Добыча кислорода под водой – серьезный вызов. Животные решают его по-разному: используя жабры, захватывая пузыри воздуха или регулярно всплывая на поверхность. Настоящие чемпионы по задержке дыхания – те, кто обладает легкими и не имеет дополнительных способов дышать, как жабры или кожное дыхание. Исключаются лягушки и двоякодышащие рыбы.
Ключевой фактор – цель погружения. Вынужденное нахождение под водой до смерти отличается от добровольной задержки дыхания. Муравьи, попавшие в ловушку, выживают часами, но специализированные водные муравьи ныряют добровольно лишь на минуту. Это подчеркивает профессор Филип Мэттьюз из Университета Британской Колумбии.
Среди млекопитающих абсолютный рекордсмен – клюворыл Кювье (Ziphius cavirostris). В 2020 году зафиксировано погружение длительностью 222 минуты (3,7 часа). Арктический ремнезуб (Berardius arnuxii) показал результат 153 минуты, кашалот (Physeter macrocephalus) – 138 минут. Северные морские слоны (Mirounga angustirostris и Mirounga leonina) способны задерживать дыхание до 2 часов, но обычно так долго ныряют только при угрозе от хищников.
Млекопитающие используют мощные адаптации: замедляют сердцебиение и метаболизм, перенаправляют кровоток, временно отключают органы. Критически важны белки для хранения кислорода – миоглобин в мышцах и гемоглобин в крови. Они также эффективно переключаются на анаэробный метаболизм, терпимее к накоплению молочной кислоты, чем люди.
Холоднокровные (эктотермы) имеют фундаментальное преимущество: их метаболизм в холодной воде резко замедляется, а энергозатраты на поддержание температуры тела отсутствуют. Пресноводный крокодил Джонстона (Crocodylus johnstoni) может оставаться под водой до 402 минут (6,7 часов), ощущая угрозу на поверхности.
Истинными рекордсменами среди эктотермов являются морские черепахи. Кожистая черепаха (Dermochelys coriacea) ныряет глубже многих китов и часами отдыхает на дне в холодной воде. Логгерхед (Caretta caretta) бьет все рекорды: исследование 2007 года зафиксировало погружение длиной ~610 минут (10,2 часа), другие исследования подтверждают до 480 минут (8 часов).
Пресноводные черепахи используют уникальную стратегию. Во время зимней брумации (подобия спячки), например, бландингова черепаха (Emydoidea blandingii), месяцами лежит на дне водоема. Их холоднокровность и резко сниженный метаболизм в холоде минимизируют потребность в кислороде. Они поглощают его в небольших количествах через клоаку. «Если считать брумацию задержкой дыхания, они вне конкуренции», – отмечает морской зоолог Джон Спайсер из Университета Плимута.
Превосходство крупных эктотермов объясняется их низкими «эксплуатационными расходами» метаболизма – примерно вдвое меньше, чем у морских млекопитающих сопоставимого размера. Они обладают кислородосберегающими адаптациями, как и млекопитающие, плюс энергетическая эффективность эктотермии. Эти удивительные способности порождают вопросы: могут ли рыбы утонуть? Как дышат подводные обитатели? Испытывают ли рыбы жажду?
Изображение носит иллюстративный характер
Ключевой фактор – цель погружения. Вынужденное нахождение под водой до смерти отличается от добровольной задержки дыхания. Муравьи, попавшие в ловушку, выживают часами, но специализированные водные муравьи ныряют добровольно лишь на минуту. Это подчеркивает профессор Филип Мэттьюз из Университета Британской Колумбии.
Среди млекопитающих абсолютный рекордсмен – клюворыл Кювье (Ziphius cavirostris). В 2020 году зафиксировано погружение длительностью 222 минуты (3,7 часа). Арктический ремнезуб (Berardius arnuxii) показал результат 153 минуты, кашалот (Physeter macrocephalus) – 138 минут. Северные морские слоны (Mirounga angustirostris и Mirounga leonina) способны задерживать дыхание до 2 часов, но обычно так долго ныряют только при угрозе от хищников.
Млекопитающие используют мощные адаптации: замедляют сердцебиение и метаболизм, перенаправляют кровоток, временно отключают органы. Критически важны белки для хранения кислорода – миоглобин в мышцах и гемоглобин в крови. Они также эффективно переключаются на анаэробный метаболизм, терпимее к накоплению молочной кислоты, чем люди.
Холоднокровные (эктотермы) имеют фундаментальное преимущество: их метаболизм в холодной воде резко замедляется, а энергозатраты на поддержание температуры тела отсутствуют. Пресноводный крокодил Джонстона (Crocodylus johnstoni) может оставаться под водой до 402 минут (6,7 часов), ощущая угрозу на поверхности.
Истинными рекордсменами среди эктотермов являются морские черепахи. Кожистая черепаха (Dermochelys coriacea) ныряет глубже многих китов и часами отдыхает на дне в холодной воде. Логгерхед (Caretta caretta) бьет все рекорды: исследование 2007 года зафиксировало погружение длиной ~610 минут (10,2 часа), другие исследования подтверждают до 480 минут (8 часов).
Пресноводные черепахи используют уникальную стратегию. Во время зимней брумации (подобия спячки), например, бландингова черепаха (Emydoidea blandingii), месяцами лежит на дне водоема. Их холоднокровность и резко сниженный метаболизм в холоде минимизируют потребность в кислороде. Они поглощают его в небольших количествах через клоаку. «Если считать брумацию задержкой дыхания, они вне конкуренции», – отмечает морской зоолог Джон Спайсер из Университета Плимута.
Превосходство крупных эктотермов объясняется их низкими «эксплуатационными расходами» метаболизма – примерно вдвое меньше, чем у морских млекопитающих сопоставимого размера. Они обладают кислородосберегающими адаптациями, как и млекопитающие, плюс энергетическая эффективность эктотермии. Эти удивительные способности порождают вопросы: могут ли рыбы утонуть? Как дышат подводные обитатели? Испытывают ли рыбы жажду?
