Чемпионы по фридайвингу в мире дельфинов

Впервые исследованы физиологические адаптации, позволяющие разным популяциям дельфинов одного вида различаться по способности к погружению почти на 1000 м. Исследование, опубликованное в двух взаимодополняющих работах в Frontiers in Physiology, сравнило механику лёгких и уровень метаболизма у популяций афалин, известных разной глубиной охоты. Используя теоретические оценки газообмена, результаты подтверждают новую гипотезу: архитектура лёгких и регуляция кровотока позволяют дельфинам использовать кислород из лёгких, предотвращая поглощение азота и избегая декомпрессионной болезни.

Популяции афалин часто обитают у берега на мелководье, совершая короткие погружения менее 10 м за добычей. Однако некоторые популяции — например, бермудская в этом исследовании — часто ныряют на глубину до 400 м, а иногда и до 1000 м, проводя до 13 минут под водой на одном вдохе в поисках пищи.

Команда доктора Андреаса Фальмана из Fundación Oceanográfic (Испания) измерила физиологию лёгких и энергозатраты у нескольких глубоко ныряющих афалин, чтобы понять, как они избегают проблем.

Сравнение с мелкими ныряльщиками

В первом исследовании авторы сравнили данные с существующими данными по мелководной популяции афалин во Флориде. У глубоко ныряющих дельфинов была большая ёмкость для хранения кислорода, что позволяло им дольше находиться под водой. Однако не было обнаружено различий в механике лёгких или скорости метаболизма между популяциями.

Это было неожиданно, так как предыдущие исследования предполагали, что сжатие лёгких — главная адаптация для избежания поглощения избыточного азота на глубине и декомпрессионной болезни. Отсутствие различий в лёгких указывает, что дельфины могут использовать другие механизмы.

Новая гипотеза газообмена

Во втором исследовании учёные смоделировали, как разные популяции могут регулировать газообмен при разном образе жизни. Теоретическая модель показала, что для достижения таких глубез негативных последствий глубоко ныряющим дельфинам потребовались бы особые адаптации.

Результаты показали, что глубоко ныряющей популяции необходимо поддерживать повышенную частоту сердечных сокращений не только на поверхности, но и во время мелких погружений между глубокими, чтобы восстановить запасы кислорода. Это сокращает время на поверхности.

Кроме того, во время глубоких погружений дельфинам, вероятно, необходимо направлять кровоток через спавшиеся участки лёгких. Это позволяет осуществлять некоторый обмен кислорода и углекислого газа, предотвращая обмен азота. Таким образом, дельфины могут управлять уровнем поглощаемого азота и избегать декомпрессионной болезни.

Значение для сохранения видов

Эта гипотеза открывает новые возможности для исследований. Однако набор данных ограничен, и необходимы дальнейшие исследования других глубоко ныряющих популяций.

Результаты могут иметь жизненно важное значение для понимания рисков, связанных с погружением у морских млекопитающих, и влияния человека на их выживание. Изменения окружающей среды (распределение добычи) и антропогенные стрессоры (океанский шум, сонары, попадание в сети) могут нарушать нормальные условия ныряния. Это может повлиять на физиологические адаптации, повышая риск таких проблем, как декомпрессионная болезнь. Понимание этого воздействия может помочь улучшить природоохранные усилия.