Проблемы, связанные с нырянием у млекопитающих и птиц

Июль 27, 2022

Главная
Биология
Проблемы, связанные с нырянием у млекопитающих и птиц

Содержание

2. Водные млекопитающие (они есть в большинстве основных отрядов, а некоторые отряды целиком состоят из водных животных)
3. У птиц представители многих таксонов почти полностью перешли к водному образу жизни:
4. Опасности при погружении: Кессонная болезнь Токсичность О2 Наркотический эффект газов Прямое воздействие высокого давления
5. Кессонная болезнь НО… Антарктический тюлень остается под водой до 43 мин на глубине до 600 м;
6. Scholander, 1940: У китов объем трахеи (несжимаемой из-за костных колец) велик в сравнении с объемом легких.
7. Токсичность О2 Чистый О2 при Р= 1 атм вреден для многих гомойотермов, вызывая неврологические симптомы. При
8. Наркотический эффект N2 Выражен на глубинах >= 100 м. У водолазов N2 заменяют на He. У
9. Способы увеличения времени пребывания ныряющих животных под водой. В скобках указаны варианты, которые мало распространены, маловероятны
10. Запасы кислорода у тюленя и человека Scholander, 1940
11. Более высокая кислородная емкость крови за счет: + > N эритроцитов lim 60%, далее резкое >
12. RMR тюленя - запаса О2 хватит на 5 минут, но тюлень проводит под водой >= 15
13. Когда тюлень ныряет, частота сокращений сердца у него быстро падает от примерно 140 до менее чем
14. Но… артериальное давление остается тем же! Сжатие периферических сосудов, уменьшение минутного объема сердца – кровь поступает
15. Уровень кровоснабжения определяли с помощью радиоактивного рубидия; высота столбиков соответствует накоплению рубидия в ткани, выраженному в
16. Животное «становится меньше»…
17. Брадикардия широко распространена среди ныряющих животных…
18. Изменение сердечного ритма при нырянии (А- по В.Е. Соколову и др., 1982 и Б- G.Bartholomew, R.Lasiewski,1965).
19. Изменение сердечного ритма у хохлатой чернети Aythya fuligula (а) и кряквы Anas platirhynchos (б) при нырянии
20. В прежних работах брадикардию измеряли при насильственном погружении… Опыты с аллигаторами и кайманами: Метод -∆ пульса
21. Выход на поверхность – выброс молочной кислоты в кровь. Большая ее часть – для ресинтеза гликогена
22. Дыхательный газообмен у тюленя весом 29 кг во время 12-минутного погружения в воду в условиях эксперимента
23. Обычно out CO2 но после выныривания оut CO2 >= in O2 Выход СО2 из бикарбонатов RQ
25. 1. Компенсация есть, но она растянута во времени, и ее трудно установить на фоне обычных флуктуаций
26. Можно оценить по теплопродукции, хотя это методически сложно. Экспериментальные опции с водными черепахами: Н под водой
27. Теплопродукция, ккал/(кг.ч) У ныряющих черепах истинную интенсивность обмена можно определить по величине теплопродукции. Во время ныряния
28. Сейчас показано, что под водой удельный метаболизм покоя у ламантинов в 5-10 раз, а у китов
29. Способы увеличения времени пребывания ныряющих животных под водой.
30. Дополнительные пути при водном дыхании черепах Мягкотелая черепаха Кантори (Pelochelys cantorii) (пресные водоемы, Ю-В Азия, до
32. Скачать презентацию

Слайд 2

Водные млекопитающие (они есть в большинстве основных отрядов, а некоторые
отряды целиком

состоят из водных животных)

Слайд 3

У птиц представители многих таксонов почти полностью
перешли к водному образу

жизни:

Слайд 4

Опасности при погружении:
Кессонная болезнь
Токсичность О2
Наркотический эффект газов
Прямое воздействие высокого давления

Слайд 5

Кессонная болезнь
НО…
Антарктический тюлень остается под водой до 43 мин

на глубине до 600 м;
Кашалот – до 1134 м (трансатлантический кабель…)

Им не вредит образование пузырьков в крови и др. тканях
Они предотвращают образование пузырьков
У них не возникает перенасыщения газом

Слайд 6

Scholander, 1940:
У китов объем трахеи (несжимаемой из-за костных колец)
велик в сравнении

с объемом легких.
Когда кит ныряет на глубину в 100 м
давление (~11 атм) сжимает полностью легкие
и воздух переходит в жесткую трахею (+ кровоток в легких минимальный)

N2 не переходит в кровь!

Слайд 7

Токсичность О2
Чистый О2 при Р= 1 атм вреден для многих гомойотермов,

вызывая неврологические симптомы. При Р= 2 атм начинаются судороги.
Водолаз на глубине 40 м дышит сжатым воздухом в 5 атм (4+1; иначе грудная клетка будет сдавлена водой). Если это обычный воздух, где % О2 =~ 1/5, то P О2 = 1 атм. ?
снижение % О2 до 1/10 газовой смеси ? P О2 = 0.5 атм

Слайд 8

Наркотический эффект N2
Выражен на глубинах >= 100 м. У водолазов N2

заменяют на He.
У диких животных этого эффекта нет – они не дышат
под водой.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ кислородом под водой

Слайд 9

Способы увеличения времени пребывания ныряющих животных под водой. В скобках

указаны варианты, которые мало распространены, маловероятны или неосуществимы по физиологическим причинам

Слайд 10

Запасы кислорода у тюленя и человека
Scholander, 1940

Слайд 11

Более высокая кислородная емкость крови за счет:
+ > N эритроцитов lim

60%, далее резкое > вязкости
крови и проблемы в работе сердца
+ > N Hb без увеличения вязкости ? > V циркулирующей
крови ? тоже lim
+ > О2 в мышцах (их красный цвет за счет миоглобина), % гемоглобина меньше, чем в крови, но зато масса мышц велика
-- растворение О2 в ткани (жире, где мало кров. сосудов) –
малое значение

Слайд 12

RMR тюленя - запаса О2 хватит на 5 минут,
но тюлень

проводит под водой >= 15 минут
КАК ему это удается?

Брадикардия = рефлекторное урежение ритма
сердца ~ в 10 раз и изменение в системе кровоснабжения

Слайд 13

Когда тюлень ныряет, частота сокращений сердца у него быстро падает
от примерно

140 до менее чем 10 ударов в минуту. Начало и конец
пребывания под водой показаны пунктирными линиями (Elsner, 1965).

Слайд 14

Но… артериальное давление остается тем же!
Сжатие периферических сосудов, уменьшение минутного

объема сердца –
кровь поступает в жизненно важные органы
– в мозг, сердце, глаза, - и не поступает в органы брюшной полости и мышцы. Почки слабо снабжаются кровью.
Мышцы переходят на анароэбный метаболизм
и в них из-за отсутствия кровотока накапливается молочная кислота

Слайд 15

Уровень кровоснабжения определяли с помощью радиоактивного рубидия; высота столбиков соответствует накоплению

рубидия в ткани, выраженному в процентах от введенного количества изотопа в расчете на 1 г ткани

Кровоснабжение различных органов у ныряющей утки (Johansen, 1964)

- Кровоснабжение при нормальном дыхании воздухом

- Во время пребывания под водой

Слайд 16

Животное «становится меньше»…

Слайд 17

Брадикардия широко распространена среди ныряющих
животных…

Слайд 18

Изменение сердечного ритма при нырянии (А- по В.Е. Соколову и др.,

1982 и
Б- G.Bartholomew, R.Lasiewski,1965).
Стрелками отмечены моменты погружения и всплытия

А – ондатра Ondatra zibetica

Б – Морская игуана Amblyrhynchus
cristatus

Слайд 19

Изменение сердечного ритма у хохлатой чернети Aythya fuligula (а) и кряквы
Anas

platirhynchos (б) при нырянии (по В.П.Галанцеву, 1977).
1 - перед погружением, 2 – под водой на 30-й секунде, 3 - после подъема на
поверхность.

Слайд 20

В прежних работах брадикардию измеряли
при насильственном погружении…
Опыты с аллигаторами и

кайманами:
Метод -∆ пульса (удары в мин)
Насильственное погружение 37
Радиотелеметрия в присутствии
человека 32
То же, но через несколько часов
после ухода человека 16
Радиотелеметрия,
ныряли без человека 2

Слайд 21

Выход на поверхность – выброс молочной кислоты в кровь.
Большая ее

часть – для ресинтеза гликогена в печени и мышцах, меньшая - окисляется до СО2
обычно out CO2 <= in O2
но… оut CO2 >= in O2 после выныривания

Слайд 22

Дыхательный газообмен у тюленя весом 29 кг во время 12-минутного
погружения

в воду в условиях эксперимента (Scholander, 1940).

А – концентрация О2, СО2 и молочной кислоты в крови;
Б – вентиляция легких;
В – потребление О2 и выделение СО2 при дыхании

Выход на поверхность – выброс молочной кислоты в кровь.

Слайд 23

Обычно out CO2 <= in O2
но после выныривания
оut CO2

>= in O2

Выход СО2 из бикарбонатов

RQ <=1

Слайд 24

Слайд 25

1. Компенсация есть, но она растянута во времени,
и

ее трудно установить на фоне обычных флуктуаций МR
2. Компенсация есть, но размер О2 долга меньше ожидаемого из-за снижения уровня обмена
Второе более правдоподобно…
Утки увеличивают потребление О2 лишь на 1/3-1/4 от расчетного долга в длинной серии выныриваний и нет признаков задолженности по О2
Снижение МR ниже уровня покоя необычно (RMR ~= const.), но кровоснабжение почек (а они в том числе определяют RMR) почти прекращается,- в них приостанавливается клубочковая фильтрация и образование мочи.? < О2 задолженности.

Слайд 26

Можно оценить по теплопродукции, хотя это методически
сложно.
Экспериментальные опции с водными

черепахами:
Н под водой измеряли после дыхания до погружения
обычным воздухом (21% О2)
чистым кислородом (100% О2)
чистым азотом (0% О2)

Слайд 27

Теплопродукция, ккал/(кг.ч)
У ныряющих черепах истинную интенсивность обмена можно определить по

величине теплопродукции. Во время ныряния у черепахи, перед тем дышавшей атмосферным воздухом, уровень обмена постепенно снижается примерно до того же уровня, который устанавливается у черепахи, вдыхавшей перед нырянием чистый азот (Jackson, Schmidt-Nielsen, 1966).

Слайд 28

Сейчас показано, что под водой удельный метаболизм покоя у ламантинов в

5-10 раз,
а у китов – в 14 раз ниже,
чем у человека.

Слайд 29

Способы увеличения времени пребывания ныряющих животных под водой.

Слайд 30

Дополнительные пути при водном дыхании черепах
Мягкотелая черепаха Кантори (Pelochelys cantorii) (пресные

водоемы, Ю-В Азия, до 200 см)

Под водой основным органом дыхания черепахи является глотка, покрытая нитевидными сосочками и ворсинками, которые снабжены множеством капилляров. Так они могут оставаться под водой до нескольких часов.

У прудовых, каймановых и бокошейных черепах во время зимней спячки под водой клоакальная бурса обеспечивает дыхание.

Черепаха реки Фитцрой (Rheodytes leukops), (Австралия).

Нильская мягкотелая черепаха (Tryonyx triunguis) получает 30% кислорода через васкуляризованные сосочки в глотке, а остальное — через васкуляризированные участки кожи.

Тот же вариант у китайского дальневосточного
трионикса Pelodiscus sinensis

Проблемы, связанные с нырянием у млекопитающих и птиц

Содержание

Водные млекопитающие (они есть в большинстве основных отрядов, а некоторыеотряды целиком

У птиц представители многих таксонов почти полностью перешли к водному образу

Опасности при погружении:Кессонная болезньТоксичность О2Наркотический эффект газовПрямое воздействие высокого давления

Кессонная болезньНО… Антарктический тюлень остается под водой до 43 мин

Scholander, 1940:У китов объем трахеи (несжимаемой из-за костных колец)велик в сравнении

Токсичность О2Чистый О2 при Р= 1 атм вреден для многих гомойотермов,

Наркотический эффект N2Выражен на глубинах >= 100 м. У водолазов N2

Способы увеличения времени пребывания ныряющих животных под водой. В скобках

Запасы кислорода у тюленя и человека Scholander, 1940

Более высокая кислородная емкость крови за счет:+ > N эритроцитов lim

RMR тюленя - запаса О2 хватит на 5 минут, но тюлень

Когда тюлень ныряет, частота сокращений сердца у него быстро падаетот примерно

Но… артериальное давление остается тем же! Сжатие периферических сосудов, уменьшение минутного