Как Пингвините И Тюлените Преживяват Дълбоките Гмуркания

{h1}

Джесика мейр отива в екстремни среди, за да научи как бозайниците и птиците виреят в условия, които хората не могат да понасят.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.
Основният ми изследователски интерес е физиологията в екстремни среди, особено тези с ниски нива на кислород.

Животните, които процъфтяват в такава "хипоксична" среда, са идеални видове за изследване за това как реагира тяхната физиология. В допълнение, изучаването на адаптации към хипоксия при животни на голяма надморска височина, по време на хибернация или в водолазна среда може да даде представа за разбирането и лечението на човешки медицински проблеми, като сърдечен удар и инсулт.
Моят скорошен доктор по медицина. дисертация, фокусирана върху гмуркането физиология на някои от най-завършените водолазни животни: императорски пингвини и слонове тюлени. Императорските пингвини могат да се гмуркат почти 30 минути на един дъх, а рекордното гмуркане на тюлен на северен слон е почти два часа!
И двата вида могат да се гмуркат на големи дълбочини - по-големи от 1500 фута за императорския пингвин - и почти 5000 фута (близо една миля!) За слона печат. Добре е документирано, че животните, които могат да се гмуркат, имат повишена способност за съхранение на кислород в телата си, подвиг, постигнат от увеличени кръвни обеми и по-високи нива на протеините, които пренасят кислород в кръвта и мускулите (хемоглобин и миоглобин).
В лабораторията на моя съветник по дипломна работа Пол Понганис от института по океанография на Скрипс в UC San Diego използваме различни подходи, за да проучим как тези животни управляват своите кислородни запаси, за да постигнат такива изключителни гмуркания.
В Антарктида поставихме Ranguin Ranch на морския лед на McMurdo Sound. По време на нашето проучване пробихме две дупки за гмуркане в леда на мястото на нашия лагер, което позволява на императорските пингвини да се гмуркат свободно в океана отдолу.
В Северна Калифорния ние изучаваме слонове тюлени, докато те се гмуркат в морето. Разполагаме рекорди в стила на раница на тези животни, за да документираме техните физиологични реакции по време на гмуркане.
Нашата работа, финансирана от Националната научна фондация (NSF), разкри необичайни физиологични реакции и адаптации, които допринасят за способността за гмуркане на тези животни.
Например, едно проучване разкри, че пингвините на императорите при гмуркане имат сърдечна честота значително по-ниска от тази на сърдечната им честота в покой. По време на едно впечатляващо 18-минутно гмуркане на императорския пингвин, сърдечната му честота намалява до три удара в минута, като честотата на шест удара в минута продължава над пет минути по време на гмуркането. Тъй като сърдечната честота е много добър показател за това колко кислород се използва, намалената сърдечна честота по време на гмуркания съответства на запазването на кислорода, което дава възможност на животните да се гмуркат за по-дълго време.
За да осигурим директен поглед върху изчерпването на кислорода, ние също измервахме нивата на кислород в кръвта по време на гмуркането с помощта на кислороден електрод. Този електрод непрекъснато измерва количеството кислород в кръвта, като документира скоростта и степента на изчерпване на кислорода по време на гмуркането и ни дава знания за това как тези животни управляват запасите си от кислород.
Както императорските пингвини, така и слоновите тюлени могат да понасят изключително ниски нива на кислород в кръвта си, далеч под границите на хората и други животни. Това им помага да управляват кислорода ефективно и допринася за способността им да се гмуркат и получават храна. В комбинация със своите засилени запаси от кислород, други физиологични реакции като намалена сърдечна честота и фактори като стилове на плуване и хидродинамичната им форма на тялото, тези животни са добре адаптирани да процъфтяват в подводна среда.
Сега, когато завърших доктора си. работя с гмуркащи животни, ще започна проучвания с друг забележителен вид: високо летящата гъска с глава. Тази птица осъществява необикновения подвиг на летене директно над планината на Хималайските острови по време на полугодишната си миграция от зимуващи места в Индия към места за размножаване в Тибет.
Въпреки че други мигриращи птици използват алтернативни маршрути с по-ниска надморска височина през планинските проходи, стадата от тези изключителни високолетящи гъски са забелязани над върховете на планината. Еверест (29 000 фута) и Анапурна I (26 500 фута). Упражненията на тези височини по време на миграцията могат да бъдат завършени с един, непрекъснат полет, без да се допуска аклиматизация, летящ от близо морско ниво в Индия до надморска височина, достигаща 9 000 метра за по-малко от един ден.
Нивата на кислород на тази надморска височина са само около една пета от това на морското равнище, но въпреки това голавата гъска увеличава потреблението на кислород от 10 до 20 пъти по време на полет. Обикновено птиците са по-толерантни към голяма надморска височина от бозайниците, но продължителният полет при тези намалени нива на кислород със сигурност е изключителен.
Целта на този проект е да се изследват физиологичните адаптации при този вид, с всеобхватната цел да се разбере толерантността към тъканна и клетъчна хипоксия при животно, което е еволюирало специално за поддържане на ефективността при хипоксия.
С подкрепата на Международната изследователска колегия на NSF ще започна тази работа през есента на 2009 г. в сътрудничество с изследователи от Университета на Британска Колумбия във Ванкувър, Канада. Ще изследваме транспортирането на кислород от дихателната система към тъканта по време на полет при гофрираната гъска, с конкретен акцент върху доставката до сърцето.
Следващият естествен въпрос, след като документираме какви са тези впечатляващи физиологични отговори при някой от тези видове, е, разбира се, да попитаме как се постигат. Ще се спрем на механизмите на толерантност към хипоксия в сърцето на голавата гъска, използвайки различни физиологични, морфологични и вътреклетъчни подходи.
Тази работа може също да даде указания за адаптациите при тези животни, които биха могли да са от полза за хората в бъдеще. Например, толерантността към хипоксията има последици за по-добрите методи за събиране и запазване на органите за трансплантация и лечение на жертви на сърдечен удар и инсулт.
Тези животни по някакъв начин издържат на сериозно ниските нива на кислород в кръвта и тъканите, които са катастрофални за хората. Въпросът с нараняването при реперфузия - увреждане на тъканите, причинено от свободни кислородни радикали, когато притока на кръв се възобнови до орган, който е лишен от кръв - също е от значение. Това е приложимо за различни проблеми в хуманната медицина, въпреки че гмуркащите животни изглеждат имунизирани срещу подобни опасения.
Пълното разбиране на физиологията на тези организми също е от съществено значение за тълкуването на тяхната роля в екосистемите. Подобни знания имат ясни екологични и природозащитни последици и са особено актуални в условията на глобални климатични промени.

  • Видео: Живеене с пингвини
  • Учените озадачени от екстремни пингвинови гмуркания
  • Печати, окабелени за събиране на дълбочинни данни

Бележка на редактора: Това изследване беше подкрепено от Националната научна фондация (NSF), федералната агенция, натоварена с финансиране на основни изследвания и образование във всички области на науката и инженерството. Вижте архива зад кулисите.


Видео Добавка: .




Изследване


Крайбрежният Раздел C Дърпа Жива Фауна От Мъртъв Елен
Крайбрежният Раздел C Дърпа Жива Фауна От Мъртъв Елен

7 Морски Животни, Които Не Са Наред Със Сеизмично Взривяване (Снимки)
7 Морски Животни, Които Не Са Наред Със Сеизмично Взривяване (Снимки)

Наука Новини


Компанията На Елон Мъск Получава Ок, За Да Копае Вашингтон, Окръг Колумбия, Hyperloop Тунел
Компанията На Елон Мъск Получава Ок, За Да Копае Вашингтон, Окръг Колумбия, Hyperloop Тунел

„Слухови Гласове“ При Шизофрения Може Да Се Проследи До Специфичен Мозъчен Регион
„Слухови Гласове“ При Шизофрения Може Да Се Проследи До Специфичен Мозъчен Регион

Бялото Месо Може Да Повиши Холестерола Толкова, Колкото Червеното Месо, Показват Нови Проучвания
Бялото Месо Може Да Повиши Холестерола Толкова, Колкото Червеното Месо, Показват Нови Проучвания

Защо Властта Се Разваля: Обвинявайте Лоши Примери, Казва Проучване
Защо Властта Се Разваля: Обвинявайте Лоши Примери, Казва Проучване

Никотиновите Пластири Не Помагат На Бременните Пушачи, Проучвания Откриват
Никотиновите Пластири Не Помагат На Бременните Пушачи, Проучвания Откриват


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com