Исследователи пролили новый свет на то, как некоторые гуси могут летать высоко в течение длительного периода времени, согласно исследованию, опубликованному сегодня в eLife.
Команда провела первые в истории кардиореспираторные измерения полосатых гусей, летящих в аэродинамической трубе на смоделированной высоте 9 000 м. Они обнаружили, что животные способны поддерживать полет в таких условиях с низким содержанием кислорода за счет снижения их метаболизма.
Пустоголовые гуси славятся мигрирующими полетами на экстремальных высотах: их непосредственно отслеживали на высоте до 7 290 м, а по неподтвержденным данным они достигают 9 000 м. Предыдущие исследования показывают, что у этих птиц есть несколько приспособлений, которые позволяют им максимально использовать кислород на больших высотах, например, способность эффективно доставлять кислород к отдельным клеткам. Но до сих пор ни в одном исследовании не проводилось всестороннего измерения физиологии горных гусей во время полета в условиях низкого содержания кислорода, отчасти потому, что в мире мало аэродинамических труб, подходящих для проведения таких экспериментов.
Чтобы восполнить этот пробел в наших знаниях, исследовательская группа из Университета Британской Колумбии (UBC) в Ванкувере, Канада, запечатлела стаю гусей, родившихся и выращенных на уровне моря, и обучила их полетать в аэродинамической трубе. Группу возглавляла Джессика Меир, научный сотрудник лаборатории Билла Милсома в Университете Британской Колумбии на момент проведения исследования, а также Джулия Йорк, студент-исследователь, в настоящее время кандидат наук Техасского университета в Остине, США.
Они обнаружили, что шесть из семи птиц, которые могли летать в туннеле, были способны летать при умеренно низком уровне кислорода, равном примерно 5 500 м - высотам, на которых обычно летают их дикие собратья. Три птицы также были готовы летать в условиях крайне низкого содержания кислорода, на высоте около 9 000 м, по крайней мере, в течение короткой продолжительности полетов, проведенных в ходе исследования..
«Мы были удивлены, обнаружив, что частота их сердечных сокращений во время полетов с пониженным содержанием кислорода была не выше, чем во время полетов с нормальным уровнем кислорода», - говорит Йорк. «Мы также увидели, что температура в их венах снизилась во время наших смоделированных полетов, что, как предполагается, значительно увеличивает количество кислорода, которое они могут нести в своей крови. Наши данные показывают, что животные способны снижать свой метаболизм в соответствии с уменьшенным количеством доступного кислорода без признаков кислородного ограничения."
Милсом добавляет, что определение того, как эти результаты соотносятся с более длительными миграционными полетами горных казарок на больших высотах, потребует дальнейшей работы по измерению физиологических переменных в дикой природе или во время более длительных полетов как в нормальных условиях, так и в условиях низкого содержания кислорода. условия.
«Эти первоначальные измерения прокладывают путь для будущих экспериментов, которые, как мы полагаем, значительно продвинут вперед область высотной физиологии», - объясняет Меир. «Кроме того, наши результаты имеют отношение ко всем физиологическим и биомедицинским областям, связанным с животными и людьми в среде с низким содержанием кислорода, например, с заболеваниями, включая сердечные приступы и инсульты, или с такими процедурами, как трансплантация органов».
Это исследование является одним из ряда экспериментов, проведенных Меир во время ее исследовательской карьеры, чтобы увидеть, как животные справляются с экстремальными условиями. Ее предыдущая работа заключалась в путешествии в Антарктиду для изучения адаптации императорских пингвинов к длительным подводным погружениям.
Меир в настоящее время является астронавтом НАСА, и 25 сентября 2019 года ее планируется отправить на Международную космическую станцию с шестимесячной миссией, где она будет поддерживать исследования в различных космических науках, в том числе о том, как длительный космический полет влияет на физиология человека.