Императорский пингвин перед погружением располагает кислородом в дыхательной системе, крови и мышцах. Под водой он расходует эти запасы, но их использование нельзя представить как опустошение одного общего бака. Исследования показывают разные изменения кислорода в крови и мышечной ткани, причём характер расходования меняется между погружениями.
Почему кровь и мышцы рассматривают отдельно
В работе две тысячи девятого года исследователи регистрировали кислород в артериальной или венозной крови ныряющих пингвинов. Учёные сопоставили данные с ранее установленным рубежом продолжительности погружения, после которого содержание молочной кислоты в крови возрастало после возвращения. Дыхательный и кровяной запасы на этом рубеже ещё не обязательно были исчерпаны. Поэтому объяснение искали также в мышцах.
Кислород крови связан прежде всего с гемоглобином. В мышечной ткани его удерживает другой белок — миоглобин. Разделение этих запасов важно: сохранение кислорода в крови само по себе не доказывает, что работающая мышца продолжает получать достаточно кислорода.
При исследованных неглубоких погружениях газообмен между дыхательной системой и кровью сохранялся. По изменениям кислорода авторы также предполагали уменьшение кровоснабжения мышц и перераспределение кровотока. Это было объяснение наблюдавшихся профилей, а не прямое измерение движения крови во всех сосудах. Исследование помогло сформулировать вопрос о расходовании собственного мышечного запаса, который затем проверяли другим способом.
Что показали измерения в мышцах
В исследовании две тысячи одиннадцатого года насыщение миоглобина кислородом оценивали прибором, использующим ближнее инфракрасное излучение. Он позволял следить за изменениями непосредственно в мышечной ткани во время погружения. Полученные записи не сводились к одной одинаковой линии снижения.
В одном типе записей насыщение уменьшалось быстро и последовательно. Такой ход изменения согласовывался с расходованием мышечного кислорода при очень слабом поступлении крови. В другом типе снижение было более медленным либо прерывалось участком почти постоянного насыщения, после которого расход ускорялся. Авторы считали это совместимым с поступлением некоторого количества крови в мышцу на части погружения.
Различие важно для объяснения общей способности нырять. Мышца не обязательно всё время полностью изолирована от кровообращения, а кислородный запас не обязательно расходуется с постоянной скоростью. Оба типа записей поддерживали связь между истощением мышечного кислорода и последующим появлением молочной кислоты в крови. При этом насыщение белка кислородом и объём кровотока — разные величины. По первой величине можно обосновывать предположение о второй, но нельзя выдавать такое предположение за непосредственное измерение всех сосудов.
Почему нет единого режима для каждого нырка
В публикации две тысячи двадцать четвёртого года учёные заново проанализировали прежние записи пятнадцати пингвинов. По данным о кислороде в крови рассчитали насыщение гемоглобина. У каждой птицы были записи либо артериальной, либо венозной крови; одновременно обе стороны кровообращения у одного пингвина не измеряли.
В части венозных записей насыщение возрастало или удерживалось большую часть погружения, а снижалось ближе к завершению подъёма. В других преобладало уменьшение насыщения, которое иногда прерывалось временными подъёмами или ровными участками. Такие различия поддерживали представление о меняющемся распределении кровотока.
Авторы подчёркивали, что даже двух основных типов недостаточно для полного описания. Работа сердца и сосудов может меняться в зависимости от конкретного погружения и его отдельного участка. Есть и предел измерений: запись из одного венозного сосуда не показывает кислород во всей венозной системе. Поэтому результаты описывают разнообразие способов использования запасов, а не единый неизменный порядок для каждой птицы. Сопоставление с мышечными исследованиями помогает связать эти наблюдения, сохраняя различие между измеренным насыщением и предполагаемым кровотоком.
Что показывает иллюстрация
На изображении императорский пингвин стоит на морском льду. У него чёрные голова и спина, светлое брюхо, жёлтые участки возле головы и короткие перепончатые лапы. Внешний портрет знакомит с видом, а изменения кислорода под водой устанавливают по специальным записям.
ПтицыКак воробьиные попугаи учатся индивидуальным голосовым сигналам
ПтицыПочему у одних птиц яйца белые, а у других цветные
ПтицыЗачем птицы стоят на одной ноге: тепло и равновесие
ПтицыПочему голубь пьёт, не запрокидывая голову после каждого глотка