Сабина Маммедли
Исследование частоты сердцебиения голубых китов, впервые проведенное биологами из Стэнфордского университета, помогло выяснить, что сердце этих морских животных работает на пределе. Кроме того, ученые прояснили, почему размеры и масса китов не меняются много миллионов лет. Об этом ученые рассказали в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Животные, чье тело работает на пределе, помогут нам понять, что именно ограничивает минимальные и максимальные размеры земных организмов. Вдобавок, они важны для изучения того, как перемены в окружающей среде могут влиять на их выживание, что особенно важно для защиты голубых китов от вымирания», — прокомментировал результаты исследования один из его авторов, биолог из Стэнфордского университета Джереми Голдбоген..
По текущим представлениям ученых, первые представители китообразных появились примерно 50 миллионов лет назад на территории современного Ближнего Востока или Южной Азии. Изначально они были похожи на крупных собак, которые вели полуводный образ жизни. Однако за последующие геологические эпохи их передние лапы превратились в плавники, задние лапы исчезли и их место занял традиционный «китовый» хвост, а их размеры увеличились в несколько сотен раз.
Благодаря огромным размерам у взрослых китов нет естественных врагов. В теории это должно приводить к тому, что размеры и масса таких животных постепенно повышается — так, по крайней мере, происходит в случае с другими животными. В случае с крупнейшими млекопитающими Земли этого, однако, не так — их размеры остаются неизменными уже несколько десятков миллионов лет. Эта загадка давно интересует эволюционистов и вызывает споры среди них.
Голдбоген и его коллеги нашли возможное объяснение тому, почему рост китов остановился. Для этого американские зоологи и океанологи впервые измерили пульс голубых китов (Balaenoptera musculus) в их естественной среде обитания. Специалисты сделали это с помощью специальных буйков с присосками, которые они прикрепили к телу 15-летнего самца, который обитает у берегов Калифорнии.
Результаты этих замеров давно интересовали ученых, поскольку наблюдения за китами и дельфинами, которые живут в неволе, показывают, что частота их сердцебиения может резко меняться во время погружения на большую глубину, всплытия, во время сбора планктона и в периоды спокойствия. Эти изменения, в свою очередь, могут быть связаны с уникальной структурой аорты и других частей кровеносной системы, которые позволяют китам справляться с волнами давления и выживать на большой глубине.
В прошлом биологи никогда не проверяли эти гипотезы, так как они считали, что измерить пульс кита невозможно, особенно для ныряющих и всплывающих животных. Голдбоген и его команда решили эту проблему, используя специальные буйки -«кардиографы», созданные для наблюдений за пингвинами.
Ученые адаптировали эти приборы для того, чтобы их можно было прикреплять к левому плавнику китов, и модифицировали их таким образом, что они автоматически отрывались от тела Balaenoptera musculus примерно через 8-9 часов совместного плавания. После этого буйки всплывали к поверхности океана, где их искали и собирали исследователи.
Изначально зоологи даже не надеялись на успех, однако первые же опыты показали, что подобные устройства хорошо справились со своей задачей. Анализируя собранные данные, исследователи открыли несколько неожиданных и интересных особенностей в работе сердца китов.
В частности, минимальная частота пульса оказалась вдвое ниже того, что ожидали увидеть ученые, а максимальная скорость сокращения сердца, наоборот, была несколько выше предполагаемых значений. К примеру, сердце китов сокращалось всего 4-6 раз в минуту во время погружений или движения на большой глубине, но его пульс учащался до 30-35 ударов в минуту при всплытии, когда кит начинает дышать воздухом и восполнять запасы кислорода.
Столь серьезные различия в скорости работы сердца во время погружений и всплытий, а также сверхнизкая частота сердцебиения в состоянии покоя, как считают ученые, говорит о том, что организм китов работает на пределе. Набор специфических приспособлений позволяет организму животных «экономить» кислород и подавлять помехи, которые мешают сердцу сокращаться, а крови — двигаться по сосудам.
Иными словами, сердечно-сосудистая система китов едва может снабжать их мускулы и другие части тела необходимым количеством кислорода во время вспышек активности. Это мешает китам долго оставаться на большой глубине и собирать больше пищи. Эти ограничения, по мнению Голдбогена и его коллег, объясняют то, почему размеры тела китов не менялись долгое время — их рост невозможен по простым физиологическим причинам.
www.novayaepoxa.com
