有些记鲸类为什么擅长潜水?
为什么潜水动物在肺部储氧量有限的情况下,能在深水中呆很长时间?这个问题的答案,生理学家们已寻求了100多年。 1870年,法国生理学家鲍尔·贝尔发现,潜水的鸭子心跳频率会骤然减慢。到20世纪40年代时,R·伊尔温克和P·斯考兰德尔两位美国人,创立了堪称现代经典的潜水理论,指出潜水动物心脏工作缓慢,只对特别需要氧气的器官如心脏和大脑供血。 又过了20年,海洋生物学家杰拉尔特·科伊曼发明了第一个自动记录器,能记录动物潜入的深度,以及在水下停留的时间。对威德尔海豹的测定结果表明,这种动物能潜下350多米深,人要到达这个深度必须穿上又厚又重的潜水服或乘坐潜艇才行。 威德尔海豹生活在南极沿海水...全部
为什么潜水动物在肺部储氧量有限的情况下,能在深水中呆很长时间?这个问题的答案,生理学家们已寻求了100多年。 1870年,法国生理学家鲍尔·贝尔发现,潜水的鸭子心跳频率会骤然减慢。到20世纪40年代时,R·伊尔温克和P·斯考兰德尔两位美国人,创立了堪称现代经典的潜水理论,指出潜水动物心脏工作缓慢,只对特别需要氧气的器官如心脏和大脑供血。
又过了20年,海洋生物学家杰拉尔特·科伊曼发明了第一个自动记录器,能记录动物潜入的深度,以及在水下停留的时间。对威德尔海豹的测定结果表明,这种动物能潜下350多米深,人要到达这个深度必须穿上又厚又重的潜水服或乘坐潜艇才行。
威德尔海豹生活在南极沿海水域,是优秀的游泳健将,几乎有一半的时间在水下活动,潜水本领也十分高强,可以一口气在水下停留20-25分钟。尽管正常情况下它们在水下只呆5分钟左右,但最长可达48分钟以上。
它们能从冰层下面游到5000米远的地方,然后再返回原处钻出水面。 曾有只威德尔海豹的潜水深度达到600米,在这样的深处,它的体表每平方厘米承受的压力达62千克。它是如何承受如此巨大压力的呢?何况这位深水“潜水员”本身的肺活量并不很大。
研究表明,威德尔海豹可将大量氧气储存在血液和肌肉中,其储存量超过肺活量13倍。威德尔海豹血液中红细胞和红细胞中血红素的浓度大大高于其他动物。而潜水时间不长的海狮,其血液成分与一般动物一样,完全靠肺部供氧。
由于这个原因,海狮较易适应陆地上的大气环境,可以离开水。 . 为了抵挡水压,大多数深潜动物的呼吸道都有软骨加固。不过深水中压力毕竟很大,潜水时肺部受挤压,空气几乎全部进入气管,由肺部向血液供氧的功能几乎停止。
但是这样一来,血液中也不会溶入氧气,而氧气会使海豹上浮时患潜水病。 美国加利福尼亚大学生物学家列·鲍夫研究过北方海象的生活。这种海象最大可达3吨重。它们一年中在水里生活的时间不少于10个月,但定期返回陆上的常住地,因此可在它们身上安装水深自动记录器,然后取下来研究各种数据。
专家从中了解到,海象有90%的时间在水下度过,一般潜水深度达500-700米。北方海象深潜的最高纪录是1250米,水下逗留持续时间最多达62分钟,一般只需3分钟就能钻出水面。 棱皮龟能潜入1200米,尽管它们大多数时间生活在水下150-450米处,因为那儿有它们最喜爱的食物--大水母。
有时为了躲避鲨鱼,它们才游入1200米甚至更深的水域。当血液中的氧气消耗殆尽时,它们也能停留在水下。看来,棱皮龟的大脑在缺氧状态下也能工作。 对潜水动物的研究也有助于医治病人。心肌梗塞和中风死亡的主要原因,就是心脏细胞或脑细胞缺氧。
而动物在潜水时,几乎每次都经历细胞缺氧的“险情”。难怪生理学家说,海豹每次潜水就像经受一次心脏病发作。因此,揭示动物如何度过“缺氧关”的奥秘,将能为医生和病人提供战胜死神的办法。收起