Почему кашалота не убивает давление на глубине 2 километра

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Флора и фауна

Кашалот — гигант океана, способный погружаться на глубину более 2 км (где давление достигает 200 атмосфер), оставаясь там до полутора часов. На этой глубине они заняты поисками добычи, главным образом гигантских кальмаров. Киты выдерживают колоссальное давление, холод и нехватку кислорода, их организм адаптирован к экстремальным условиям: замедляется сердцебиение, кровь перераспределяется, защищая жизненно важные органы. Человеческий организм не выдержал бы таких условий, а корпус подводной лодки на подобной глубине мог бы смяться. Однако эволюция наделила кашалота уникальными физиологическими и поведенческими адаптациями, позволяющими ему выживать в экстремальных условиях. Как это им удаётся? — Давайте разбираться

Автор: Gabriel Barathieu Источник: commons.wikimedia.org

Кашалоты занимают важное место в экосистеме Мирового океана: они лидируют по габаритам в группе зубатых китов и одновременно являются единственным современным представителем семейства кашалотовых, что выделяет их на фоне прочих китообразных.

Внушительные размеры этих созданий вызывают искреннее восхищение: взрослая особь вырастает до 20 метров в длину, а её масса достигает 50 тонн. Это сравнимо с пятью легковыми автомобилями, выстроенными в ряд, и весом, равным массе трёх десятков машин. Особенно впечатляет строение их тела. Голова кашалота — массивная, прямоугольная, напоминающая гигантский ящик, занимает около трети всей длины животного.

Внутри этого крупного участка тела располагается спермацетовый орган — полость в голове кашалота, представляющая собой жировую подушку, заполненную особым жировым веществом (спермацетом), играющую ключевую роль в погружении и всплытии. Изменение его плотности обусловлено изменением температуры.

В преддверии погружения кит направляет поток холодной воды через свои носовые каналы, тем самым целенаправленно охлаждая спермацетовый орган. В результате спермацет уплотняется, повышая свою плотность, это помогает животному эффективнее преодолевать силу плавучести и спускаться на значительную глубину.

Автор: James St. John Источник: commons.wikimedia.org

Жир затвердевает, становится тяжелее воды — это ускоряет погружение. При всплытии мощный приток тёплой крови нагревает спермацет, делая его менее плотным (легче воды). Это помогает животному подниматься с минимальными энергозатратами. Таким образом, кашалот «настраивает» плавучесть головы, экономя силы для охоты. Каким образом кашалот защищает лёгкие и предотвращает кессонную болезнь. На глубине около 100 метров лёгкие кашалота полностью сжимаются под давлением. Это гениальное эволюционное решение предотвращает две опасные проблемы. 1. Насыщение азотом. При сжатии воздух вытесняется из альвеол в трахею и бронхи, не попадая в кровь. Следовательно, азот не накапливается в тканях — кашалот избегает кессонной (декомпрессионной) болезни даже при быстром всплытии. 2. Разрыв лёгких. Грудная клетка кашалота податлива: она «сжимается» под давлением, но не повреждается. Человеческие дайверы, напротив, рискуют при быстром подъёме: растворённый в крови азот образует пузырьки, вызывающие боль и повреждения. Кашалот же «обходит» эту проблему за счёт уникальной анатомии.

Кашалот не зависит от воздуха в лёгких во время погружения — весь запас кислорода хранится в крови и мышцах. Секрет в двух белках: гемоглобин — переносит кислород в крови, миоглобин — накапливает кислород в мышцах. Этот белок эффективнее гемоглобина связывает кислород, позволяя кашалоту обходиться без дыхания до 90 минут. Мышцы и кровь глубоководного гиганта из-за высокого содержания миоглобина приобретают тёмно-красный, почти чёрный оттенок.

Автор: Will Falcon aka Vitaly Sokol Источник: commons.wikimedia.org

Чтобы экономить кислород, организм кашалота перераспределяет кровоток: приоритет — мозг и сердце. Эти органы получают максимум крови, гарантируя работу нервной системы и сердечной мышцы. Периферические сосуды сужаются, ограничивая кровоснабжение менее важных органов (например, печени, почек).

Анаэробное дыхание. Ткани, лишённые кислорода, переходят на бескислородный метаболизм, накапливая молочную кислоту (как при интенсивных физических нагрузках у человека). Кроме того, сердцебиение замедляется с 60 ударов в минуту на поверхности до 10 ударов во время погружения. Это снижает расход кислорода и позволяет дольше оставаться под водой.

Процесс погружения тщательно «отработан». На поверхности кашалот делает серию мощных вдохов-выдохов, насыщая кровь и мышцы кислородом. Кит изгибает тело и стремительно падает головой вниз со скоростью до 170 м/мин. На глубине 400-1000 м кашалот использует эхолокацию — издаёт громкие звуки, которые отражаются от добычи (гигантских кальмаров).

Автор: Destination Kaikōura Источник: commons.wikimedia.org

Скелет кашалота устроен наподобие гармошки: гибкий коллаген между рёбрами даёт возможность уменьшаться в размерах на 40% во время погружения, снижая давление на органы. Печень и почки кашалота заключены в эластичную ткань: на глубине они уменьшаются, как шагреневая кожа, а при возвращении на поверхность расправляются, не получая повреждений. После охоты кит медленно поднимается, используя изменения плотности спермацета и накопленный кислород.

Кашалоты кроме того имеют дополнительные защитные механизмы. Жировые «пробки» закрывают носовые пазухи, защищая их от давления. Плазма крови кашалота, возможно, обладает повышенной способностью растворять азот, дополнительно снижая риск кессонной болезни (хотя этот механизм до конца не изучен). Впечатляет и размер мозга кашалота — он считается одним из крупнейших среди млекопитающих. У взрослых самцов он весит в среднем около 8 кг, что в 6 раз больше среднего веса человеческого мозга (около 1,3-1,4 кг).

Ещё одна удивительная черта — вертикальный сон. Кашалоты могут зависать в воде почти вертикально, медленно покачиваясь. Это возможно благодаря особенностям распределения жира и контролю плавучести. При этом они практикуют так называемый «однополушарный сон»: одно полушарие мозга остаётся активным, позволяя киту подниматься на поверхность для дыхания и избегать опасностей, пока второе полушарие отдыхает. Их сон краток: всего 15 минут несколько раз в день — этого хватает, чтобы поддерживать активность. В особых ситуациях они способны не спать около трёх месяцев подряд.

Автор: Will Falcon aka Vitaly Sokol Источник: commons.wikimedia.org

Способность кашалота выживать на глубине 2 км — результат двух или более способностей организма: регулирование плавучести с помощью спермацета; защита лёгких и предотвращение насыщения азотом; накопление кислорода в мышцах и крови; экономное распределение кровотока и замедление сердцебиения; продуманное поведение при погружении и всплытии. Это делает их одними из самых загадочных и удивительных существ мирового океана.

Эти механизмы превратили экстремальные условия в преимущество, сделав кашалота одним из самых успешных глубоководных охотников океана. И хотя некоторые киты (например, клюворылы) ныряют ещё глубже, кашалот остаётся впечатляющим примером эволюционного совершенства.

Спасибо за внимание.

Источник: wikipedia.org

Изображение в превью:
Автор: Gabriel Barathieu
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Для связи bdos@rambler.ru

1 комментарий

Factcheking
Ой удивил, в России хрен бы он выжил, тут бы быстренько загнулся на пенсию в 13 тыщ.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Когда нет аудио разъема 3,5 мм: обзор конвертора с Type-C Radiotehnika PD21

Стандарты интерфейсов меняются довольно быстро, но иногда душа лежит именно к тем технологиям. Это касается и разъема 3,5 мм для проводных наушников, в современных смартфонах его часто избегают...

Недооценённая рыба Сибири: сиг или хариус — почему их популяции огромны, а ловят мало

Сибирь действительно полна сига и сибирского хариуса. Их миллионы. Но если посмотреть на официальные объёмы добычи, картина странная: эти рыбы дают совсем немного по сравнению с обычной частиковой...

Почему мы не можем учиться по коротким видео: как они дробят наше внимание и память

Каждый день сотни миллионов людей просматривают короткие видеоролики. Среди развлекательного контента значительную долю занимают так называемые развивающие видео: минутные рассказы об истории,...

Ugreen X606 100W: обзор многопортового зарядного устройства с выдвижным кабелем

Ugreen X606 — это зарядное устройство мощностью 100 W, оснащённое тремя портами, а также 75-сантиметровым USB-C-кабелем, который автоматически прячется в корпус ЗУ....

Земля наклонилась на 80 сантиметров из-за человека: как обычный полив полей изменил вращение планеты

Географические полюса Земли не находятся в статичном положении. Точки, в которых воображаемая ось вращения планеты пересекает ее поверхность, непрерывно перемещаются. Это явление ученые называют...

Как немецкий ангар для дирижаблей превратили в самый большой крытый аквапарк мира

В конце 90-х в Германии местные бизнесмены подумали, что перевозить грузы на дирижаблях это идея на миллион. Исторично, красиво и вроде как теоретически выгодно. Посчитали дебет с кредетом,...