Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Rekin jak morski ssak. Wstrzymuje oddech podczas nurkowania

Recommended Posts

Głowomłot tropikalny, gatunek ryby z rodziny młotowatych, wstrzymuje oddech by utrzymać temperaturę ciała podczas nurkowania na większe głębokości, gdzie poluje na kałamarnice. To było całkowite zaskoczenie. Nie spodziewaliśmy się, że rekiny wstrzymują oddech podczas nurkowania jak morskie ssaki. To niezwykłe zachowanie wspaniałego zwierzęcia, mówi główny autor badań Mark Royer z Shark Research Group na University of Hawai'i.

Skrzela są naturalnymi radiatorami, które szybko doprowadziłyby do wychłodzenia krwi, mięśni i organów, gdyby głowomłoty nie wstrzymywały oddechu. Głowomłot tropikalny życie w ciepłych wodach, ale zanurza się na głębokości, gdzie temperatura wody spada do 5 stopni Celsjusza. By efektywnie polować, jego ciało musi utrzymać ciepło.

Oczywistym jest, że oddychające powietrzem atmosferycznym ssaki wstrzymują oddech podczas nurkowania. Ale nie spodziewaliśmy się zaobserwować takiego zachowania u rekinów. To zachowanie wskazuje, że strategie polowania głowomłotów tropikalnych są podobne do strategii ssaków morskich, jak grindwal. Oba gatunki wyewoluowały do polowania na głęboko pływającą zdobycz i oba robią to wstrzymując na krótko oddech w tych fizycznie wymagających środowiskach.

Naukowcy z Hawajów dokonali niezwykłego odkrycia po przyczepieniu głowomłotom tropikalnym urządzeń, które mierzyły temperaturę mięśni, głębokość nurkowania, orientację ciała i poziom aktywności. Zauważyli, że mięśnie ryby utrzymywały temperaturę podczas nurkowania na duże głębokości, ale pod koniec każdego nurkowania, gdy rekin zbliżał się do powierzchni, gwałtownie się chłodziły. Model komputerowy zasugerował, że głowomłot musi przestawać oddychać, by zapobiec utraty temperatury przez skrzela. Dodatkowym dowodem był materiał wideo, pokazujący rekina z zamkniętymi skrzelami na głębokości 1044 metrów, podczas gdy przy powierzchni skrzela są szeroko otwarte. Nagłe ochłodzenie mięśni pod koniec nurkowania wskazuje, że rekiny zaczynają oddychać gdy wciąż znajdują się w dość zimnych wodach.

Wstrzymanie oddechu zapobiega utracie ciepła, ale odcina dopływ tlenu. Chociaż rekiny te wstrzymują oddech na 17 minut, to na największych głębokościach spędzają tylko 4 minuty, a następnie szybko wracają do cieplejszych dobrze napowietrzonych wód powierzchniowych. Odkrycie to pozwala nam zrozumieć, jak głowomot tropikalny jest w stanie nurkować na znaczne głębokości i zdobywać tam pożywienie. Pokazuje ono również, że ryba musi utrzymać delikatną równowagę fizjologiczną, mówi Royer.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy ponad 100 lat temu z pewnej angielskiej kopalni węgla wydobyto skamieniałą rybią czaszkę, jej odkrywcy z pewnością nie zdawali sobie sprawy, jaką sensację skrywa ich znalezisko. Przeprowadzone niedawno badania tomograficzne wykazały, że w czaszce zwierzęcia sprzed 319 milionów lat zachował się mózg. To najstarszy znany nam dobrze zachowany mózg kręgowca.
      Organ ma około 2,5 cm długości. Widoczne są nerwy, dzięki czemu naukowcy mają szansę na lepsze poznanie wczesnej ewolucji centralnego układu nerwowego promieniopłetwych, największej współcześnie żyjącej gromady ryb, w skład której wchodzi około 30 000 gatunków. Odkrycie rzuca też światło na możliwość zachowania się tkanek miękkich kręgowców w skamieniałościach i pokazuje, że muzealne kolekcje mogą kryć liczne niespodzianki.
      Ryba, której mózg się zachował, to Coccocephalus wildi, wczesny przedstawiciel promieniopłetwych, który żył w estuariach żywiąc się niewielkimi skorupiakami, owadami i głowonogami. Tan konkretny osobnik miał 15-20 centymetrów długości. Naukowcy z Uniwersytetów w Birmingham i Michigan nie spodziewali się odkrycia. Badali czaszkę, a jako że jest to jedyna skamieniałość tego gatunku, posługiwali się wyłącznie metodami niedestrukcyjnymi. Na zdjęciach z tomografu zauważyli, że czaszka nie jest pusta.
      Niespodziewane odkrycie zachowanego w trzech wymiarach mózgu kręgowca daje nam niezwykłą okazję do zbadania anatomii i ewolucji promieniopłetwych, cieszy się doktor Sam Giles. To pokazuje, że ewolucja mózgu była bardziej złożona, niż możemy wnioskować wyłącznie na podstawie obecnie żyjących gatunków i pozwala nam lepiej zdefiniować sposób i czas ewolucji współczesnych ryb, dodaje uczona. Badania zostały opublikowane na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Marcel Młyńczak już w czasie studiów zaczął pracę nad urządzeniem pozwalającym na monitorowanie częstości i głębokości oddechu oraz powiązanie ich ze zmiennością rytmu serca czy aktywnością. Jako członek koła naukowego uczestniczyłem w spotkaniu z lekarzami. Rozmawialiśmy o ich potrzebach. Przygotowałem sobie wtedy notatki, do których wróciłem na etapie wyboru pracy inżynierskiej, mówi naukowiec. Teraz, po latach prac, doktor Młyńczak zaprezentował Pneumonitor.
      Olbrzymią zaletą Pneumonitora jest nieinwazyjność. Pomiaru dokonuje się za pomocą elektrod przyczepianych do ciała, które w żaden sposób nie krępują ruchów. Nie wykonujemy pomiaru punktowego, czyli oceny jednego wydechu (jak w spirometrii), możemy rejestrować sygnały fizjologiczne 24 godziny na dobę, także poza środowiskiem szpitalnym, mówi Młyńczak. Nie ma konieczności stosowania specjalnej maski, więc sam pomiar nie zaburza przestrzeni oddechowej. Pneumonitor pozwala też na powiązanie czynności oddechowych z aktywnością badanego i pozycją jego ciała. Poza tym kiedy lekarz wykonuje spirometrię, nie przeprowadza badania EKG i odwrotnie. Urządzenie umożliwia wykonanie obu badań jednocześnie. To jest innowacja procesów, dodaje twórca innowacyjnego urządzenia.
      Wykorzystywane przez Pneumonitor elektrody są przyklejane pod pachami i na rękach. Mogą być też umieszczone na klatce piersiowej. Urządzenie wykorzystuje technikę pneumografii impedancyjnej. To pomiar zmian oporu elektrycznego (impedancji) tkanek w obrębie klatki piersiowej. Gdy w płucach mamy więcej powietrza, a więc jesteśmy po wdechu, impedancja jest większa, gdy wypuszczamy powietrze, impedancja spada. Pneumonitor rejestruje te zmiany, dając lekarzowi wgląd w proces oddychania.
      Pneumonitor może znaleźć wiele zastosowań. Skorzystają z niego pacjenci, dla których lekarze chcą przygotować profil krążeniowo-oddechowy. Myślimy przede wszystkim o osobach starszych, osobach z problemami kardiologicznymi czy alergiami oddechowymi, ale i sportowcach, przygotowujących się do startu w zawodach, wyjaśnia doktor Młyńczak.
      Obecna wersja Pneumonitora to prototyp stworzony z ogólnodostępnych części. Doktor Młyńczak planuje zdobycie dofinansowania z Narodowego Centrum Nauki i przygotowanie wygodniejszej zminiaturyzowanej wersji. Chce również stworzyć aplikację, która pozwoli na łatwą obsługę danych zbieranych przez Pneumonitor.
      Takie wygodne i proste w obsłudze miniaturowe urządzenie z pewnością zainteresuje sportowców. Od kilku lat współpracuję z Centralnym Ośrodkiem Medycyny Sportowej, który bada znaczną grupę olimpijczyków, zwłaszcza uczestników letnich igrzysk. Na testy przyjeżdżają specjalnie do Warszawy, co często jest kłopotliwe. Badania są punktowe, a po nich sportowcy wracają do domu. Nie ma tu żadnej wartości dodanej, mówi Młyńczak. Dzięki Pneumonitorowi sportowcy mogliby sami przeprowadzać tego typu testy, powiązać je ze swoim programem treningowym i wynikami sportowymi.
      Marcel Młyńczak mówi, że wszystko jest gotowe. Urządzenie działa, jak powinno. Teraz potrzebne są pieniądze, by zrobić kolejny krok, dzięki któremu Pneumonitor trafi do użytkowników.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda i Emory University stworzyli pierwszą w pełni autonomiczną biohybrydową „rybę” zbudowaną z komórek ludzkiego mięśnia sercowego. Urządzenie pływa naśladując kurczenie się mięśni pracującego serca. To krok w kierunku zbudowania sztucznego serca z mięśni i stworzenia platformy do badania takich chorób, jak arytmia.
      Naszym ostatecznym celem jest zbudowanie sztucznego serca, które mogłoby zastąpić nieprawidłowo rozwinięte serce u dzieci, mówi profesor Kit Parker z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Większość prac związanych ze stworzeniem tkanki mięśniowej lub serca, w tym część prac prowadzonych przez nas, skupia się na skopiowaniu pewnych funkcji anatomicznych lub uzyskaniu prostego rytmu serca w sztucznej tkance. Tutaj zaś zaczynamy inspirować się biofizyką serca, co jest znacznie trudniejsze. Za wzór nie bierzemy samej budowy serca, a biofizyczne podstawy jego funkcjonowania. To je wykorzystaliśmy jako punkt wyjścia naszej pracy.
      Naukowcy wykorzystali kardiomiocyty – komórki mięśnia sercowego odpowiadające za kurczenie się – i inspirowali się kształtem danio pręgowanego oraz ruchami, jakie wykonuje podczas pływania.
      W przeciwieństwie do innych urządzeń, ogon biohybrydy składa się z dwóch warstw komórek. Gdy te po jednej stronie się kurczą, po drugiej stronie rozciągają się. Rozciągnięci prowadzi do otwarcia kanału białkowego, który z kolei prowadzi do kurczenia się i proces się powtarza. W ten sposób powstał system napędzający „rybę” przez ponad 100 dni.
      Wykorzystując mechaniczno-elektryczne sygnały pomiędzy dwoma warstwami komórek, odtworzyliśmy cykl, w którym każdy skurcz automatycznie wywołuje reakcję w postaci rozciągania się strony przeciwnej. To pokazuje, jak ważne jest sprzężenie zwrotne w mechanizmie działania pomp mięśniowych, takich jak serce, stwierdza główny autor badań, doktor Keel Yong Lee z SEAS.
      Naukowcy zaprojektowali też autonomiczny moduł kontrolny, który na podobieństwo rozrusznika serca kontroluje częstotliwość i rytm spontanicznych ruchów komórek. Dzięki współpracy dwóch warstw komórek oraz modułu kontrolnego uzyskano ciągły, spontaniczny i skoordynowany ruch płetwy ogonowej w przód i w tył.
      Co więcej, działanie sztucznej ryby poprawia się z czasem. W ciągu pierwszego miesiąca, w miarę dojrzewania kardiomiocytów, poprawiła się amplituda ruchów, maksymalne tempo pływania oraz koordynacja mięśni. W końcu biohybryda pływała równie szybko i efektywnie jak prawdziwy danio pręgowany.
      Teraz naukowcy przymierzają się do zbudowania bardziej złożonych biohybryd z komórek ludzkiego serca. To, że potrafię zbudować z klocków model serca, nie oznacza, że potrafię zbudować serce. Można na szalce Petriego wyhodować komórki komórki nowotworowe aż utworzą tętniącą grudkę i nazwać to organoidem. Jednak nic z tego nie oddaje fizyki systemu, który w czasie naszego życia kurczy się ponad miliard razy, a jednocześnie w locie odbudowuje swoje komórki. To jest prawdziwe wyzwanie. I tam właśnie chcemy dojść, mówią uczeni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Duńscy naukowcy ustalili, jaki był ostatni posiłek słynnego Człowieka z Tollund, jednego z tzw. bog people, ludzi, których ciała zachowały się w świetnym stanie w bagnach. Człowiek z Tollund zmarł 2400 lat temu, a jego zwłoki znaleziono w 1950 roku w torfowisku na Półwyspie Jutlandzkim. Prawdopodobnie został złożony bogom w ofierze.
      Bazując się na mocno zdegradowanym materiale, byliśmy w stanie szczegółowo odtworzyć ostatni posiłek Człowieka z Tollund. Z takimi szczegółami, że niemal możemy podać przepis, mówi Nina Helt Nielsen, główna badaczka w Museum Silkeborg.
      Badania wykazały, że przed śmiercią Człowiek z Tollund zjadł owsiankę, która składała się w 85% z jęczmienia (335 g), 9% wierzbownicy bladoróżowej (29 g) oraz 5% lnu (16 g). Pozostały 1% posiłku stanowiły pozostałości 20 różnych roślin, w tym wiele nasion chwastów – w tym bardzo dużo nasion bylin z rodziny szparagowatych – a także ziarna piasku czy kawałki węgla. Wszystko to najprawdopodobniej zanieczyszczenia, które przypadkowo dostały się do posiłku. Ponadto analiza białek wykazała, że Człowiek z Tollund zjadł rybę, która znajdowała się albo w owsiance, albo stanowiła osobny posiłek.
      Duża ilość nasion chwastów w owsiance świadczy o tym, że zostały one dodane tam celowo. Prawdopodobnie nasiona takie były oddzielane w procesie przesiewania zboża, zbierane i używane jako przyprawy. Taka interpretacja zgadzałaby się z tym, co wiemy o diecie innych ludzi z bagien, w której nasiona chwastów stanowiły nawet większy odsetek niż u Człowieka z Tollund. Tak było np. w przypadku mężczyzny z Grauballe, w którego żołądku znaleziono owsiankę złożoną głownie z nasion chwastów, a mężczyzna z Borremos zjadł w ramach ostatniego posiłku wyłącznie takie nasiona.
      Już w ramach wcześniejszych badań odkryto, że takie odpadowe nasiona pochodzące z przesiewania ziarna były przechowywane wraz z ziarnami zbóż. Stanowiły one jednak niewielki odsetek składowanych ziaren. Powstaje zatem pytanie, co oznacza wyraźna nadreprezentacja nasion chwastów w żołądkach ludzi pochowanych na bagnach.
      Być może taki odpadowy materiał był przechowywany na specjalne okazje, jak ofiary z ludzi. A może był przyprawą dodawaną czasem do konkretnych posiłków. Jeszcze tego nie wiemy. Ale tona pewno kwestia, którą warto zbadać, mówi Nina Helt Nielsen.
      Posiłek, który zjadł Człowiek z Tollund był dość odżywczy. Jego zawartość kaloryczna wynosiła połowę dziennego zapotrzebowania na energię mężczyzny o ograniczonej aktywności fizycznej. Z dietetycznego punktu widzenia, był to całkiem niezły posiłek, patrząc na proporcje tłuszczu, białek i węglowodanów, stwierdza Peter Steen Henriksen, badacz z Muzeum narodowego. Znalezione fragmenty węgla wskazują, że owsianka się nieco przypaliła. W żołądku mężczyzny znaleziono również ślady roślinności bagiennej. Naukowcy uważają, że albo do przygotowania owsianki użyto wody z bagien, albo mężczyzna pił tę wodę przed śmiercią.
      W organizmie Człowieka z Tollund znaleziono też jaja pasożytów, w tym tasiemców i włosogłówek. To dowód na kontakt z wodą lub pożywieniem zanieczyszczonymi ludzkimi odchodami.
      Wiemy też, że Człowiek z Tollund zginął 12–14 godzin po ostatnim posiłku. Został powieszony, a jego ciało starannie złożono w grobie. To właśnie staranny pochówek sugeruje, że złożono go w ofierze, a nie był np. skazanym na śmierć przestępcą.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Delfiny bultonose (Tursiops truncatus) potrafią świadomie regulować tempo bicia serca tak, by dobrać do planowanej długości zanurzenia, czytamy na łamach Frontiers in Physiology. Badania te rzucają nowe światło na sposób, w jaki ssaki morskie oszczędzają tlen i radzą sobie z ciśnieniem podczas nurkowania.
      Autorzy badań, naukowcy z Czech, USA, Kanady, Włoch, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii, pracowali z trzema samcami Tursiops truncatus. Zwierzęta wytresowano tak, by na umówiony sygnał wstrzymywały oddech tak, jak robią to przed nurkowaniem. Delfiny nauczono trzech różnych sygnałów: długiego nurkowania, krótkiego nurkowania oraz nurkowania o dowolnie wybranej przez nie długości.
      Gdy prosiliśmy je, by wstrzymały oddech, tempo bicia ich serca zmniejszało się natychmiast przed lub natychmiast po wstrzymaniu oddechu. Zauważyliśmy też, że delfiny zmniejszały tempo bicia serca szybciej i bardziej, gdy przygotowywały się do długotrwałego nurkowania, mówi doktor Andreas Fahlman z hiszpańskiej Fundación Oceanográfic.
      Uzyskane wyniki sugerują, że delfiny – a możliwe że i inne ssaki morskie – potrafią świadomie zmieniać tętno w zależności od planowanej długości nurkowania. Delfiny mogą również łatwo zmieniać tempo bicia serca jak my możemy zmieniać szybkość oddychania. To pozwala im na oszczędzanie tlenu i może być też kluczowym elementem pozwalającym na unikanie problemów związanych z nurkowaniem, takich jak choroba dekompresyjna, dodaje Fahlman.
      Celem badań jest uchronienie morskich ssaków przed problemami, jakie powodują ludzie. Wywoływanie przez człowieka zjawiska, takie jak np. podwodne eksplozje związane z wydobywaniem ropy naftowej, są powiązane z pojawianiem się choroby dekompresyjnej u zwierząt. Jeśli umiejętność spowalniania tętna jest im potrzebna do uniknięcia choroby dekompresyjnej, a nagłe głośne dźwięki powodują, że mechanizm ten zawodzi, to powinniśmy unikać generowania takich dźwięków. Zamiast tego możemy spróbować stopniowo zwiększać głośność dźwięku, by zminimalizować stres u zwierząt. Innymi słowy, nasze badania mogą dostarczyć wskazówek, w jaki sposób zastosować proste rozwiązania, by ludzie i zwierzęta mogły bezpiecznie korzystać z oceanu.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...