Впервые исследователи изучили физиологические приспособления, которые позволяют различным популяциям одного и того же вида дельфинов различаться в способности нырять почти на 1000 метров. Исследование, опубликованное в двух дополнительных исследованиях в журнале Frontiers in Physiology, сравнило механику легких и скорость метаболизма популяций афалин, известных своей разной глубиной охоты. Используя теоретические оценки управления газами, результаты подтверждают новую гипотезу о том, что архитектура легких и управление кровотоком позволяют дельфинам получать кислород в легких, предотвращая поглощение азота, тем самым избегая декомпрессионной болезни.
Популяции дельфинов-афалин часто встречаются близко к суше в мелководных прибрежных средах, совершая короткие неглубокие погружения на глубину менее 10 м в поисках добычи. Тем не менее, некоторые популяции, такие как население Бермудских островов в этом исследовании, часто погружаются на глубину до 400 м, а иногда и до 1000 м, проводя до 13 минут под водой в поисках пищи на одном вдохе..
"Как один и тот же вид может иметь столь разные стили жизни?" Этот вопрос побудил доктора Андреаса Фальмана из Fundación Oceanográfic в Валенсии, Испания, который руководил обоими исследованиями со своей международной командой. «Мы хотели измерить, какие различия ответственны за эти огромные вариации. Это позволяет нам определить, насколько далеко может измениться физиология внутри одного вида, и понять угрозу, которую стрессоры могут представлять для этих глубоководных дельфинов».
Любой, кто раньше занимался подводным плаванием, знает о декомпрессионной болезни, широко известной как «изгибы». Это болезненное и потенциально опасное для жизни состояние возникает из-за слишком быстрого всплытия в конце погружения. Быстрому расширению пузырьков азота, которые образуются в кровотоке и тканях во время погружения, не дается достаточно времени для естественной диффузии из тела во время всплытия.
Дельфины подвергаются такому же риску при погружении на большую глубину. Команда измерила физиологию легких и потребление энергии у нескольких афалин, которые, как известно, совершают глубокие погружения, чтобы понять, как можно избежать этих проблем.
В первом исследовании авторы сравнили свои результаты с существующими данными о мелководной популяции афалин во Флориде. Глубоководные дельфины обладали большей емкостью для хранения кислорода, что позволяло им нырять дольше. Однако авторы не обнаружили различий в механике легких или уровне метаболизма между популяциями, ныряющими на мелководье и на большой глубине.
«Это было неожиданно, поскольку предыдущие исследования показали, что сжатие легких было основной адаптацией, позволяющей избежать поглощения чрезмерного количества азота на глубине и получения изгибов», - говорит Фалман.«Отсутствие различий в легких между мелкими и глубокими ныряльщиками предполагает, что дельфины могут использовать другие средства, чтобы избежать проблем, связанных с нырянием».
Это привело исследователей к их второму исследованию, в котором они оценили, как разные популяции могут управлять газообменом во время мелководного и глубоководного образа жизни. Они построили теоретические модели с использованием известных видово-специфических параметров, чтобы определить, какие приспособления потребуются глубоководным дельфинам, чтобы достичь этих глубин без негативных последствий для здоровья. Модель предполагала, что при сравнении известных параметров с тем, сколько кислорода потребуется для хранения, глубоководные дельфины превысят свои расчетные пределы погружения.
«Результаты показали, что людям, занимающимся глубокими погружениями, необходимо поддерживать повышенную частоту сердечных сокращений не только во время интервалов на поверхности, но и во время неглубоких погружений между глубокими погружениями, чтобы обеспечить достаточное восстановление запасов кислорода», - говорит Фалман..«Поддержание повышенного кровотока между глубокими ныряниями за пищей помогает сократить время, проводимое на поверхности, и увеличивает время восстановления. кислород и углерод, предотвращая обмен азота. Таким образом, дельфины могут иметь способ управлять уровнем азота, который они поглощают, и тем самым предотвращать изгибы».
«Эта гипотеза предоставляет новые и захватывающие возможности для исследований, чтобы понять, как млекопитающие могут совершать экстремальные вдохи с легкими, полными воздуха, без каких-либо связанных с этим проблем, с которыми сталкиваются люди», - говорит Фалман. «Однако наш набор данных ограничен, и необходимо провести дальнейшие исследования других популяций глубоководных дельфинов, чтобы определить, существуют ли аналогичные физиологические потребности для глубоководных погружений».
Результаты, представленные в этих публикациях, могут предоставить жизненно важную информацию для лучшего понимания рисков, связанных с погружением морских млекопитающих, и влияния человека на их выживание как вида.
Изменения в окружающей среде могут изменить распределение и доступность добычи, заставляя дельфинов искать добычу за пределами своих обычных диапазонов глубины. Кроме того, антропогенные стрессы, такие как усиление шума океана, воздействие гидролокатора или ловля в рыболовных сетях, могут нарушить нормальные условия дайвинга. Это может повлиять на физиологическую адаптацию, которую дельфины используют для обеспечения безопасного всплытия на поверхность после глубоких погружений, увеличивая риск связанных с дайвингом проблем, таких как декомпрессионная болезнь..
«Если мы сможем лучше понять, как наше влияние может повлиять на эти виды, мы, возможно, сможем улучшить усилия по сохранению этих дельфинов и всех морских млекопитающих», - надеется Фалман.