Как северные олени охлаждаются во время бега
Ученые из Норвегии выяснили, как северные олени, обладающие густым мехом для защиты от арктических холодов, избегают перегрева во время физической активности. Исследование опубликовано в The Journal of Experimental Biology.
Три стратегии охлаждения
Арнольдус Бликс из Университета Тромсё и его коллеги установили, что олени используют три тактики:
- Закрытая пасть, носовое дыхание — испарение влаги со слизистой носа для охлаждения крови.
- Открытая пасть, тяжелое дыхание — испарение с поверхности языка.
- Селективное охлаждение мозга — активация системы теплообмена для защиты мозга.
Ход эксперимента
Ученые тренировали оленей бежать на беговой дорожке со скоростью 9 км/ч при температурах от 10 до 30°C, одновременно регистрируя:
Результаты и механизмы
- В начале нагрузки частота дыхания резко возрастала с 7 до 260 вдохов/мин. Охлаждение происходило за счет носового дыхания.
- При дальнейшем нагреве олени переключались на дыхание с открытой пастью, используя большой, хорошо васкуляризированный язык для испарения.
- Когда температура мозга достигала критических 39°C, активировалась третья стратегия. Охлажденная венозная кровь из носовых пазух перенаправлялась в сеть теплообменных сосудов головы, чтобы охладить артериальную кровь, идущую к мозгу.
Ключевой вывод
Система селективного охлаждения мозга включается только как последняя мера, когда другие механизмы становятся недостаточными. Несмотря на то, что при тяжелом дыхании через нос проходит лишь ~2% вдыхаемого объема, низкая температура воздуха и большой общий объем дыхания позволяют эффективно охлаждать мозг.