Як водні ссавці дихають під водою

Середній об'єм легенів людини становить 2500 мілілітрів. При спокійному вдиху поглинається 500 мілілітрів повітря, з яких 140 залишається в так званому «шкідливому просторі», а 360 надходить в легені. Значить, альвеолярний повітря вентилюється всього лише на одну сьому частину (360/2500).

Водні ссавці кити за одне дихальне рух оновлюють вміст легких на 90 відсотків! Рухома грудна клітка, потужні дихальні м'язи, розвинена мускулатура в легеневої тканини - все це пристосоване для того, щоб зробити глибокий видих - виштовхнути даремний, який віддав кисень повітря і як можна швидше замінити його новою порцією чистого атмосферного повітря. З кожним дихальним рухом в легені кита надходить в 4-5 разів більше кисню, ніж в легені людини.

Кашалот перед тривалим зануренням робить 60-70 вдихів; можна уявити собі, як грунтовно він «заряджає» свій організм киснем.

У водних ссавців підвищена так звана киснева ємність крові. Відомо, що кисень по організму розносить особливий, що міститься в червоних кров'яних тільцях (еритроцитах) пігмент - гемоглобін. Проходячи через легені, гемоглобін приєднує кисень і у вигляді оксигемоглобіну спрямовується по артеріях у всі куточки організму.

Один грам гемоглобіну крові людини пов'язує 1,23 кубічних сантиметра кисню, а тюленя - 1,78. До цього треба додати, що процес зв'язування кисню гемоглобіном йде у пірнаючих ссавців дуже швидко.

Водні ссавці відрізняються економним витрачанням кисню під час пірнання. Так, у звичайного тюленя витрата кисню протягом однієї хвилини після занурення знижувався в 15 разів! Ця економія забезпечується різними способами. Сповільнюється обмін речовин в організмі звіра, зменшується кількість виробленого тепла, відбуваються різкі зміни в кровообігу і характер кровопостачання різних тканин.

У морського лева, наприклад, вже через 10 секунд після початку пірнання кількість скорочень серця падає від 130-140 до 30-40 в хвилину, а у сірого кита - зі 100 до 10 ударів. Але особливо відрізняється в цьому відношенні нутрія. У неї частота серцебиття при зануренні у воду зменшується з 216 до 4! Різниця колосальна. У північного морського слона частота скорочень серця в кінці 40 - хвилинного пірнання також падала до 4, але вихідний рівень у цього виду набагато нижче, ніж у нутрії: 60 ударів в хвилину.

Спеціальні вимірювання показали, що при пірнанні тиск крові в магістральних судинах зберігається в нормі. Зате в малих артеріях воно зменшується до рівня венозного, а іноді і зовсім сходить нанівець, тобто пульс перестає прощупується.

Перерозподіл кровопотока має величезне значення для звіра. У будь-яких умовах його головний мозок нормально омивається кров'ю, в достатку забезпечується киснем. Болісно реагує головний мозок на недолік кисню: 4-5 хвилин - і в ніжних клітинах наступають незворотні зміни. «Пожвавлення» організму стає неможливим. Інші органи можуть побути і на голодній дієті, вони набагато витривалішими і невибагливі.

Поміркувавши, вчені зрозуміли в чому суть справи: збереження у цих звірів властивої для наземних ссавців чутливості до углекислоте могло дозволити дихального центру зіграти злий жарт зі своїм господарем - змусити його посилити «вентиляцію» легких в самий невідповідний момент, під час пірнання. Звичайно, вдих під водою був би для звіра останнім ...

Перерозподіл кров'яного потоку, посилене харчування головного мозку, коли звір перебуває під водою, - ці механізми виявлені не тільки у водних ссавців - вони є у бобра, ондатри і деяких інших звірів.

Гемоглобін є не тільки в крові, але і в формі міоглобіну присутній в м'язовій тканині тварин. Міоглобін запасає кисень і віддає його в міру потреби. У водних ссавців цього пігменту дуже багато, у дельфінів, наприклад, його стільки ж, скільки і гемоглобіну. У м'язах серця і голови дельфінів міоглобіну в 4-5 разів більше, ніж у кролика або морської свинки, а в спинних і черевних м'язах - в 15 разів!

Вчені встановили, що запас кисню в організмі людини становить в середньому 2640 мілілітрів, з них в легенях - 900, в крові - 1160, тканинної рідини - 245, в миоглобине - 335 мілілітрів - одна сьома частина загального запасу. У тюленя ж з 5400 мілілітрів кисню миоглобин утримує понад 2500, тобто майже половину!

Отже, отримати більше свіжого повітря, повніше використовувати що міститься в ньому кисень, доставити тканинам швидше, краще «вивантажити» його, створити резерви повітря і кисню при пірнанні, економніше витрачати дорогоцінний газ в зануреному стані, забезпечувати їм в першу чергу життєво важливі центри - ось до чого зводяться, по суті, всі найскладніші морфологічні і фізіологічні пристосування, що склалися у водних ссавців в процесі великого зворотного шляху з суші в воду.

Деякі водні ссавці досягли високого ступеня досконалості, інші ж мають менш яскравими і повними пристосуваннями, але принцип для всіх загальний. А це для нас головне.

Цією статтею варто поділитися з друзями. Тисни!