Особенности газообмена у ныряющих животных

Особенности газообмена у ныряющих животных Выполнила: студент гр. БИО-Б 11 Витковская Елена Игоревна

Газообмен у ныряющих животных Ø У дышащих трахеями водных насекомых и паукообразных характер дыхания при погружении не меняется: они по-прежнему дышат воздухом, пузырьки которого задерживаются между волосками тела. Ø Среди позвоночных все вторично-водные виды имеют легочный тип дыхания. Внешний газообмен у них проходит в нормальных условиях, но во время пребывания под водой легочное дыхание прекращается, и на тканевом уровне постепенно развивается состояние асфиксической гипоксии.

Ø Тихоокеанская зеленая черепаха (лат. Chelónia mýdas)выдерживает погружение до 5 ч. Ø Среди млекопитающих наиболее длительное пребывание под водой характерно для китообразных и ластоногих 0, 5 -2 часа. Ø Дельфины совершают длительные серии коротких ныряний по 4 -5 минут. Ø Околоводные млекопитающие бобр, ондатра выдерживают пребывание под водой не более 15 минут, пингвины могут находиться под водой 3 -7 минут императорский пингвин — до 18 мин, остальные водные птицы — до 30 -40

Ø Ныряние вызывает довольно быстрое уменьшение содержания О 2 и нарастание концентрации СО 2 в крови. Устойчивость ныряющих животных к такой функциональной гипоксии определяется рядом физиологических адаптации, направленных, с одной стороны, на увеличение запасов О 2 в организме перед нырянием, а с другой- на более экономное расходование этих запасов во время погружения.

Запасание кислорода при нырянии. Ø Запасы О 2 обычно связывают с накоплением его в крови и мышцах, поскольку запас О 2 в легких, видимо, невелик. Многие ныряющие животные уходят в воду на выдохе, что более выгодно, поскольку снижает плавучесть и затраты энергии на погружение. Для глубоконыряющих животных это, кроме того, препятствует возникновению «кессонной болезни» . Ø Большее значение имеет для ныряющих животных запасание кислорода в крови. Эффективность этого пути определяется общим количеством крови, содержанием гемоглобина, числом эритроцитов. Кислород может также запасаться в мышцах путем связывания его с миоглобином.

Приспособления к экономному расходованию запасов кислорода. Ø Как показывают расчеты, общий запас О 2 в легких, крови и. мышцах не в состоянии обеспечить продолжительную остановку дыхания, свойственную ныряющим животным, если он расходуется с такой же скоростью, что и при свободном дыхании. Ø Так, у пингвинов запас О 2 перед погружением обеспечивает существование на уровне метаболизма покоя в течение 3 мин, тогда как длительность естественной задержки дыхания при нырянии доходит до 5 -7 мин.

Ø Все это свидетельствует о том, что расход О 2 в организме во время ныряния существенно ниже, чем при нормальном дыхании. Система приспособлений, определяющих этот эффект, имеет очень важное значение для всех ныряющих животных. В основе этих приспособлений лежат сердечно-сосудистые реакции организма. Ø Одно из наиболее существенных приспособлений к нырянию - замедление сердечного ритма брадикардия, возникающее при погружении в воду.

Изменение сердечного ритма при погружении в воду

Ø В результате замедления сердечной деятельности обмен не сколько снижается. Так, обыкновенный тюлень, в спокойном состоянии расходующий около 200 мл О 2 в минуту, при нырянии затрачивает всего 50 мл/мин. Ø Характерно, что брадикардия возникает очень быстро, задолго до появления кислородной недостаточности. Осуществляется эта реакция рефлекторно, под влиянием сигналов со специфических рецепторов. В частности, указывается на роль механорецепторов, расположенных в дыхательной мускулатуре: в опытах с ондатрами сжатие легких вызывало брадикардию. Ø С другой стороны, наступление брадикардии стимулируется (тоже рефлекторным путем) ощущением влаги в зоне ноздрей и некоторых других частей голо вы. В экспериментах с различными животными смачивание лицевой части головы или только ноздрей стимулировало брадикардию даже без последующего погружения. Регуляция в этом случае осуществляется с помощью сигналов от рецепторов, расположенных в коже головы.

Ø Во время ныряния резко уменьшается (вплоть до полного прекращения) снабжение кровью большей части мускулатуры. Ø Перераспределение кровотока во время ныряния обеспечивает поддержание нормального, несмотря на брадикардию, артериального давления, а также подачу О 2, запасенного в крови, только к органам, активно работающим в погруженном состоянии. Остальные органы (в первую очередь мускулатура) используют запасы О 2 в виде оксимиоглобина, а отчасти переключаются на анаэробные процессы, о чем свидетельствует подчас значительное повышение уровня молочной кислоты как в самих мышцах, так и (после всплытия) в крови. Ø Сложная система адаптивных реакций ныряющих животных контролируется центральной нервной системой на уровне продолговатого мозга.

Спасибо за внимание!