Как работает сердце крокодила

У крокодилов сердце разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Однако пути выхода крови устроены иначе, чем у птиц и млекопитающих. Дополнительная аорта и соединение между аортами позволяют при определённых условиях направлять часть крови в обход лёгких.

Такой обход называют шунтом. Это путь кровотока, а не отверстие между самими желудочками: они анатомически разделены. Чтобы понять работу системы, нужно учитывать не только число камер, но и сосуды, клапаны и давление крови.

Две аорты создают разные возможности

Правая аорта выходит из левого желудочка. Левая аорта начинается возле лёгочной артерии, но выходит из правого желудочка. Названия «правая» и «левая» здесь относятся к сосудам и не означают, что каждая обязательно начинается в одноимённой половине сердца.

У основания аорты соединены небольшим отверстием, известным как отверстие Паниццы. Когда давление правого желудочка становится выше давления в левой аорте, открывается соответствующий клапан. Тогда часть крови может попасть в большой круг без предварительного прохождения через лёгкие.

Поэтому четыре отдельные камеры не исключают изменения маршрута. Соединение находится сразу за выходными клапанами, а возможность движения определяется разницей давления. Одна неподвижная схема показывает расположение частей, но не все направления потока на протяжении сердечного цикла.

Движение проверяли в работающем сердце

В исследовании 1996 года внутренние структуры наблюдали методом ангиоскопии — осмотра через тонкий оптический прибор. Движения сопоставляли с записями давления и кровотока. Это позволило проверить, как отверстие и клапаны взаимодействуют при сокращении.

Выступы ткани в пути выхода к лёгким участвовали в ограничении потока. Такое ограничение создаёт одно из условий для обхода лёгочного пути. Отверстие между аортами большую часть сокращения перекрывалось створкой клапана правой аорты, а при расслаблении оставалось открытым и позволяло выравнивать давление.

Клапаны левой аорты в этих наблюдениях не закрывали отверстие на протяжении цикла. Этот результат отличался от прежних представлений. Поэтому полезно сохранять разницу между предполагаемой работой структуры и движением, которое удалось непосредственно увидеть.

Обход связывали не только с погружением

В работе 2008 года изучали молодых американских аллигаторов, представителей отряда крокодилов. Обход лёгких обнаруживали во время пищеварения. Затем сравнивали животных с хирургически выключенным путём и контрольных животных после имитации операции.

В определённых проверенных условиях после еды выделение желудочной кислоты было ниже при выключенном обходе. В первой половине пищеварения растворение костной ткани тоже шло медленнее. Результаты поддержали связь такого кровотока с пищеварением.

Измерения проводили при двух температурах тела и в разное время после кормления. На более позднем этапе значимая разница в выделении кислоты сохранялась только при более высокой из двух проверенных температур.

Авторы предложили объяснение через сохранение углекислого газа и его использование органами пищеварительной системы. Роль отверстия в снабжении этих органов кислородом также обсуждалась как гипотеза. Эти объяснения нельзя пересказать как прямое измерение всех химических процессов организма.

Рост проверяли отдельным опытом

В исследовании 2010 года сравнивали молодых самок американского аллигатора с сохранённым и выключенным обходным путём. Кроме того, учитывали регулярную физическую нагрузку. Важно, что показателем здесь был рост, а не выделение желудочной кислоты.

Выключение пути не привело к сильному уменьшению роста в изученных условиях, хотя у изменённых животных обнаружили хроническое увеличение желудочков сердца. Регулярная нагрузка сама уменьшала измеряемые размеры. Поэтому результат не означает отсутствия любых последствий изменения кровотока.

Один показатель не описывает сразу пищеварение, рост и погружение. Эти опыты раскрывают разные стороны сложной системы, не превращая каждый обход лёгких в универсально выгодное действие. Наружное изображение крокодила показывает его облик, но не камеры сердца, клапаны или направление крови в конкретный момент.