Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 6.2
Водные млекопитающие. (Можно видеть, что они есть в большинстве основных отрядов; некоторые отряды целиком состоят из водных животных)
Отряд
Представители, ведущие
водный образ жизни
Однопроходные
Утконос
Сумчатые
Нет
Насекомоядные
Кутора
Летучие мыши
Нет
Приматы
Нет
Грызуны
Бобр, ондатра
Зайцеобразные
Нет
Китообразные
Киты (все виды)
Хищные
Калан
Ластоногие
Тюлени (все виды)
Сирены
Морские коровы, ламан-
тин, дюгонь (все виды)
Копытные
непарнокопытные
Тапир
парнокопытные
Бегемот
Ныряние у млекопитающих и птиц 251
Таблица 6.3
Водные и сухопутные птицы. Многие семейства почти целиком перешли к водному образу жизни (если не считать размножения); в других семействах мало или совсем нет водных представителей
В основном водные
В основном неводные
Пингвины
Бескилевые (страусы,
Гагары
нанду и др.)
Поганки
Соколы
Буревестники и альба-
Куры, фазаны и т. п.
тросы
Голуби
Пеликаны
Попугаи
Цапли
Совы
Утки
Козодои
Болотные птицы
Колибри
Чайки
Дятлы
Чистиковые
Воробьиные (вьюрки,
скворцы, вороны и др.)
Приспособление к водному образу жизни встречается почти во всех основных отрядах млекопитающих, за исключением летучих мышей (Chiroptera), зайцеобразных (Lagomorpha — зайцы и кролики), приматов и сумчатых (табл. 6.2). Из списка водных и сухопутных птиц (табл. 6.3) видно, что в филогенетическом отношении эти группы крайне разнообразны. Однако физиологические пути адаптации к водной среде у них весьма сходны. Тот факт, что все ныряльщики используют одни и те же механизмы, в известной степени свойственные и неныряющим позвоночным, наводит на мысль, что ныряльщики воспользовались уже ранее имевшимися адаптациями и развили их.
Чтобы понять, какие трудности стоят перед ныряющими животными, представим себе человека, который ныряет в соответствующей экипировке или без нее. Некоторые из проблем, встающих перед человеком, не возникают у животных, другие же оказываются общими. Все дышащие воздухом животные при нырянии должны обеспечить себя кислородом, но для тех, которые опускаются достаточно глубоко, существуют дополнительные трудности, которые можно разделить на четыре группы:
1) кессонная болезнь;
2) токсичность кислорода",
3) наркотический эффект газов;
4) прямое воздействие высокого давления.
КЕССОННАЯ БОЛЕЗНЬ
Этот опасный синдром известен под несколькими названиями: воздушная эмболия, болезнь водолазов, кессонная болезнь. Он
252 Глава 6. Энергетический обмен___
возникает у людей, поднимающихся на поверхность после длительного пребывания на глубине более 20 м; чем больше глубина или время погружения, тем сильнее проявляется болезнь. Она обусловлена выделением в тканях и крови пузырьков газа, образующихся совершенно так же, как образуются пузырьки в бутылке содовой воды, когда ее открывают. В обоих случаях пузырьки возникают при понижении давления над жидкостью, насыщенной газом при большем давлении. Кессонная болезнь возможна также при быстром подъеме на высоту (на воздухоплавательных аппаратах или самолетах) в негерметизированной кабине; в этом случае опасность кессонной болезни возникает при снижении давления примерно на 0,5 атм (на высоте более 6000 м).
В газированной воде растворена двуокись углерода. Газ, вызывающий кессонную болезнь, — это всегда азот (если только водолаз не дышал искусственной газовой смесью, содержащей другие инертные газы, например гелий). Даже на большой глубине . напряжение CO2 не намного превышает физиологическую норму (около 40 мм рт. ст.), а для развития кессонной болезни требовалось бы перенасыщение газом примерно при 2 атм. Кислород не вызывает кессонной болезни, так как он быстро используется в тканях; кроме того, как мы увидим позже, при давлении свыше 1 атм он настолько токсичен, что повышенные концентрации его недопустимы.
С увеличением глубины на каждые 10 м давление в воде возрастает примерно на 1 атм. Для того чтобы на глубине 10 м обычный водолазный костюм был наполнен воздухом, абсолютное давление в нем должно быть на 1 атм выше нормального атмосферного давления, т. е. составлять 2 атм. Когда водолазу, находящемуся на глубине 10 м, подают обычный воздух, давление кислорода в нем составляет 0,4 атм, а азота—1,6 атм. В результате растворение азота в крови, а затем постепенно и в воде тканей происходит при повышенном давлении. Кроме того, в жире, который у здорового худощавого мужчины составляет около 15% веса тела, растворяется примерно в 5 раз больше азота на единицу веса, чем в воде. В организме такого мужчины весом 70 кг содержится около 50 л воды и 10 кг жира; значит, общее количество азота, растворенного в жире, примерно равно тому количеству, которое растворено в воде.
Для полного насыщения организма азотом на глубине требуется довольно много времени. Поэтому кратковременный спуск на глубину сравнительно неопасен, тогда как после длительного пребывания под водой, когда ткани почти полностью насыщены азотом под повышенным давлением, опасность возрастает. После возвращения водолаза на поверхность для удаления азота требуется несколько часов, так как азот лишь медленно выходит из тканей, растворяется в крови и выводится через легкие.
