Zakaj so tjulnje lahko dolgo pod vodo?

Podvodno okolje je sovražno do sesalcev. Brez Aqualange se lahko človek drži pod vodo največ šest minut, medtem ko lahko nekatera tjulnje potopimo za obdobje do pol ure.

Cessonus (dekompresijska) bolezen (znana kot bolezen potapljačev), kar povzroči izgubo zavesti na globini 100 m, zastrupitev s kisikom, povzroča krči, hudo hipoksijo, zaradi česar se zatemni v očeh-to so težave, povezane s potopitvijo na večji globini. Da bi se izognili tem nevarnostim, so tjulnji prešli dolg evolucijski razvoj in razvili številne popolne naprave.

Številni sesalci se prehranjujejo v vodi ali v bližini, vendar sta le dva odreda - kitolov in sirene - v celoti prilagojena vodnemu življenjskemu slogu. Tjulnji, morske mačke in morski levi, ki pripadajo ločenosti stojnic, večino svojega življenja preživijo v vodi, le za kratek čas pa ga pustijo.

Torej, vse te živali so dobro prilagojene podvodni življenjski dobi, vendar se, preostale zrak, prisilijo, da se vrnejo na površino vode.

Prvi korak za potapljaške tjulnje je bil izdih večine zraka iz pljuč. Po potapljanju pod vodnim tlakom se pljuča stisne in zrak potisne v bronhi, nato pa gre skozi usta in nos. Ta mehanizem stiskanja pljuč vodi do dejstva, da na globini približno 60 m v telesu živali ni prostega plina, kar pomaga preprečiti zračno embolijo - pojav, ko mehurčki prostega plina pod pritiskom na velikem velikem Globine se raztopijo v krvi in ​​ko so dvignjene na površino, zavrejo v površinske žile potop.

Na prvi pogled ideja o stiskanju pljuč ni najuspešnejša. Toda ta sposobnost je postala potrebna za potapljanje tjulnjev do pomembne globine. Ko se pljuča stisnejo, je trajanje potopitve odvisno od količine kisika, shranjenega v telesu.

Potapljanje, vsi sesalci potrebujejo kisik, saj se metabolizem med potopitvijo ne ustavi. Njihov krvni sistem je dobro prilagojen, da se zagotovi, da se oskrba možganov ne ustavi. Krv tjulnjev vsebuje veliko število rdečih krvnih celic in veliko hemoglobina, ki veže kisik in ga širi po telesu. Pomemben del kisikovih tesnil je shranjen v mišicah z uporabo mioglobina (beljakovine, ki vežejo kisik).

Druga ključna prilagoditev je omejitev tkivnega kisika z zmanjšanjem ali zaustavitvijo krvnega obtoka v okončinah in organih, ki nimajo vitalnih funkcij. Ta učinek dosežemo s stiskanjem krvnih žil in zmanjšanjem srčnega utripa. V nekaterih primerih srce med potopitvijo do 4 utripa na minuto namesto običajnih 60-80. Pri noseči ženski se celo srčni ritem zarodkov hkrati upočasni z materjo.

Vse te fiziološke spremembe omogočajo izjemno potop sesalcev. Morski sloni veljajo za prvake, čeprav njihovi dosežki zbledijo pred sposobnostmi kljunov in kitov. Moški morskih slonov se v povprečju potapljajo 30-40 minut, obnovitveno pomanjkanje kisika v nekaj minutah na površini vode. V morju, kjer preživijo 10 mesecev na leto, je 90% časa morskega slona pod vodo. Po potrebi poveča trajanje potopitve na eno uro, kar mu omogoča, da lovi ribe na precejšnji globini. Običajno se morski sloni hranijo 300-600 metrov od površine vode, če pa je potrebno, padejo na globino približno 900 metrov.

Potapljanje dolgo časa, tjulnje potrebujejo dolg dopust: 45 minut, porabljenih pod vodo. Vendar so morski sloni sposobni narediti več potopov zapored in se v zraku sprostijo le nekaj minut.

Pomembna masa pomaga morskemu slonu pri zmanjšanju presnovnih stroškov pri potapljanju na enoto mase. Ker je količina shranjenega kisika odvisna od mase, pri velikih sesalcih je oskrba večja tako po absolutnih vrednostih kot v njihovih potrebah. Toda tudi samci morskih mačk, katerih telesna teža je primerljiva z maso psa, se lahko spustijo na globino več kot 200 metrov več kot 5 minut.

Znanstveniki so dolgo trdili o tem, kako bi lahko živali, katerih anatomija in fiziologija sta pri večini zemeljskih sesalcev tako podobni, tako dolgo potopili. Potapljači sesalci so uporabili vso plastičnost svoje strukture, kar jim je omogočilo dostop do bogatih krminih virov oceana. Omejitev njihovih zmogljivosti je določena predvsem s količino kisika, ki jo je mogoče poravnati v telesu. Poleg tega vemo, da imajo nekatere živali režim anaerobnega metabolizma, ki je odvisen od lastnosti redoks obnavljanja krvi in ​​mišic v pogojih hitrega kopičenja mlečne kisline kot produkta takšnega presnove.

Morski sesalci so bolj odporni na visoke koncentracije mlečne kisline kot ljudje. Anaerobna presnova je 18 -krat učinkovita kot aerobna in običajno zahteva dolgo obdobje okrevanja, zato ga je mogoče uporabiti le v skrajnih primerih. Po drugi strani je treba potapljaču omogočiti dostop do bogatega živilskega vira, ki uravnoteži razmeroma visoko energijsko vrednost potopnega procesa v vodnem stolpcu.