чем дышат дельфины и киты под водой
Как дышат киты?
киты дышат через легкие, поэтому они обычно поднимаются на поверхность океана, чтобы получить воздух. Важно отметить, что поскольку киты живут в океанах, многие люди считают их рыбой.
Существует около 80 видов китов, которые подразделяются на два подотряда с учетом анатомии вида: усатый кит и зубатый кит..
С другой стороны, зубы меньше и имеют зубы. У этих китов есть только дыра для дыхания. Некоторые ученые считают, что зубатые киты превратили один из их дыхалец в систему эхолокации.
Дыхальца и дыхание
Эти дыхальца действуют как путь к трахее, позволяя воздуху проходить к легким.
Расположение их дыхалец позволяет китам дышать практически без напряжения, потому что они могут отдыхать на поверхности океана и захватывать кислород, необходимый для жизни.
Когда киты плавают под водой, мышцы вокруг дыхания сокращаются, чтобы предотвратить попадание воды в легкие.
Следует отметить, что киты не могут дышать через рот, так как трахея этих животных не связана с их пищеводом. Это разделение важно, поскольку наличие отдельных проходов для приема пищи и дыхания предотвращает блокирование дыхательной системы остатками пищи..
Кроме того, это разделение позволяет китам питаться под водой, не беспокоясь о том, что их легкие наполняются водой..
Легкие китов
Чтобы выжить под водой, киты разработали специальные легкие, которые позволяют им вдыхать дополнительный кислород и переносить его в кровеносные сосуды, где он может использоваться организмом..
По мнению некоторых исследователей, киты могут использовать до 90% кислорода, который они вдыхают, по сравнению с людьми, которые используют только около 15% вдыхаемого кислорода.
Что касается времени, когда киты могут задерживать дыхание, это зависит от вида и размера..
Некоторые могут задерживать воздух в легких в течение нескольких минут, 5 или 7, поэтому они должны постоянно подниматься на поверхность. Другие виды могут задерживать дыхание на 100 минут или даже дольше.
Методы экономии кислорода
Меньше усилий, больше кислорода
При плавании киты прилагают минимум усилий. Когда они погружаются, кровь транспортируется только в те части тела, которые нуждаются в кислороде: сердце, мозг и мышцы, которые они используют даром; таким образом, они дольше сохраняют кислород.
брадикардия
Киты снижают частоту сердечных сокращений, процесс, известный как брадикардия, чтобы уменьшить количество потребляемого кислорода.
Высокая устойчивость к углекислому газу (CO2)
Киты имеют высокую толерантность к углекислому газу (CO2), намного выше, чем у любого другого млекопитающего; это позволяет им погрузиться в океан на долгое время.
Дышать совестью
Киты считаются сознательными передышками, поскольку они стараются как можно меньше плавать и охотиться, чтобы сохранить кислород.
Во время перерыва половина мозга китов спит, в то время как другая половина остается настороже, чтобы действовать быстро, если им нужен кислород или им нужно бежать от хищников..
В этом смысле киты редко достигают состояния глубокого сна, характеризующегося быстрым движением глаз (MOR).
Дыхательный процесс
Интересная информация: как спят дельфины и дышать ли?
Дельфины – создания поистине удивительные, над их образом жизни ученые не раз ломали головы. О том, как эти млекопитающие дышат под водой, удалось выяснить достаточно быстро: дельфины выныривают на поверхность, чтобы глотнуть воздуха, и этого запаса кислорода им хватает на 10-15 минут. Но вот вопрос, как спят дельфины, долго ставил исследователей в тупик.
Дельфины – млекопитающие, дышат кислородом, но живут в воде. Кожа у них очень нежная что бы долгое время находиться на поверхности без воды. Значит дельфины не могут спать плывя у поверхности воды. Но спать под водой они тоже не могут, нужно подниматься на поверхность что бы глотнуть воздуха.. Так как же они тогда спят?
Некоторое время считалось, что дельфины вообще не нуждаются во сне, хотя это казалось абсурдным – отдых необходим каждому живому существу. Тогда появилась теория, что они спят с отрытыми глазами, но и она не подтвердилось. Затем ученые выдвинули предположение, что дельфины могут спать урывками в промежутках между глотками кислорода, но и эта теория оказалась неверной, хотя уже ближе к разгадке.
И только последние исследования подтвердили, что дельфины, как и все млекопитающие, всё же спят. Но отдых у них не совсем обычный. Ведь для полноценного сна необходимо пребывать в состоянии неподвижности, то есть – не контролировать свое тело. А для подвижных дельфинов такой отдых невозможен, поскольку они вынуждены регулярно подниматься на поверхность за кислородом.
Факты, повлиявшие на теорию вечного бодрствования
Ученые провели множество исследований поведения дельфинов как в неволе, так и привычной среде обитания. Вот их результат:
Загадка дыхания дельфинов
Дельфины — одни из самых загадочных живых существ. Они живут в воде, но это не рыбы, а млекопитающие из отряда китообразных, которым для дыхания необходим воздух. Для того, чтобы дельфины могли жить в море, природа снабдила их удивительной системой дыхания.
Факт 1. Дельфины, как и все китообразные, обладают большой кислородной емкостью крови. Гемоглобин, содержащийся в их крови, обладает способностью отлично связывать кислород. А в их мышечной ткани много специального вещества — миоглобина, кислород-связывающего белка скелетных мышц и мышцы сердца. Он активно отдает кислород тканям.
Факт 2. Находясь под водой, дельфины очень экономно расходуют кислород, запасенный в крови. Например, в мышцы кислород практически не поступает, зато сердце и головной мозг, самые важные органы, исправно им снабжаются.
Факт 3. Эти млекопитающие обладают особой системой дыхания. Перед тем как погрузиться под воду, они совершают на поверхности комплекс вдохов и выдохов, что позволяет им эффективно пополнить запас кислорода и на длительное время скрыться под воду. Если дельфинам не нужно долго быть под водой, они, не замедляя скорости плавания, высовывают морду и за секунду делают глоток воздуха. Такого запаса им хватает на 7-15 минут. Для сравнения, человек, задержав дыхание, может находиться под водой в среднем около 1 минуты.
Факт 4. У дельфинов отлично развиты легкие. Они очень упругие и эластичные, ткань легких может быстро сжиматься и расширяться. Это позволяет млекопитающим, обитающим в воде, всего за один вдох обновлять до 90% воздуха в легких. Для сравнения, человек за один вдох способен обновить всего 15% своего кислородного запаса.
Факт 5. Дельфины дышат с помощью одного носового отверстия, напоминающего человеческую ноздрю. Так называемое дыхало расположено на верхней части головы. Таким образом, когда дельфин поднимается, оно первым оказывается на поверхности.
Факт 6. Если человек дышит непроизвольно, то для дельфина дыхание — волевой процесс, контролируемый мозгом. Поэтому дельфины никогда не спят «полностью». Когда одно полушарие мозга спит, другое бодрствует и контролирует процесс дыхания.
Факт 7. Во время родов самка дельфина находится около поверхности воды для того, чтобы в самый ответственный момент высоко подпрыгнуть и дать возможность новорожденному сделать глоток кислорода. Поэтому первое, что видит дельфиненок в своей жизни — вовсе не водная гладь, а воздушный простор.
Факт 8. Дельфинам, наверное, просто незнакомо такое явление, как насморк. Благодаря тому, что они обитают в морской воде, насыщенной полезными минералами, их система дыхания каждый день полностью промывается самым естественным образом. Поэтому дельфины всегда дышат легко и свободно, наполняя свой организм практически неограниченной энергией!
Особенности строения мозга
Однако изыскания в области сомнологии (наука о сне) показали, что механизмы и фазы сна одинаковы у всех высших животных. А в его отсутствии на протяжении более чем двенадцати дней у живого существа развиваются психические и поведенческие нарушения, а затем оно погибает.
Это заставило еще раз пересмотреть теорию об отсутствии сна у дельфинов и провести более глубокие исследования. Полученные данные были просто поразительными:
Читай также: Самый длинный язык у летучих мышей, а в период покоя они держат его в грудной клетке
Новорождённые дельфины не спят целый месяц!
Исследования доказали: предположение о том, что дельфины никогда не спят – это миф. Однако был открыт ещё один любопытнейший факт. Учёные Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснили, что новорождённые детёныши дельфинов и китов в течение первого месяца своей жизни не засыпают вообще! Кроме того, малыши вынуждают также и своих матерей оставаться активными всё это время…
Крошечные дельфины находятся в движении постоянно, всплывая на поверхность для набора воздуха каждые три–тридцать секунд. И лишь через месяц в их распорядке дня начинают появляться короткие периоды сна, которые постепенно приближаются к норме, характерной для взрослого животного.
Американские биологи высказали предположение, что такое поведение снижает для малышей дельфинов и китов опасность быть съеденными хищниками, а также даёт им возможность поддерживать стабильную температуру тела. В связи с этим они подняли интересный вопрос о наличии определённого резерва в организме млекопитающих, позволяющего им длительное время обходиться без сна, не испытывая при этом вреда для здоровья.
Как спит дельфин
Получается, что дельфины уходят в сон отдельно каждым полушарием головного мозга, при этом соответствующий спящему полушарию глаз закрыт, а не спящему – открыт. На время отдыха умные животные уходят с глубин опасного океана, где им угрожают аулы, на отмель.
Однако спать даже с одним открытым глазом могут только взрослые дельфины, в первый месяц жизни дельфинята действительно не засыпают. В этот же период вынуждены вести более активный образ жизни и самки, ухаживающие за новорожденными. Ученые полагают, что эта особенность обусловлена особым гормональным фоном.
Во время исследований сна также было выявлено, что китообразные способны видеть сны. Такой вывод ученые сделали, наблюдая за реакцией. Спящие животные издавали звуки, тревожились и проявляли другие эмоции, характерные для активности мозга.
Дельфин легкие
Как мы уже говорили, дельфины дышат через дыхание или дыхание этот воздухозаборник ведет к легким через укороченную трахею и несколько бронхов (проходы вне трахеи). Теперь, когда мы узнали, как они дышат, на что похожи легкие дельфина? Дельфины — это китообразные, отряд водных млекопитающих, в который также входят киты. Существует два основных различия между легкими китообразных и наземными млекопитающими:
Язык дельфинов
Как правило, все виды дельфинов живут в больших стаях, где может быть от 10 до 120 животных, что дает им надежную защиту от многочисленных врагов.
Стоит отметить, что внутри каждой стаи не бывает никаких конфликтов за лидер ство и прочее. Между собой дельфины общаются исключительно используя различные сигналы и звуки.
При этом само общение может состоять из: свиста, щебета, лая, щёлканья. При этом частота голосов дельфина может иметь диапазон от низкочастотного до ультразвукового сигнала.
Однако дельфины способны связывать между собой различные сигналы и звуки в необходимую информацию, которую они способны передавать на очень большие расстояния.
Сон или жизнь?
Долгое время ученые были уверены, что китообразные не спят вообще. Ведь на эти предположения были некие основания. Поэтому как спит дельфин, было для всех загадкой.
Во-первых, если он уснет, его могут съесть. Во-вторых, как ни странно прозвучит, но он может утонуть. Да, именно утонуть, поскольку для того чтобы спать, нужно дышать. Но воздуха на дне моря нет.
Ученые предполагали также, что дельфины спят урывками. Еще одна причина, по которой предполагалось, что дельфины не спят, – холод. Если млекопитающие уснет, то оно легко замерзнет. Это связано с тем, что при движении тело дельфина разогревается, а когда наступает сон, то быстро остывает. Учитывая все перечисленные особенности, долгое время ученые не могли определить, как спит дельфин, и может ли он это делать вообще. Но вскоре загадка была решена.
Получается, есть масса доказательств того, что сон для этих млекопитающих опасен для жизни. Но как быть? Без сна жизнь невозможна не только для дельфина, но и для любого животного на земле, в воздухе и в воде. Спят все, но только каждый по-своему.
Дыхание у дельфинов
Обычно люди особенно не задумываются о своем дыхании, поскольку это естественный процесс. А вот у дельфинов все обстоит сложнее, поскольку им приходится каждые 5-10 минут выныривать из воды для восполнения своего запаса кислорода. Для этого им необходимы слаженные совместные действия мозга и мышц.
Дельфины относятся к вторичноводным млекопитающим. Последние относятся к потомкам животных, которые вначале обитали в воде, а потом выбрались на сушу, где они смогли научиться дышать легкими. Затем по неизвестным науке причинам они вернулись в водную стихию. Ведя жизнь рыбы, дельфин дышит легкими. Поднимаясь к поверхности воды, он открывает специальный клапан, совершает выдох и вдох, после чего закрывает клапан и погружается в воду уже со свежим запасом кислорода. Такой сложный процесс практически невозможно совместить с расслаблением мышц и безмятежностью сна.
Дельфин – описание и фотографии. Как выглядит дельфин?
Многие люди считают, что дельфин это рыба, но это совершенно неверная позиция, потому как дельфин это морское млекопитающее.
Практически все виды дельфинов имеют удлинённое и гладкое тело, длина некоторых особей может достигать около 5 метров, при этом голова животного воедино соединена с телом и имеет небольшой размер, в конце головы имеется пасть в виде клюва.
В пасти дельфина располагаются от 75 до 100 небольших зубов, имеющих форму конуса, при этом практически все зубы имеют небольшой уклон во внутрь пасти, это необходимо для того, чтобы пойманная рыбешка не ускользнула из пасти дельфина.
Практически все виды дельфинов имеют спинной плавник, который выступает над водой. Более того, по этому плавнику можно определить какой вид дельфина находится в воде.
Как это выглядит
Теперь мы с вами понимаем, как спит дельфин. Каждое из полушарий поочередно несет свою вахту. Затем они меняются местами. Активное полушарие погружается в сон, противоположное начинает бодрствовать. Когда же стадия сна у дельфина проходит, оба полушария включается в работу.
Данный эволюционный механизм предусмотрен природой с целью выживания вида. Постоянно бодрствующее одно из полушарий решает вопрос доставки к мозгу кислорода и предупреждает опасность захлебнуться.
Дельфины это уникальные животные обитающие на морях и океанах. Они являются дальними сородичами китообразных морских животных, только они относятся к семейству дельфиновых.
Благодаря своей весьма изящной форме и гладкой поверхности тела, дельфин способен развить скорость около 50 км/ч, что является очень высокой скоростью.
Что же получилось?
Итогами исследования ученые были просто-напросто шокированы. Выяснилось, что полное погружение в сон дельфинам не свойственно. То есть мозг их остается активным непрерывно. Открытием стало то, что его полушария в буквальном смысле спят по очереди. Каждое из них получает порцию полноценного нормального сна в течение примерно 6 часов на протяжении суток. С интервалом в час или полтора происходит замена, когда в сон погружается противоположное полушарие.
Интереснее всего то, что во время такого сна дельфин может вести себя, как ни в чём ни бывало — плавать, охотиться и так далее. Так что определить невооруженным глазом, спит в настоящий момент данная особь или нет, сторонним наблюдателям вряд ли представляется возможным.
Фото дельфинов
Иногда мне кажется, что дельфины по развитию разума превосходят не только остальных животных на планете Земля, но и самих людей..
Так что если сравнивать с людьми, то конкретно система дыхания у дельфинов зависит от мозговой деятельности. Ну а теперь более конкретно о системе дыхания дельфинов.
Дыхало кита
На фото слева — дыхало горбатого кита (Megaptera novaeangliae), кит плывет влево. Дыхало кита гомологично ноздрям наземных млекопитающих, но находится не на кончике морды, а на верхушке головы (можно сказать, что у кита «ноздри на макушке»).
Для чего это нужно, легко понять: когда кит выныривает на поверхность, гораздо удобнее дышать через отверстие в той части тела, которая естественным образом торчит над водой, чем специально высовывать из воды кончик носа. У большинства китообразных сросшиеся шейные позвонки, и поднимать над водой переднюю часть головы им не очень удобно.
У дальних предков китообразных и даже у ранних представителей этой группы носовые отверстия находились там, где положено, — на кончике морды. Однако по мере приспособления к водному образу жизни ноздри стали постепенно «переезжать» назад и вверх. Для этого китам пришлось очень сильно изменить форму костей черепа: предчелюстная и челюстная кости существенно удлинились, а носовая и лобная сплющились.
Вид сверху на череп дельфина афалины (Tursiops truncatus, вверху) и череп серой лисицы (Urocyon cinereoargenteus, внизу). У дельфина удлинены предчелюстная (Premaxilla) и челюстная (Maxilla) кости, а носовая (Nasal) и лобная (Frontal) сплющены по сравнению с костями лисицы. Изображение с сайта digimorph.org
Промежуточную стадию перемещения ноздрей можно наблюдать на примере археоцетов — вымершей группы ранних китообразных. Например, у древнего кита базилозавра носовые отверстия находились примерно посередине верхней челюсти.
Череп базилозавра. Видно, что носовые отверстия находятся не на кончике морды, как у наземных млекопитающих, но еще не достигли расположения, характерного для современных китообразных. Фото с сайта en.wikipedia.org
У китообразных развился целый ряд адаптаций, предотвращающих попадание воды в дыхательный тракт. Когда кит или дельфин ныряет, его ноздри закрываются специальным клапаном. У двух доживших до нашего времени групп китообразных — усатых и зубатых китов — дыхало устроено немного по-разному: у усатых китов оно открывается наружу двумя раздельными отверстиями (это видно на фото горбатого кита), а у зубатых эти отверстия срослись в одно общее.
Дыхало косатки (Orcinus orca) с одним отверстием, как у всех зубатых китов. Фото © Ольга Филатова, остров Беринга, 2012 год
Впрочем, ниже, под дыхалом, носовой проход делится на два отдельных канала, которые играют важнейшую роль в жизни зубатых китов: в них расположены так называемые «вокальные губы» — мышечные складки, используемые для издавания звуков. В каждом из двух каналов носового прохода имеется по паре вокальных губ, что позволяет издавать два разных звука одновременно. У дельфинов одна пара вокальных губ несколько крупнее другой, и считается, что правая пара (более крупная) используется для издавания щелчков, а левая — для свистов. Чтобы заставить вокальные губы вибрировать, дельфины пользуются тем же, чем и мы, — потоком воздуха, но чтобы воздух не заканчивался и можно было подольше кричать под водой, они не выдыхают его наружу, а перегоняют между воздушными мешками, расположенными над и под вокальными губами.
Ниже вокальных губ и воздушных мешков носовые проходы сливаются в одну общую дыхательную трубку. Как и у всех млекопитающих, дыхательный тракт у китообразных пересекается с пищеварительным в той области, которая примерно соответствует нашей гортани. У наземных зверей специальный хрящ — надгортанник — перекрывает вход в трахею, препятствуя попаданию в нее пищи при глотании. У зубатых китов хрящи гортани срослись в трубку, которая проходит сквозь пищевод и заходит в верхний носовой проход. Благодаря этому дыхательный тракт оказывается полностью изолирован от пищеварительного: пища проходит справа и слева от хрящевой трубки, по которой воздух поступает в легкие, поэтому дельфин может одновременно есть и дышать.
Строение дыхательного тракта дельфина. Зеленой стрелкой показан поток воздуха. Blowhole — дыхало, palatopharangeal muscle — нёбно-глоточная мышца, esophagus — пищевод, trachea — трахея, larynx — гортань, epiglottic spout — надгортанник. Рисунок © Stephen Dawson с сайта hakaimagazine.com
У усатых китов всё устроено несколько проще: их гортань ближе по строению к гортани наземных млекопитающих, что позволяет им, например, выдувать пузыри воздуха через рот, создавая знаменитую «пузырьковую сеть» (см. Bubble net feeding) для ловли рыбы. Впрочем, у дельфинов хрящевая трубка не прирастает к верхнему носовому проходу и в некоторых случаях может извлекаться из него, обеспечивая связь между дыхательным трактом и ртом. Например, известен случай, когда дельфин научился дышать через рот, что было связано, по-видимому, с каким-то повреждением дыхала.
Новозеландский дельфин Гектора (Cephalorhynchus hectori), научившийся дышать ртом
Фото © Ольга Титова, остров Беринга, 2013 год.