Тюлени контролируют уровень кислорода в крови, чтобы не утонуть
Группа ученых из отдела исследований морских млекопитающих Школы биологии Университета Сент-Эндрюс в Великобритании провела исследование, посвященное изучению способности серых тюленей контролировать уровень кислорода в крови для предотвращения утопления. Результаты их работы были опубликованы в журнале Science. В рамках исследования ученые провели серию экспериментов с шестью взрослыми серыми тюленями, помещенными в бассейн, где можно было регулировать уровни кислорода и углекислого газа в воздухе. Целью эксперимента было выяснить, как тюлени реагируют на изменения в составе воздуха и какие механизмы используют для определения момента, когда необходимо всплыть за воздухом.
Известно, что всем млекопитающим для выживания необходим воздух. У наземных млекопитающих, включая человека, существуют сенсоры, которые реагируют на накопление углекислого газа в крови, что служит сигналом для поиска свежего воздуха. У людей, например, повышение уровня углекислого газа вызывает такие симптомы, как головокружение, ощущение нехватки воздуха и паника. Однако морские млекопитающие, такие как тюлени, способны оставаться под водой значительно дольше, чем наземные животные. Это натолкнуло исследователей на вопрос: используют ли тюлени другие механизмы для определения необходимости всплытия?
Для проведения экспериментов тюленей поместили в бассейн, где они должны были плавать между кормушкой и дыхательной камерой. В этой камере можно было изменять состав воздуха, регулируя уровни кислорода и углекислого газа. Бассейн был накрыт, чтобы тюлени могли дышать только в дыхательной камере. Исследователи использовали четыре различных воздушных смеси: обычный воздух, воздух с удвоенным содержанием кислорода, воздух с пониженным содержанием кислорода (в два раза меньше нормы) и воздух с обычным уровнем кислорода, но с содержанием углекислого газа, превышающим норму в 200 раз.
Чтобы оценить реакцию тюленей на изменения в составе воздуха, ученые измеряли время, которое животные проводили под водой. Результаты показали, что уровень кислорода в воздухе напрямую влиял на продолжительность пребывания тюленей под водой. Когда уровень кислорода был повышен, тюлени оставались под водой дольше. Напротив, при снижении уровня кислорода время пребывания под водой сокращалось. При этом повышенный уровень углекислого газа не оказывал значительного влияния на поведение тюленей.
На основании этих данных исследователи предположили, что серые тюлени обладают механизмом, позволяющим им контролировать уровень кислорода в крови. Этот механизм служит своего рода сигналом тревоги, который предупреждает животных о необходимости всплыть за воздухом. Такая адаптация позволяет тюленям эффективно регулировать свои погружения и избегать риска утопления.
В сопроводительной статье, опубликованной в журнале Perspective, Лучи Хоукс и Джессика Кендалл-Бар из Эксетерского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего соответственно, подчеркнули значимость этого исследования. Они отметили, что полученные результаты расширяют понимание физиологических адаптаций морских млекопитающих к жизни в водной среде. Способность контролировать уровень кислорода в крови, вероятно, является важным эволюционным преимуществом, позволяющим тюленям успешно охотиться и выживать в условиях, где доступ к воздуху ограничен.
Это исследование не только проливает свет на уникальные физиологические механизмы серых тюленей, но также может иметь важное значение для изучения других морских млекопитающих. Понимание того, как эти животные регулируют свои погружения и адаптируются к условиям окружающей среды, может помочь в разработке мер по их защите и сохранению, особенно в условиях изменения климата и возрастающего антропогенного воздействия на морские экосистемы.