Характеристика китообразных

Одной из основных особенностей кровеносной системы кито­образных считается высокое содержание мышечного гемоглобина. Как показано для обыкновенного дельфина, по концентрации гемоглобина отдельные группы мышц значительно различаются: в мышцах сердца и головы концентрация гемоглобина минимальная - 1200 мг/%, что все же превышает в несколько раз эти величины для наземных млекопитающих, а в спинных и брюшных мышцах - максимальная (до 3500 мг/%). Оказывается, у дельфинов на долю мышц приходится при­мерно такое же количество гемоглобина, какое содержится в крови, этим китообразные значительно отличаются от наземных млекопита­ющих, у которых на долю мышечного гемоглобина приходится 15-25% всего гемоглобина.

Представляет большой интерес характеристика форменных эле­ментов крови китообразных. По числу эритроцитов все китообразные незначительно отличаются друг от друга и от наземных млекопитающих. Общий объем эритроцитов (гематокрит) у разных видов китооб­разных колеблется в довольно широких пределах. - от 40 до 57%, однако значительные колебания этого показателя даже внутри одного вида (у афалины от 40,6 до 52,0%). Исследователи для китообраз­ных ответили зависимость между величиной содержания гемоглобина в крови и уровнем активности животных.

Самой специфической характеристикой крови китообразных можно считать ее чрезвычайно высокую ( по сравнению с другими млекопи­тающими ) общую буферную емкость.

Особенности кровообращения.

Вероятно, одной из самых интерес­ных общебиологических особенностей китообразных является выработка глубоких специальных приспособлений- для регуляции крово­обращения в условиях постоянного и чрезвычайно резкого измене­ния внешнего давления.

Скорость погружения дельфина достигает в среднем 100 метров в минуту, тренированная афалина поднималась из глубин со скоро­стью 143 метра в минуту, следовательно, в течение от одной - двух минут давление крови должно измениться в организме этих дельфинов на десятки атмосфер. Во время ныряния у всех изученных китообразных происходит резкое сокращено числа сердцебиений (брадикардия). Также установлено, что при увеличении тренированности афалин к глубинному погружению скорость наступления и степень развития брадикардии увеличивается на 50-60%.

Средняя частота пульса у афалин в океанариуме составляет около 100 ударов в минуту (наблюдается размах колебаний от 81 до 137 ударов в минуту). У косатки отмечено сокращение пульса при нырянии вдвое (60 и 30 ударов в минуту). То, что брадикардия представляет собой совершенное приспособление к задержке дыхания, теперь ни у кого из исследователей не вызывает сомнения. Об этом убедительно говорит факт увеличения брадикардии у тренированных пловцов.

Известно, что в процессе задержки дыхания в крови накаплива­ется большое количество молочной кислоты, которая не может в условиях кислородного голодания быть окислена до углекислоты и выведена через легкие из организма. Значит, замедление кровотока в период прекращения дыхания с это- точки зрения возможно и целесообразно. Это замедление кровотока не должно сказываться на деятельности мышц, в которых у китообразных находится огром­ный запас кислорода в виде специального гемоглобина мышц.

У китообразных из общего количества запасаемого кислорода около половины содержится именно в гемоглобине мышц. Но есть некоторые органы (в первую очередь ЦНС), которые лишены каких-либо запасов кислорода и живут лишь на кислороде, приносимом кровью. Снабжение их кровью идет довольно равномерно, чему спо­собствует функционирование чудесной, сети, выравнивающей давление (создаваемое сердечной мышцей. вероятно, даже при многократных перепадах частоты работы сердца кровь почти равномерно будет снабжать мозговую ткань.

После выныривания период урежения работ сердца сменяется периодом его гиперфункции - чрезвычайно активной работы. Кстати, не последнюю роль в развитии брадикардии играет то обстоятельство, что сердце тоже представляет собой мышцу, для активной работы которой нужно большое количество кислорода; естественно, что при более медленном ритме работы потребление кислорода и сер­дечной мышцей может быть сокращено.

Из других особенностей кровообращения следует ответить свое­образное кровообращение в комплексе сосудов, связанных с терморегуляцией. В изящных экспериментах Р. Элснера, во время которых рентгеноконтрастный раствор вводился в кровь нормальной афалины, регистрировалась работа артериальных и венозных сосудов при раз­ной температуре окружающей среды. В результате доказано, что кровеносная система плавников участвует в терморегуляции организма китообразных.

Некоторые черты адаптации китообразных к погружению и длительному пребыванию под водой.

Обтекаемая, торпедообразная форма тела и перестройка мускулатуры обеспечивают быстрое погружение и подъем на поверхность.

Присутствие в организме только одной порции воздуха, взятой перед погружением в легкие, объясняет отсутствие кессонной бо­лезни при быстром подъеме с большой глубины. Огромное количество гемоглобина в мышцах позволяет депонировать значительное коли­чество кислорода во время пребывания у поверхности моря. Кислород, связанный миоглобином,, очевидно, расходуется только на мышечную работу, это обстоятельство объясняет возможность резкого замед­ления кровотока (частоты сердцебиении) при погружениях. .

Способность гемоглобина связывать кислород у дельфинов выше, чем у наземных млекопитающих. Количество остаточного воздуха в легких китообразных невелико (за одно дыхание обновляется до 90% всего воздуха легкого у афалины. у морских свиней - до 79%).

Важные отличия обнаруживаются в распределении запасаемого кислорода в теле китообразных и наземных млекопитающих;

Распределение кислорода (в %):

Адаптивное значение такого распределения кислорода в организме китообразных чрезвычайно велико: во время длительного пере­рыва в дыхании насыщенные кислородом мышцы не требуют кислорода крови, и этот кислород, содержащиеся в крови и воздухе легких. может быть полностью направлен в органы, лишенные его запасов, в первую очередь в ткани ЦНС.

Живой, активно передвигающийся в плотной среде организм тра­тит подавляющую часть энергии на деятельность мышц. Таким обра­зом, кровь, поступающая в рабочие органы, должна нести гораздо большее количество углеводов, необходимое для энергоснабжения. Но откуда берется у дельфинов такое огромное количество углеводов, необходимых для получения энергии в мышцах? Очевидно, немалое значение (а, возможно, и решающее) имеет то обстоятельство, что китообразные при погружении интенсивно питаются. Важное значение имеет точная информация координационных центров нервной системы о необходимости выхода на поверхность. Считается, что у китооб­разных концентрация углекислого газа не является сигнальным мо­ментом о необходимости подъема.

Давление на любой глубине действует проникающе, и все органы животного должны находиться под давлением и все обменные процессы в мышцах, кишечнике и других органах будут идти при колоссальном давлении.

Ткани тела дельфина, состоящие в основном из жидкости, практически несжимаемы, и потому давление им не страшно. Нестрашно такое большое проникающее давление и для работы системы кровооб­ращения, так. как при любом проникающем давлении сердце будет со­здавать некоторое избыточное давление, равное обычному артериаль­ному или близкое к нему, что позволяет проталкивать кровь по сосудам..

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.

Зубатые киты - крайне специализированная группа млекопита­ющих, порвавших с сушей, но сохранивших легочный тип дыхания. Водный образ жизни вызвал у них определенные адаптивные измене­ния в респираторной системе, так как защита дыхательных путей и легких от попадания воды приобретает для них жизненно важное зна­чение. Исследования, проведенные на одном из представителей чер­номорской фауны - дельфине афалине, свидетельствуют о наличии определенных изменений в строении трахеи, бронхов и легких, обеспечивающих их адекватное функционирование, в основное они важны при погружении животного на значительную глубину или при большой скорости плаванья. Магистральные воздухоносные пути китообразных по сравнению с наземными млекопитающими обнаруживают существенные адаптивные изменения, оптимально способствующие быстрому обмену воздуха. Кольцеобразные хрящи образуют каркас стенок трахей и бронхов вплоть до самых мелких воздухоносных путей, предохраня­ющих паренхиму легких от перепадов давления в момент погружения животного. В .формировании воздухоносных путей, кроме того, прини­мает участие пластическая ткань, представленная плотными слоями продольно расположенных эластических волокон, лежащих непосред­ственно под слизистой.

При значительном интересе исследователей к теме данной работы, необходимо признать разноречивость и фрагментарность материальных данных, а также акцентировать внимание на почти полном отсутствии соответствующих материалов по объекту данного исследования

Исследовано 12 половозрелых дельфинов афалин (1,6-2,5м) Азовского Черноморского бассейна.

Особенности трахеи.

На всем своем протяжении трахея граничит с довольно плотными образованьями, местами сдавливается ими, но не спадается. Постоянный просвет трахеи обеспечивается системой хрящевых колец, соединенными между собой плотной соединительной тканью. Хрящевые кольца полностью замкнутые, спереди назад черепицеобразно накладываются одно на другое. При необходимости это допускает некоторое растяжение трахеи в длину. Нередко несколько соседних колец на каком-то участке срастается. Конфигурация колец различна. Особенно заметны сочетания колец различной конфигурации в местах бифуркации трахеи и отхождения трахеального бронха. В месте соединения трахеи с гортанью многие хрящевые кольца, как правило, сливаются.

Воздухоносные пути дельфина афалины представляют собой сложно организованную систему приспособлений, обеспечивающих нормальное {функционированием организма этих животных при различных режимах плаванья и в состоянии покоя. Представленные нами результаты мор­фологических исследовали свидетельствуют; т о наличии ряда особенности- трахеи, то выражается, в частности, в замкнутости хряще­вых колец трахеи и бронхов, круговых связок, состоящих из грубой волокнистой соединительной ткани и труднорастяжимых, что также способствует прочности конструкции дыхательного горла. Указанные особенности в строении трахеи имеют четко выраженный адаптивный характер, так как животное осуществляет захват и проглатывание добычи целиком во время нахождения под поверхностью воды. Естес­твенно при том предположить, что прохождение по пищеводу объекта питания (чаще всего рыбы) значительно деформировало бы трахею с мягкой мембранозной частью, создавая тем; самым определенные трудности в осуществлении дельфином акта выдоха-вдоха, следующего нередко тотчас после проглатывания пищи.

Вдох - выдох у китообразных происходит очень быстро, взрывообразно, у дельфинов обычно он завершается в 0,3-0,7сек. Коор­динация акта дыхания у дельфинов очень точная и регулируется не­посредственно центральной нервной системой, а не является безус­ловные рефлекторным действием, Это подтверждается прямыми экспе­риментам, при которых, введение даже сравнительно небольших доз наркотиков (10 мг на 1 кг веса животного) приводило к полному нарушению дыхательной ритмики, захлебыванию и смерти животного.