea rapidă, poate provoca formarea de bule în corp. DCS provoacă multe simptome, iar efectele sale pot varia de la dureri articulare și erupții cutanate până la paralizie și moarte. Dar cum reușesc mamiferele marine, a căror supraviețuire depinde de scufundările regulate, să evite DCS? Ei, într-adevăr, o evită?

În aprilie 2010, Centrul pentru mamifere marine (MMC) al Woods Hole Oceanographic Institution a invitat experții mondiali în scufundări umane și fiziologia scufundărilor de mamifere marine să se întrunească pentru un atelier de trei zile pentru a discuta problema modului în care mamiferele marine gestionează gazul sub presiune. Douăzeci și opt de cercetători au discutat și au dezbătut starea actuală a cunoștințelor privind cinetica gazelor mamiferelor marine scufundate -- ratele schimbării concentrației de gaze în corpurile lor.

Atelierul a rezultat într-o lucrare, „Scumpărări mortale? Managementul fiziologic și comportamental al stresului de decompresie la mamiferele scufundatoare," care a fost publicat pe 21 decembrie 2011, online în Proceedings of the Royal Society B.

„Până de curând, dogma era că mamiferele marine au adaptări anatomice, fiziologice și comportamentale pentru a face curbele să nu fie o problemă”, a spus directorul MMC, Michael Moore. „Nu există nicio dovadă că mamiferele marine se îndoaie în mod obișnuit, dar o privire asupra celor mai recente studii sugerează că ele evită în mod activ, mai degrabă decât pur și simplu nu au probleme cu decompresia”.

Cercetătorii au început să pună la îndoială înțelepciunea convențională după ce au examinat balenele cu cioc care au eșuat în Insulele Canare în 2002. O necropsie a acelor animale a scos dovezi ale daunelor cauzate de bule de gaz. Animalele au rămas blocate după expunerea la sonar de la exercițiile navale din apropiere. Acest lucru i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că mamiferele marine care se scufundă s-ar putea confrunta cu prezența bulelor de azot mai frecvent decât se credea anterior și că strategiile de răspuns ale animalelor ar putea implica compromisuri fiziologice în funcție de variabilele situaționale. Cu alte cuvinte, animalele își gestionează probabil încărcătura de azot și probabil au o variație mai mare a nivelurilor de azot din sânge decât se credea anterior.

Deoarece animalele petrec atât de mult timp sub suprafața oceanului, înțelegerea comportamentului mamiferelor marine care se scufundă este destul de dificilă. Utilizarea tehnologiei inovatoare ajută la progresul științei. La WHOI, oamenii de știință au folosit un scaner CT pentru a examina cadavrele de mamifere marine la diferite presiuni, pentru a înțelege mai bine comportamentul gazelor din plămâni și „a-și face o idee la ce adâncime anatomia este oprită de alte probleme de cinetică a presiunii”, a spus Moore. Pentru alte studii, Moore și colegii săi au reușit să achiziționeze o unitate portabilă cu ultrasunete veterinară pentru a analiza prezența sau absența gazului la delfinii vii, eșuați.

Mai sunt multe de învățat, inclusiv dacă animalele vii au bule circulante în sistemele lor pe care le gestionează. Dacă o fac, spune Moore, impactul zgomotului și alți factori de stres care împing animalul de la o situație normală de management la o situație anormală devin mai mult o îngrijorare. "Când un scafandru uman are unele probleme cu bule, ce va face? Ei fie vor urca într-o cameră de recompresie, astfel încât să se poată recomprima și apoi să se întoarcă mai încet, fie vor apuca un alt rezervor și vor coborî înapoi pentru un timp și . . . și lasă lucrurile să se rezolve de la sine. Ce face un delfin în mod normal când iese la suprafață? Următoarele lucruri de făcut este să te scufunzi, iar singurul loc în care nu poți face asta este în ape puțin adânci sau mai ales dacă ești pe plajă."


Cum evită leii de mare boala de decompresie

Boala de decompresie, sau îndoirile, apare atunci când un scafandru respiră azot la adâncime și urcă prea repede pentru ca azotul să se disipeze. Azotul formează bule în fluxul sanguin, provocând durere sau chiar moarte. Oamenii de știință s-au întrebat de mult cum mamiferele marine, care se scufundă adesea la adâncimi de sute de picioare, evită boala de decompresie. Ei au aflat de atunci că mamiferele marine suferă rareori de boala de decompresie, dar că pot în anumite circumstanțe.

Un studiu din 2012 a urmărit un leu de mare în timpul a 48 de scufundări. În timpul fiecărei scufundări, leul de mare și-a prăbușit plămânii la aproximativ 731 de picioare adâncime și a continuat până la aproximativ 994 de picioare adâncime înainte de a reapărea. Abilitatea de a colapsa plămânii face parte dintr-un răspuns de scufundare care este un reflex comun tuturor vertebratelor, inclusiv oamenilor. Este mai dezvoltat la scufundări de mamifere marine, cum ar fi leii de mare. Acest lucru le permite să-și încetinească automat ritmul cardiac, ceea ce scade nevoia de oxigen.

Studiile timpurii au descoperit că ritmul cardiac ar putea scădea de la 150 de bătăi pe minut la doar 10 bătăi pe minut. Sângele este condus de la mușchi, care folosesc mai mult oxigen, către creier și alte organe importante. Leii de mare au, de asemenea, mai multă mioglobină și hemoglobină în sânge, ceea ce ajută la stocarea oxigenului necesar. Capacitatea de a-și prăbuși plămânii datorită structurii lor unice a plămânilor forțează aerul să intre în căile aeriene superioare, unde nu poate pătrunde în fluxul sanguin. Dacă aerul poate intra în sânge, acesta poate absorbi azotul la adâncime. Acest lucru îi oferă, de asemenea, leului de mare un rezervor de aer pe care să îl folosească în călătoria înapoi la suprafață.

Un studiu realizat de Royal Society a teoretizat că mamiferele care se scufundă pot depăși ocazional limitele timpului și adâncimii de scufundare, permițând o toleranță la niveluri crescute de azot. Adaptările fiziologice la scufundări adânci sunt o combinație de automate și controlate. Este important să ne amintim că leii de mare pot fi nevoiți să se scufunde mai adânc sau să rămână mai mult timp în jos atunci când caută hrană. De asemenea, evitarea prădătorilor poate necesita o ascensiune foarte rapidă și schimbarea presiunii extreme care o însoțește.

Semne de boală de decompresie, inclusiv bule, au fost găsite la mamiferele marine prinse în plasele de pescuit, unde moartea a avut loc la aproximativ 229 până la 328 de picioare. Oamenii de știință nu au putut determina dacă nivelurile de azot au crescut din lupta împotriva plasei sau au fost o descoperire normală pentru acel animal la acea adâncime. Imaginile cu ultrasunete ale delfinilor vii au găsit bule de azot în rinichi și ficat. Animalele au fost etichetate, iar mai târziu s-a descoperit că au supraviețuit în ciuda prezenței bulelor.

Interesant este că studiul leilor de mare și al altor mamifere moarte a găsit cel puțin o cauză de deces din cauza bolii de decompresie: zgomotul extrem de puternic. Manevrele militare care implică sonar au dus la descoperirea ulterioară a carcaselor în care moartea a fost cauzată de boala de decompresie. Nu este clar dacă sonarul a dezorientat animalele sau le-a făcut să iasă la suprafață mai repede decât de obicei. Vor fi necesare mai multe studii pentru a explora în continuare protecțiile fiziologice și răspunsurile pe care leii de mare le au față de boala de decompresie. Înțelegerea acestora poate fi utilă în aplicarea tehnicilor pentru scafandrii umani pentru a evita boala de decompresie și pentru a minimiza efectele secundare ale acesteia.


Cum evită mamiferele marine coturile?

IMAGINE: Balenele care se scufundă adânc și alte mamifere marine, cum ar fi acești delfini cu fețe albe din Pacific, pot face curbe - aceeași boală de decompresie dureroasă și care poate pune viața în pericol care lovește scafandrii care ies la suprafață prea repede. Vezi mai mult

Credit: Fotografie de Lance Wills, © Woods Hole Oceanographic Institution

Balenele care se scufundă adânc și alte mamifere marine pot avea curbe - aceeași boală de decompresie dureroasă și care poate pune viața în pericol care lovește scafandrii care ies la suprafață prea repede. Un nou studiu oferă o ipoteză a modului în care mamiferele marine în general evită să obțină curbe și cum pot ceda în condiții stresante.

Cheia este arhitectura pulmonară neobișnuită a balenelor, delfinilor și marsuinelor (și, posibil, a altor vertebrate care se scufundă care țin respirația), care creează două regiuni pulmonare diferite sub presiunea de adâncime, spun cercetătorii de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) și Fundacion. Oceanografic în Spania. Studiul lor a fost publicat pe 25 aprilie 2018, în jurnal Proceedings of the Royal Society B.

„Modul în care unele mamifere și țestoase marine se pot scufunda în mod repetat la fel de adânc și atâta timp cât o fac i-a perplex pe oamenii de știință de foarte mult timp”, spune Michael Moore, director al Centrului pentru mamifere marine de la WHOI și coautor al studiului. „Această lucrare deschide o fereastră prin care putem lua o nouă perspectivă asupra întrebării.”

Când mamiferele care respiră aer se scufundă la adâncimi de înaltă presiune, plămânii lor se comprimă. Asta le prăbușește alveolele - minusculele saci de la capătul căilor respiratorii unde are loc schimbul de gaze. Bulele de azot se acumulează în sângele și țesuturile animalelor. Dacă urcă încet, azotul se poate întoarce în plămâni și poate fi expirat. Dar dacă urcă prea repede, bulele de azot nu au timp să se difuzeze înapoi în plămâni. Sub presiune mai mică, la adâncimi mai mici, bulele de azot se extind în fluxul sanguin și țesut, provocând durere și daune.

Structura pieptului mamiferelor marine permite comprimarea plămânilor. Oamenii de știință au presupus că această compresie pasivă a fost principala adaptare a mamiferelor marine pentru a evita absorbția excesivă de azot la adâncime și obținerea curbelor.

În studiul lor, cercetătorii au luat imagini CT ale unui delfin decedat, ale unei foci și ale unui porc domestic presurizat într-o cameră hiperbară. Echipa a putut vedea cum arhitectura pulmonară a mamiferelor marine creează două regiuni pulmonare: una umplută cu aer și cealaltă prăbușită. Cercetătorii cred că sângele curge în principal prin regiunea prăbușită a plămânilor. Acest lucru determină ceea ce se numește o nepotrivire ventilație-perfuzie, care permite ca o parte din oxigen și dioxid de carbon să fie absorbite de fluxul sanguin al animalului, minimizând sau împiedicând schimbul de azot. Acest lucru este posibil deoarece fiecare gaz are o solubilitate diferită în sânge. Porcul terestru nu a arătat acea adaptare structurală.

Acest mecanism ar proteja cetaceele de a absorbi cantități excesive de azot și ar minimiza astfel riscul de curbe, spune autorul principal, Daniel García-Parraga, de la Fundacion Oceanografic.

Cu toate acestea, a spus el, „Stresul excesiv, așa cum poate apărea în timpul expunerii la sunetul produs de om, poate duce la defectarea sistemului și la creșterea fluxului de sânge în regiunile pline cu aer. Acest lucru ar îmbunătăți schimbul de gaze, iar azotul ar crește în sânge și țesuturi pe măsură ce presiunea scade în timpul ascensiunii.”

Oamenii de știință au crezut odată că mamiferele marine care se scufundă sunt imune la boala de decompresie, dar un eveniment de eșuare din 2002, legat de exercițiile cu sonarul marinei, a arătat că 14 balene care au murit după plajă în largul Insulelor Canare aveau bule de gaz în țesuturi - un semn al curbelor. Cercetătorii spun că descoperirile lucrării ar putea susține implicațiile anterioare ale bolii de decompresie în unele eșuare de cetacee asociate cu exercițiile cu sonarul marinei.

Echipa spune că cercetările suplimentare vor necesita dezvoltarea de instrumente pentru a analiza modul în care fluxul sanguin pulmonar și tiparele de ventilație se schimbă cu diverși factori de stres în timpul scufundărilor.

Această lucrare a fost susținută de finanțare de la Fundacion Oceanografic și de la Oficiul de Cercetare Navală.

Instituția Oceanografică Woods Hole este o organizație privată, non-profit din Cape Cod, Massachusetts, dedicată cercetării marine, ingineriei și învățământului superior. Înființată în 1930 la recomandarea Academiei Naționale de Științe, misiunea sa principală este de a înțelege oceanul și interacțiunea acestuia cu Pământul în ansamblu și de a comunica o înțelegere de bază a rolului oceanului în mediul global în schimbare. Pentru mai multe informații, vă rugăm să vizitați http://www. whoi. edu.

Disclaimer: AAAS și EurekAlert! nu sunt responsabili pentru acuratețea comunicatelor de presă postate pe EurekAlert! de către instituții contribuitoare sau pentru utilizarea oricărei informații prin intermediul sistemului EurekAlert.


Studiul examinează modul în care mamiferele marine care se scufundă gestionează decompresia

Orice scafandru care se întoarce din adâncimea oceanului știe despre pericolul bolii de decompresie (DCS) sau „curburile”. Pe măsură ce scafandrul urcă și presiunea oceanului scade, gazele care au fost absorbite de corp în timpul scufundării, ies din soluție și, dacă ascensiunea este prea rapidă, pot provoca formarea de bule în corp. DCS provoacă multe simptome, iar efectele sale pot varia de la dureri articulare și erupții cutanate până la paralizie și moarte.

Dar cum reușesc mamiferele marine, a căror supraviețuire depinde de scufundările regulate, să evite DCS? Ei, într-adevăr, o evită?

În aprilie 2010, Centrul pentru mamifere marine (MMC) al Woods Hole Oceanographic Institution a invitat experții mondiali în scufundări umane și fiziologia scufundărilor de mamifere marine să se întrunească pentru un atelier de trei zile pentru a discuta problema modului în care mamiferele marine gestionează gazul sub presiune. Douăzeci și opt de cercetători au discutat și au dezbătut starea actuală a cunoștințelor privind cinetica gazelor mamiferelor marine scufundări și ratele de schimbare a concentrației de gaze în corpul lor.

Atelierul a avut ca rezultat o lucrare, „Deadly diving? Physiological and behavioral management of decompression stress in diving mammals”, care a fost publicată online pe 21 decembrie 2011 în Proceedings of the Royal Society B.

„Până de curând, dogma era că mamiferele marine au adaptări anatomice, fiziologice și comportamentale pentru a face curbele să nu fie o problemă”, a spus directorul MMC, Michael Moore. „Nu există dovezi că mamiferele marine se îndoaie în mod obișnuit, dar o privire asupra celor mai recente studii sugerează că ele evită în mod activ, mai degrabă decât pur și simplu să nu aibă probleme cu decompresia”.

Cercetătorii au început să pună la îndoială înțelepciunea convențională după ce au examinat balenele cu cioc care au eșuat pe Insulele Canare în 2002. O necropsie a acestor animale a evidențiat dovezi ale daunelor cauzate de bule de gaz. Animalele au rămas blocate după expunerea la sonar de la exercițiile navale din apropiere. Acest lucru i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că mamiferele marine care se scufundă s-ar putea confrunta cu prezența bulelor de azot mai frecvent decât se credea anterior și că strategiile de răspuns ale animalelor ar putea implica compromisuri fiziologice în funcție de variabilele situaționale. Cu alte cuvinte, animalele își gestionează probabil încărcătura de azot și probabil au o variație mai mare a nivelurilor de azot din sânge decât se credea anterior.

Deoarece animalele petrec atât de mult timp sub suprafața oceanului, înțelegerea comportamentului mamiferelor marine care se scufundă este destul de dificilă. Utilizarea tehnologiei inovatoare ajută la progresul științei. La WHOI, oamenii de știință au folosit un scaner CT pentru a examina cadavrele de mamifere marine la diferite presiuni pentru a înțelege mai bine comportamentul gazelor din plămâni și „a-și face o idee la ce adâncime anatomia este oprită de la alte probleme de cinetică a presiunii”, a spus Moore. . Pentru alte studii, Moore și colegii săi au reușit să achiziționeze o unitate portabilă cu ultrasunete veterinară pentru a analiza prezența sau absența gazului la delfinii vii, eșuați.

Mai sunt multe de învățat, inclusiv dacă animalele vii au bule circulante în sistemele lor pe care le gestionează. Dacă o fac, spune Moore, impactul zgomotului și alți factori de stres care împing animalul de la o situație normală de management la o situație anormală devin mai mult o îngrijorare. „Când un scafandru uman are unele probleme cu bule, ce vor face? Fie vor urca într-o cameră de recompresie, astfel încât să se poată recomprima și apoi să se întoarcă mai încet, fie vor lua un alt rezervor și vor coborî o vreme înapoi. și... și doar lasă lucrurile să se rezolve de la sine. Ce face un delfin în mod normal când iese la suprafață? Următoarele lucruri de făcut este să te scufunzi, iar singurul loc în care nu poți face asta este în ape puțin adânci sau mai ales dacă sunt pe plajă.”


Povești înrudite

Delfinii eșuați prezintă bule și capacitatea de a se recupera (24 octombrie 2011) — Oamenii de știință știu că sângele și țesuturile unor balene cu cioc decedate blocate în apropierea exercițiilor sonar navale sunt pline de bule. De asemenea, este bine cunoscut faptul că scafandrii umani pot suferi de ... > Citeste mai mult

Fizica „curburilor”: un nou studiu ajută la explicarea bolii de decompresie (28 iunie 2010) — Pe măsură ce vă desfășurați activitățile de zi cu zi, bule mici de azot vin și trec în interiorul țesuturilor. Aceasta nu este o problemă decât dacă se întâmplă să experimentați schimbări mari de presiune, deoarece scafandrii... > Citeste mai mult Cum reacţionează balenele şi alte mamifere marine la sonar (9 august 2008) — Biologii marini tocmai au finalizat un efort de cercetare de pionierat în Hawaii pentru a măsura biologia și comportamentul unora dintre cele mai puțin înțelese balene de pe Pământ. În timpul studiului, pentru primul... > Citeste mai mult Cum reglează flotabilitatea țestoaselor din scufundări (15 noiembrie 2010) — Practic nu s-a știut nimic despre strategiile de scufundare a broaștelor testoase piele, dar acum oamenii de știință au descoperit că țestoasele își reglează flotabilitatea variind cantitatea de aer pe care o inhalează... > Citeste mai mult

Cum se scufundă mamiferele marine evită boala de decompresie? - Biologie

Sarah Bedolfe
Mamiferele marine sunt bine adaptate la un stil de viață de scufundare adâncă, dar nu sunt imune la boala de decompresie.

Concentrarea pe știință, tehnologie, inginerie și matematică (STEM), în ceea ce privește oceanul.

Într-o postare anterioară, am discutat despre modul în care oamenii se pot scufunda sub apă &ndash și chiar pot trăi acolo, cu ajutorul unor baze precum Vărsătorul &ndash fără să sufere din cauza coturilor. Boala de decompresie, cunoscută sub numele de îndoire, apare după ce azotul pe care un scafandru îl respiră intră în fluxul sanguin în timp ce la adâncime, dacă scafandrul urcă la suprafață prea repede și îi lasă timp să expire gazul, bulele de azot urcă în fluxul sanguin.

De obicei, aceasta este o preocupare pentru persoanele care fac scufundări în apnea și se scufundă fără rezervor de aer, ținându-și respirația. Deoarece nu primesc aer suplimentar la adâncime și pot petrece foarte mult timp sub apă, organismul absoarbe suficient azot pentru a provoca astfel de probleme, dar a face multe scufundări repetate poate fi mai periculos. Simptomele bolii de decompresie au fost găsite la scufundătorii comerciali, de exemplu, la recoltatorii de perle, care fac scufundări lungi, adânci și frecvente.

Pentru o lungă perioadă de timp, oamenii de știință nu au fost siguri dacă mamiferele marine ar putea obține curbele în timpul scufundărilor adânci lungi și repetitive sau dacă nu, cum au evitat-o. Știm acum că mamiferele marine de obicei nu obțin curbele, dar că pot în anumite condiții.

Fotografie de Joyce (headharbourlight) prin Flickr, Creative Commons License.

Răspunsul la scufundări este un reflex pe care îl au toate vertebratele, inclusiv oamenii, dar este cel mai puternic dezvoltat la animalele care se scufundă. Își încetinesc automat ritmul cardiac și trimit fluxul de sânge departe de mușchi și către cele mai importante organe, cum ar fi creierul, pentru a conserva oxigenul. De asemenea, au un nivel ridicat de hemoglobină și mioglobină, care stochează oxigen, în sânge.

Principala lor apărare împotriva coturilor este că structura pulmonară se poate prăbuși sub presiune ridicată. Acest lucru forțează aerul să se îndepărteze de alveole și să intre în căile respiratorii superioare, unde gazul poate intra în fluxul sanguin, ceea ce împiedică sângele să absoarbă prea mult azot la profunzime. Acest lucru păstrează, de asemenea, un rezervor de oxigen care devine din nou disponibil în timpul călătoriei înapoi la suprafață.

Deși se știe de mult timp că mamiferele marine își pot prăbuși plămânii, un studiu publicat chiar luna trecută a fost primul care a măsurat-o. Cercetătorii au reușit să plaseze un înregistrator de date pe o femelă de leu de mare din California, care ar urmări presiunea parțială a oxigenului în artera sa principală. O scădere a presiunii oxigenului indică colapsul pulmonar (deoarece aerul rămas în plămâni ar fi tăiat din fluxul sanguin), astfel încât ei ar putea vedea cum colapsul plămânilor corespunde modelelor de scufundare.

Fotografie de John Norton prin Flickr, Creative Commons License.

Leul de mare din studiu a făcut 48 de scufundări de aproximativ șase minute fiecare și și-a prăbușit plămânii de fiecare dată la aproximativ 225 m (731 ft) adâncime. Leul de mare ar putea merge până la aproximativ 300 m (994 ft) înainte de a se întoarce la suprafață. Presiunea oxigenului a crescut din nou în jurul a 247 m (802) picioare, arătând că tragea aerul înapoi din căile aeriene superioare în alveole. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că leul de mare a inhalat mai mult aer și și-a prăbușit plămânii la o adâncime mai adâncă dacă mergea la o scufundare mai adâncă.

Care sunt, deci, condițiile în care un mamifer marin poate obține curbele? Un studiu din 2011, care a descoperit simptome ale formării de bule în corpurile balenelor, delfinilor și focilor aflate pe plajă a arătat că apărarea lor împotriva bolii de decompresie nu funcționează întotdeauna. Autorii sugerează că condițiile, cum ar fi apa rece, ar putea forța balenele să echilibreze alte nevoi (de exemplu, circulația pentru căldură) cu nevoia de a se scufunda în siguranță.

Fotografie de Willy Volk prin Flickr, Creative Commons License.

Există un alt factor important: simptomele coturilor au fost adesea găsite în carcasele animalelor care au fost expuse la zgomot extrem de puternic, cum ar fi testele sonarelor navale. Sonarul a fost legat de moartea mamiferelor marine de mult timp, deși oamenii de știință nu știu încă exact cum sau de ce. Le poate dezorienta sau le poate forța să iasă prea repede la suprafață.

Deși încă nu știm multe despre modul în care se scufundă mamiferele marine, știm că chiar și aceste animale care sunt atât de bine adaptate la un stil de viață de scufundare adâncă, sunt imune la boala de decompresie, iar activitățile umane pot fi chiar cauza.


Secretele animalelor care se scufundă adânc în ocean

Balenele cu cioc ale lui Cuvier se scufundă mai adânc decât orice alt animal, coborând aproape 3 km. Cum supraviețuiesc la presiunea de zdrobire?

Când vine vorba de scufundări adânci, balenele cu cioc ale lui Cuvier sunt în fruntea haitei. Într-un studiu publicat în martie 2014, oamenii de știință au urmărit aceste balene de obicei evazive și au raportat că o balenă s-a scufundat la adâncimi amețitoare de 2.992 m (9.816 ft). Aceeași balenă a stat sub apă, fără să respire, timp de 138 de minute.

Isprava a fost excepțională, doborând noi recorduri de scufundări la mamifere în două categorii simultan. Dar, în timp ce balenele cu cioc ale lui Cuvier s-au dovedit a fi campioni scafandrii, și alte mamifere marine au evoluat și au perfecționat capacitatea de a se scufunda adânc și lung. Caşaloţii se scufundă în mod obişnuit între 500 m şi 1000 m, focile Weddell ajung la 600 m, iar elefanţii mari îşi pot ţine respiraţia timp de două ore.

„Este pur și simplu uimitor ce pot face aceste animale”, spune Andreas Fahlman de la Universitatea Texas A&M din Corpus Christi. „Aceste animale fac aceste scufundări adânci zi de zi, uneori repetând scufundările de mai multe ori pe zi și nu par să aibă probleme cu ele. Deci întrebarea constantă pe care ne-o punem este: cum fac asta. ?"

Animalele se scufundă adânc dintr-un singur motiv și numai pentru un singur motiv: pentru a obține mâncare, spune Randall Davis, care este, de asemenea, la Universitatea Texas A&M. „Aceste balene fac aceste scufundări la adâncimi extraordinare, deoarece există o anumită rambursare în ceea ce privește resursele alimentare”, spune Davis. „Animalele nu fac astfel de lucruri pentru distracție. Așa își câștigă existența”.

Dar este o modalitate provocatoare de a-ți câștiga existența. Cea mai imediată problemă este presiunea extremă, de zdrobire. La 1000 m jos, o balenă cu cioc a lui Cuvier suferă de 100 de ori presiunea pe care o face la suprafață, suficientă pentru a comprima complet aerul din plămâni.

Pentru a evita acest lucru, spune Randall, au cuști toracice care se pot plia, prăbușindu-și plămânii și reducând pungile de aer. Apoi, chiar înainte de scufundare, aceste mamifere expiră 90% din aerul din plămâni. Acest lucru reduce, de asemenea, flotabilitatea lor, facilitând scufundarea.

Dar asta introduce o nouă problemă. Cu puțin oxigen în plămâni, balenele trebuie să fie economii atunci când vine vorba de a folosi gazul în scufundări. „Sunt foarte cumpătați”, spune Fahlman. „Ei țin cu adevărat, foarte strâns acest oxigen și încearcă să-l folosească cât mai conservator posibil.”

Pentru a nu mai folosi atât de mult oxigen, mamiferele care se scufundă își pot opri respirația și pot deriva fluxul de sânge de la extremități către creier, inimă și mușchi. De asemenea, opresc digestia, funcția rinichilor și ficatului.

În cele din urmă, își scad ritmul cardiac. Majoritatea mamiferelor pot face acest lucru atunci când se scufundă, chiar și oamenii. Dar la mamiferele marine încetinirea poate fi extremă. Oamenii de știință au măsurat ritmul cardiac al focilor Weddell scufundate la doar patru bătăi pe minut.

De asemenea, animalele își adaptează comportamentul pentru a conserva oxigenul reducând cât de mult se mișcă. În 2000, Terrie Williams de la Universitatea din California, Santa Cruz și colegii săi au atașat camere miniaturale la focile Weddell, un delfin cu bot, un elefant de foc și o balenă albastră. Ei au descoperit că animalele pur și simplu alunecau în jos fără a mișca niciun mușchi. Plămânii lor micși și-au redus flotabilitatea, permițându-le să se scufunde mai degrabă decât să înoate.

Dar nu este suficient să fii zgârcit cu oxigenul. Odată ce sunt în apă adâncă, scafandrii precum balenele cu cioc ale lui Cuvier trebuie să se strecoare și să-și învingă prada. Pentru asta, trebuie să găsească puțin oxigen.

Din fericire, au o rezervă: stochează oxigen în sânge și în mușchi. Mamiferele marine au un procent mai mare de globule roșii care stochează oxigen decât majoritatea mamiferelor, făcându-le sângele gros și vâscos. Ele au, de asemenea, un raport mare de sânge-corp-volum. „Pur și simplu au un cont de economii mai mare decât noi”, spune Fahlman.

Dar asta nu ar trebui să fie suficient. „Din ceea ce oamenii au estimat pentru oxigenul stocat și rata la care consumă acest oxigen, nu ar trebui să fie posibil ca animalele să se scufunde la aceste adâncimi”, spune Michael Berenbrink de la Universitatea din Liverpool din Marea Britanie. .

Apoi, în 2013, Berenbrink a făcut o descoperire uluitoare despre scufundarea mușchilor animalelor. La fel ca toate mamiferele, mușchii lor conțin o proteină numită mioglobină care stochează oxigen și dă cărnii culoarea roșie. Mioglobina este de zece ori mai concentrată în mușchii animalelor care fac scufundări decât în ​​mușchii umani. Este atât de concentrat în balene încât carnea lor pare aproape neagră.

Dar ar trebui să existe o limită a cantității de mioglobină pe care o pot conține mușchii. Dacă prea multe dintre molecule se împachetează într-un spațiu mic, ele s-ar putea lipi împreună. O astfel de aglomerare poate provoca boli grave la oameni, cum ar fi diabetul și Alzheimer. Cu toate acestea, Berenbrink a descoperit că mușchii animalelor care fac scufundări par să poarte prea multă mioglobină.

Care este secretul lor? Berenbrink a descoperit că mioglobina animalelor care se scufundă este încărcată pozitiv. Deoarece sarcinile asemănătoare se resping reciproc, moleculele de mioglobină încărcate pozitiv nu se lipesc între ele. Aceasta înseamnă că pot fi împachetate cantități uriașe de mioglobină, furnizând mult oxigen.

Berenbrink a descoperit că toate mamiferele scufundatoare pe care le-a studiat aveau mioglobină încărcată pozitiv, deși unele aveau sarcini pozitive mai mari decât altele. Cele mai mari concentrații de mioglobină apar în mușchii necesari pentru înot, exact acolo unde scafandrii au cea mai mare nevoie. În plus, analizele genetice au sugerat că balenele cu cioc ar trebui să aibă cele mai ridicate niveluri de mioglobină, așa cum ne-am aștepta.

Dar, în timp ce munca lui Berenbrink a găsit un adevărat rezervor de oxigen încorporat la scafandri, el spune că încă nu știm dacă acest rezervor oferă suficient pentru scufundările lungi făcute de balenele cu cioc. „Sunt încă multe lucruri pe care nu le știm”, spune Berenbrink.

Chiar dacă mamiferele care se scufundă au suficient oxigen, tot nu sunt în afara pădurii. De asemenea, trebuie să se ocupe de o tulburare numită boala de decompresie sau „îndoirile”. La oameni, curbele pot fi fatale. Și se dovedește că și mamiferele marine sunt în pericol.

Când un scafandru uman se află la adâncime, gazele se dizolvă în sângele lor. Dacă scafandrul apare prea repede, scăderea presiunii face ca bule de gaz să iasă din fluxul sanguin și să se blocheze în capilare și organe critice. Acest lucru provoacă disconfort și durere și uneori moarte.

La sfârșitul anului 2002, 14 balene cu cioc au ajuns împreună la țărm pe o plajă din Insulele Canare. Când oamenii de știință au efectuat o autopsie pe 10 dintre balene, au descoperit leziuni mortale ale țesuturilor, care sunt de obicei asociate cu pungi de gaz în organele vitale. Asta a sugerat că balenele aveau curbe.

Oamenii de știință credeau că mamiferele care se scufundă sunt imune la această afecțiune, chiar dacă au mai găsit astfel de bule la animalele eșuate. Între 1992 și 2003, cercetătorii au descoperit leziuni tisulare asociate cu bule la delfini, marsuini și o singură balenă cu cioc a lui Blainville spălată pe țărmurile britanice.

Întrebarea a fost în cele din urmă soluționată în 2013, când Daniel García-Párraga de la Oceanografic din Valencia, Spania, împreună cu colegii săi au diagnosticat pentru prima dată curbele la animale marine vii: țestoasele marine.

Țestoasele fuseseră prinse accidental în plasele de pescuit comerciale și cumpărate de pescarii locali. Dintre cei 21 care au ajuns în viață, 9 au prezentat semne de spasticitate. Scanările CT au evidențiat bule în organele țestoaselor.

Este ușor să diagnosticați boala de decompresie: pur și simplu puneți animalul sub presiune mai mare și vedeți dacă simptomele dispar. În acest scop, Garcia a plasat cele mai mici două țestoase în autoclava de laborator și le-a recomprimat folosind protocoale similare cu cele folosite pentru scafandrii umani. Țestoasele și-au revenit complet și, în cele din urmă, García le-a eliberat înapoi în sălbăticie.

„Este pentru prima dată când cineva de oriunde în lume a obținut un diagnostic clinic de boală de decompresie la o vertebrată marine vie”, spune Michael Moore de la Instituția Oceanografică Woods Hole din Massachusetts.

Descoperirea este importantă pentru eforturile de conservare a țestoaselor marine. Știm acum că țestoasele prinse în plasele de pescuit pot suferi din cauza coturilor și au nevoie de tratament înainte de a fi lăsate să plece. Dacă pescarii pur și simplu le descurcă din plase și le eliberează imediat, țestoasele pot muri de boala de decompresie.

În afara pescuitului, totuși, este greu de înțeles de ce mamiferele marine ar avea vreodată curbe. Un studiu din 2011 realizat de Fahlman și colegii săi a indicat că aceștia sunt întotdeauna susceptibili la această afecțiune, dar în condiții normale pot evita să o facă. Boala de decompresie apare dacă urcă prea repede, așa că cu siguranță ar fi trebuit să evolueze pentru a nu face asta. Dar poate că ceva îi obligă să iasă la suprafață?

La plaja din 2002, o serie de exerciții militare care implicau sonar au avut loc în regiune cu doar patru ore mai devreme. De la acel incident, cercetătorii au observat legăturile dintre activitatea sonarului și eșuarea mamiferelor marine pe plajele din Marea Mediterană, Insulele Canare și Bahamas.

În teorie, dacă balenele sunt la 1000 m sau 2000 m jos, zgomotul sonarului le-ar putea trimite rachete la suprafață. Dacă au apărut prea repede, mecanismele lor anti-decompresie ar putea să nu țină pasul. Dar nu putem confirma acest lucru, spune Fahlman. „Nimeni nici măcar nu înțelege cum evită curbele, darămite cum continuă să obțină curbe în anumite situații”, spune Fahlman.

Balenelor par să nu le placă sonarul. Când oamenii de știință au expus balenele cu cioc ale lui Cuvier la simulări ale sonarului pentru un studiu din 2013, balenele au încetat să mai fluture și să ecolocalizeze și au înotat rapid și în tăcere. Apoi au stat sub apă mai mult decât în ​​mod normal.

— Dar de fapt ce arată asta? întreabă Fahlman. „Nu ne spune nimic despre cum s-ar putea comporta balenele sub apă, la adâncimi mari”.

Fahlman spune că singura modalitate de a înțelege de ce balenele se îndoaie este să-și dea seama de comportamentul și fiziologia lor normală, în special de modul în care se descurcă la scufundări adânci. Dar aceasta nu este o sarcină ușoară, nu în ultimul rând pentru că balenele sunt mult prea mari pentru a fi studiate vreodată într-un laborator.

Aceste studii ar putea avea beneficii neașteptate, adaugă Fahlman. Prin dezvăluirea fiziologiei scufundărilor extreme, cercetătorii își pot da seama cum să trateze anumite afecțiuni clinice la oameni. Un exemplu este atelectazia, în care plămânii unei persoane se prăbușesc, obstrucționând respirația. Scufundările extreme ale mamiferelor marine pot indica calea către un remediu.

„Se scufundă la adâncimi care sunt absolut fenomenale”, spune Fahlman. „Cu cunoștințele noastre actuale despre fiziologie, ei merg mult peste și dincolo de ceea ce ar trebui să fie capabili să facă”.


Faceți față cu multă grăsime: perspectiva unui mamifer marin

Imaginați-vă acest scenariu: mergeți să faceți jogging afară, dar văzând puțină zăpadă pe sol, decideți să vă puneți o cămașă termică cu mânecă lungă sub hanorac. Imediat când ieși pe ușă, cu siguranță ești bucuros că ai adăugat acel strat suplimentar. După câteva minute de alergat, observi că respiri greu și inima îți bate mai repede (…mai ales dacă nu ești în formă). Pielea ta s-ar putea să se înroșească, să se simtă fierbinte și înroșită și, după puțin timp, probabil vei începe și să transpirați. Aceste răspunsuri fiziologice vă mențin corpul alimentat cu oxigen în timpul antrenamentului aerobic, prevenind în același timp supraîncălzirea. Dar încă începi să te simți ușor inconfortabil de cald.

Ce faci? Destul de ușor, doar scoateți stratul suplimentar!

Acum imaginați-vă că „stratul suplimentar” a venit sub formă de grăsime groasă, așa cum se întâmplă pentru mamiferele marine. Cum fac față mamiferele marine cerințelor variabile de termoreglare - conservând căldura în timp ce se scufundă la adâncimi reci, dar disipând orice exces de căldură atunci când înoată activ? Balenele, delfinii, focile și leii de mare sunt mamifere endoterme, la fel ca noi, și trebuie să-și regleze temperatura corpului. Dar, ei nu pot să-și dezlipească ușor stratul de grăsime așa cum facem noi cu hainele noastre.

Viața într-un mediu marin prezintă și mai multe provocări pentru termoreglare. Deoarece transpirația în apă este inutilă, multe mamifere marine nici măcar nu produc transpirație. Majoritatea mamiferelor marine își petrec, de asemenea, cea mai mare parte a timpului sub apă, unde nu au timpul să respire greu, ca noi, pentru a obține mai mult oxigen în timp ce înoată activ. Pentru a conserva oxigenul în timpul scufundării, mamiferele marine își scad frecvența cardiacă și limitează fluxul sanguin doar la organele cele mai critice (creier, plămâni și inimă). Fără că sângele nu curge în piele, căldura generată de exerciții rămâne în miezul lor, în timp ce pielea lor se menține rece, de obicei la câteva grade de temperatura apei.

Având în vedere aceste adaptări, iată curiozitatea mea: dacă un mamifer marin devine supraîncălzit, cum se poate termoregla în timp ce își echilibrează adaptările fiziologice pentru scufundări?

Aceasta este ceea ce studiez ca student absolvent – ​​adaptările fiziologice aparent paradoxale pentru scufundări și termoreglarea mamiferelor marine – și se întâmplă să mă aflu în locul perfect pentru a studia fiziologia mamiferelor marine care se scufundă liber. Rezervația Año Nuevo găzduiește o colonie de elefanți de foc nordici și se află la doar 30 de minute nord de campusul Universității din California, Santa Cruz. Laboratorul Costa de la UCSC studiază această populație de peste 40 de ani și are toate permisele de cercetare necesare. În calitate de nou student absolvent în laborator, pot lucra cu experți în mamifere marine și contribui la corpul de cercetare al laboratorului. Cercetările mele vor investiga răspunsul termoreglator al mamiferelor marine care se scufundă și ce specie mai bună de studiat decât una dintre cele mai adânci mamifere marine care se scufundă - elefanții de foc din nord.

Când plănuiesc un proiect de cercetare, găsirea celei mai bune specii model este doar primul pas și am avut noroc dacă am niște elefanți de focă la ușa noastră. Următorul pas este să vă dați seama ce date sunt necesare pentru a vă adresa întrebarea sau a testa o anumită ipoteză și cum o veți colecta.

Aici intervine colaborarea în munca mea – sunt norocos să lucrez cu directorul științific al Alaska SeaLife Center, dr. Markus Horning. În blogul meu anterior 60° North Science, am descris dimineața primului meu studiu de translocare în care am atașat biologi la doi pui de foci elefanți nordici. Biologii pe care i-am folosit au fost construiti la comandă de Wildlife Computers și proiectați de Dr. Horning și Dr. Kate Willis pentru a măsura în mod specific fluxul de căldură de la senzorii plasați pe pielea unui animal (Willis și Horning 2004). Fluxul de căldură este cât de multă căldură este transferată între suprafața corpului focilor și apa înconjurătoare, care practic vă spune când animalul câștigă sau pierde căldură în mediul său. Acesta este exact tipul de date de care aveam nevoie pentru a începe să îmi răspund întrebarea. Deoarece acești biologi de flux de căldură au fost, de asemenea, proiectați pentru atașare independentă, pe termen lung, acest lucru i-a făcut perfect pentru colectarea de date de la animalele care se scufundă liber.

Până la inventarea acestor biologi de flux de căldură, aceste măsurători au fost posibile numai pe animale antrenate cu asistență umană, ceea ce a împiedicat obținerea măsurătorilor de la animalele sălbatice care se scufundă în mod natural. Acești biologi ai fluxului de căldură au fost folosiți acum pe câteva specii diferite, inclusiv pe leii de mare Steller de la ASLC, focile sălbatice Weddell și, după studiul meu de translocare, puii de foci elefanți!

Deci, ce ne-au spus datele de la biologii fluxului de căldură despre modul în care mamiferele marine se termoregulează în timpul scufundării? Citiți următoarea mea postare pe blog pentru a afla mai multe despre primul meu studiu de translocare cu foci elefanți!

Scris de: Arina Favilla, doctorand, Ecologie și biologie evolutivă, Universitatea din California Santa Cruz.


Cum evită mamiferele marine curbele?


“©Freedom Breach” este o imagine oferită de © Pasha Reshikov.

Balenele care se scufundă adânc și alte mamifere marine pot avea curbe - aceeași boală de decompresie dureroasă și care poate pune viața în pericol care lovește scafandrii care ies la suprafață prea repede. Un nou studiu oferă o ipoteză a modului în care mamiferele marine în general evită să obțină curbe și cum pot ceda în condiții stresante.

Oamenii de știință au crezut odată că mamiferele marine care se scufundă sunt imune la boala de decompresie, dar un eveniment de eșuare din 2002, legat de exercițiile cu sonarul marinei, a dezvăluit că 14 balene care au murit după plajă în largul Insulelor Canare aveau bule de gaz în țesuturi - un semn al curbelor….

Poluarea fonică marină stresează și derutează peștii Science Daily (08-10-2017)
Creșterea poluării fonice în oceane derutează peștii și le compromite capacitatea de a recunoaște și de a evita prădătorii…

Zgomotul bărcilor cu motor a schimbat comportamentul părinților pești Science Daily (06-06-2017)
Zgomotul motoarelor bărcilor cu motor a deranjat peștii de recif de corali atât de acut încât a schimbat comportamentul părinților și a oprit peștii masculi să-și păzească în mod corespunzător puii, să se hrănească și să interacționeze cu descendenții lor, a descoperit o nouă cercetare...

Balenele își întorc coada la zgomotul minat din ocean Science Daily (08-17-2017)
Un nou studiu internațional a măsurat efectul sunetelor puternice asupra balenelor cu cocoașă migratoare, pe măsură ce îngrijorarea crește pe măsură ce oceanele devin mai zgomotoase. Oamenii de știință au spus că una dintre principalele surse de zgomot oceanic a fost explorarea petrolului și gazelor, din cauza geologilor care trăgeau cu tunuri cu aer acustic puternic pentru a sonda structura fundului oceanului în căutarea combustibililor fosili….

Sonic Sea, film documentar NRDC 19 mai 2016
Oceanele sunt o simfonie sonoră. Sunetul este esențial pentru supraviețuirea și prosperitatea vieții marine. Dar zgomotul oceanic creat de om amenință această lume fragilă. “Sonic Sea” este despre protejarea vieții din apele noastre de efectele distructive ale poluării fonice oceanice…

Poluarea acustică și mamiferele marine, natură
În Insulele Canare, 14 balene cu cioc au ajuns la țărm sângerând din urechi. Toți au murit în cele din urmă. O examinare post-mortem a arătat că balenele prezentau semne de boală de decompresie (ceea ce scafandrii numesc “the bends”). Boala de decompresie poate apărea atunci când un mamifer înoată la suprafața oceanului prea repede, iar schimbarea presiunii produce bule de gaz de azot letale care îi înfundă vasele de sânge. Dovezile bolii acute de decompresie indică un comportament neobișnuit. În ultimii 40 de ani, cercetările cumulate de pe tot globul au dezvăluit o coincidență între evenimentele de testare a sonarului naval și boala acută de decompresie la mamiferele marine de pe plajă…

O victorie tăcută pentru mamiferele marine, revista On Earth (04-03-2015)
Un judecător federal se opune marinei zgomotoase de dragul mamiferelor marine…

“FREIGHTENED – The Real Price of Shipping,” un film al regizorului multipremiat Denis Delestrac-©-2016 (31-03-2016)
90% din bunurile pe care le consumăm în Occident sunt fabricate pe pământuri îndepărtate și ne sunt aduse cu vaporul. The cargo shipping industry is a key player in world economy and forms the basis of our very model of modern civilisation without it, it would be impossible to fulfil the ever-increasing demands of our societies. Yet the functioning and regulations of this business remain largely obscure to many, and its hidden costs affect us all. Due to their size, freight ships no longer fit in traditional city harbours they have moved out of the public’s eye, behind barriers and check points…


Priveste filmarea: Cât de inteligenți sunt delfinii? (Iunie 2022).


Comentarii:

  1. Taunos

    Ați scris acest articol de mult timp?

  2. Charro

    Da, se întâmplă ...

  3. Bennett

    And what follows?

  4. Memphis

    Este agreabil, acest gând magnific trebuie să fie tocmai intenționat

  5. Dax

    Greșești, este evident.

  6. Aracage

    Consider, că greșești. Trimiteți -mi un e -mail la PM, vom discuta.

  7. Griffith

    Postarea ta m -a determinat să mă gândesc * să mă gândesc mult * ...



Scrie un mesaj