Морские львы
Морские львы относятся к ластоногим семейства ушастых тюленей. Различаются пять видов морских львов, относящихся к разным родам. Сивуч и калифорнийский морской лев — жители северного полушария, обитают в прибрежных областях Тихого океана от Калифорнии до Мексики, в районе Галапагосских островов, а также в Японском море. Три вида морских львов живут в антарктических областях.
Наиболее изучен вид калифорнийского морского льва, Zalophus californianus. Взрослые самцы достигают веса одной тонны и более при длине тела от 2 до 3 метров. Самки редко превышают в длину 1,5 метра. Окраска меха морских львов обычно темно-коричневая, после выхода из воды кажется почти черной. От морских котиков львы отличаются составом меха: густой мягкий подшерсток у них отсутствует — шерсть морского льва состоит только из жесткой ости.
Как и котики, морские львы проводят брачный сезон на суше, предпочитая выращивать потомство на скалистых берегах островов. На лежбищах этих животных, как и у остальных ушастых тюленей, образуются гаремы. Состоят они из одного самца и нескольких самок, число которых чаще всего составляет 15 — 20 особей. Животные, которые в этом году не участвуют в размножении, выбирают отдельное место на лежбище. Период выведения потомства длится около 3 — 4 месяцев и приходится, в зависимости от места обитания, на конец весны — начало осени. Беременность самки длится около года, поэтому после произведения на свет детеныша в течение этого же брачного периода она оплодотворяется снова. У самки рождается только один детеныш, который в первые месяцы жизни имеет золотистую окраску.
После того, как детеныши подрастают, у морских львов происходит сезонная линька. Дождавшись ее окончания, животные покидают берег и отправляются в море, где живут до следующего брачного периода.
Нет сведений о том, чтобы морские львы совершали длительные миграции. Основное время они держатся в пределах 10 — 15 км от берегов недалеко от мест лежбищ.
Рацион питания морских львов состоит из рыбы и головоногих моллюсков.
В настоящее время морские львы находятся под охраной, так как численность их популяций сокращается.
Как морские львы дышат под водой?
Морские львы, подобно китам, дельфинам и многим другим морским млекопитающим, умеют дышать в воде, однако используют для дыхания не жабры, как рыбы, а легкие. Сделав вдох на суше или на поверхности моря с помощью небольших отверстий, похожих на ноздри, морские львы ныряют в глубину и остаются там до тех пор, пока в легких не кончается воздух — приблизительно полчаса. Кстати, не только легкие участвуют в дыхании морских млекопитающих: кислород запасается в крови и мышцах. В ноздри вода не попадает, т.к. они при погружении в воду закрываются специальными «заслонками». Когда воздух в организме морских львов заканчивается, они всплывают, вдыхают новую его порцию и снова погружается в пучину.
Источник
Как водные млекопитающие дышат под водой
Средний объём лёгких человека составляет 2500 миллилитров. При спокойном вдохе поглощается 500 миллилитров воздуха, из которых 140 остаётся в так называемом «вредном пространстве», а 360 поступает в лёгкие. Значит, альвеолярный воздух вентилируется всего лишь на одну седьмую часть (360/2500).
Водные млекопитающие киты за одно дыхательное движение обновляют содержимое лёгких на 90 процентов! Подвижная грудная клетка, мощные дыхательные мускулы, развитая мускулатура в лёгочной ткани – всё это приспособлено для того, чтобы сделать глубокий выдох – вытолкнуть бесполезный, отдавший кислород воздух и как можно быстрее заменить его новой порцией чистого атмосферного воздуха. С каждым дыхательным движением в лёгкие кита поступает в 4-5 раз больше кислорода, чем в лёгкие человека.
Кашалот перед длительным погружением делает 60-70 вдохов; можно представить себе, как основательно он «заряжает» свой организм кислородом.
У водных млекопитающих повышена так называемая кислородная ёмкость крови. Известно, что кислород по организму разносит особый, содержащийся в красных кровяных тельцах (эритроцитах) пигмент – гемоглобин. Проходя через лёгкие, гемоглобин присоединяет кислород и в виде оксигемоглобина устремляется по артериям во все уголки организма.
Один грамм гемоглобина крови человека связывает 1,23 кубических сантиметра кислорода, а тюленя – 1,78. К этому надо добавить, что процесс связывания кислорода гемоглобином идёт у ныряющих млекопитающих очень быстро.
Водные млекопитающие отличаются экономным расходованием кислорода во время ныряния. Так, у обыкновенного тюленя расход кислорода в течение одной минуты после погружения снижался в 15 раз! Эта экономия обеспечивается различными способами. Замедляется обмен веществ в организме зверя, уменьшается количество вырабатываемого тепла, происходят резкие изменения в кровообращении и характере кровоснабжения различных тканей.
У морского льва, например, уже через 10 секунд после начала ныряния количество сокращений сердца падает от 130-140 до 30-40 в минуту, а у серого кита – со 100 до 10 ударов. Но особенно отличается в этом отношении нутрия. У неё частота сердцебиений при погружении в воду уменьшается с 216 до 4! Разница колоссальная. У северного морского слона частота сокращений сердца в конце 40 – минутного ныряния также падала до 4, но исходный уровень у этого вида гораздо ниже, чем у нутрии: 60 ударов в минуту.
Специальные измерения показали, что при нырянии давление крови в магистральных сосудах сохраняется в норме. Зато в малых артериях оно уменьшается до уровня венозного, а иногда и вовсе сходит на нет, то есть пульс перестаёт прощупываться.
Перераспределение кровопотока имеет огромнейшее значение для зверя. В любых условиях его головной мозг нормально омывается кровью, в достатке снабжается кислородом. Болезненно реагирует головной мозг на недостаток кислорода: 4-5 минут – и в нежных клетках наступают необратимые изменения. «Оживление» организма становится невозможным. Другие органы могут побыть и на голодной диете, они гораздо выносливее и неприхотливы.
Нервные клетки дыхательного центра животных находятся в передней трети продолговатого мозга. Водные млекопитающие очень чувствительны к концентрации углекислого газа в крови. Чуть содержание его превышает норму – дыхательный центр даёт «команду» усилить вентиляцию лёгких, увеличить приток кислорода, улучшить вывод углекислоты из крови. И здоровый организм выполняет эти команды, дыхание становится глубоким, нормальный состав газов крови восстанавливается. Но вот что удивительно – дыхательный центр головного мозга водных млекопитающих чрезвычайно устойчив к повышению концентрации в крови углекислого газа.
Поразмыслив, учёные поняли в чём суть дела: сохранение у этих зверей свойственной для наземных млекопитающих чувствительности к углекислоте могло позволить дыхательному центру сыграть злую шутку со своим хозяином – заставить его усилить «вентиляцию» лёгких в самый неподходящий момент, во время ныряния. Конечно, вдох под водой был бы для зверя последним…
Перераспределение кровяного потока, усиленное питание головного мозга, когда зверь находится под водой, — эти механизмы обнаружены не только у водных млекопитающих – они есть у бобра, ондатры и некоторых других зверей.
Гемоглобин есть не только в крови, но и в форме миоглобина присутствует в мышечной ткани животных. Миоглобин запасает кислород и отдаёт его по мере надобности. У водных млекопитающих этого пигмента очень много, у дельфинов, например, его столько же, сколько и гемоглобина. В мышцах сердца и головы дельфинов миоглобина в 4-5 раз больше, чем у кролика или морской свинки, а в спинных и брюшных мышцах – в 15 раз!
Учёные установили, что запас кислорода в организме человека составляет в среднем 2640 миллилитров, из них в лёгких – 900, в крови – 1160, тканевой жидкости – 245, в миоглобине – 335 миллилитров — одна седьмая часть общего запаса. У тюленя же из 5400 миллилитров кислорода миоглобин удерживает свыше 2500, то есть почти половину!
Итак, получить больше свежего воздуха, полнее использовать содержащийся в нём кислород, доставить тканям быстрее, лучше «выгрузить» его, создать резервы воздуха и кислорода при нырянии, экономнее расходовать драгоценный газ в погруженном состоянии, обеспечивать им в первую очередь жизненно важные центры – вот к чему сводятся, в сущности, все сложнейшие морфологические и физиологические приспособления, выработавшиеся у водных млекопитающих в процессе великого обратного пути с суши в воду.
Некоторые водные млекопитающие достигли высокой степени совершенства, другие же обладают менее яркими и полными приспособлениями, но принцип для всех общий. А это для нас главное.
Источник
Почему тюлени могут долго находиться под водой?
Подводная среда враждебна к млекопитающим. Без акваланга человек может продержаться под водой не более шести минут, тогда как некоторые тюлени могут погружаться на период до получаса.
Кессонная (декомпрессионная) болезнь (известная как болезнь водолазов), вызывающая потерю сознания на глубине 100 м, отравление кислородом, вызывающее конвульсии, сильная гипоксия, из-за которой темнеет в глазах — все это проблемы, связанные с погружением на большую глубину. Чтобы избежать этих опасностей, тюлени прошли долгое эволюционное развитие и выработали целый ряд совершенных приспособлений.
Многие млекопитающие кормятся в воде или около нее, но только два отряда — китообразные и сирены — приспособлены полностью к водному образу жизни. Тюлени, морские котики и морские львы, принадлежащие к отряду ластоногих, большую часть своей жизни проводит в воде, лишь на короткий срок покидая ее.
Итак, все эти животные хорошо приспособлены к подводной жизни, но, оставаясь воздуходышащими, они вынуждены возвращаться к поверхности воды, чтобы пополнить запас кислорода.
Первым шагом для ныряющих тюленей стало выдыхание большей части воздуха из легких. После погружения под давлением воды легкие сжимаются, и воздух выталкивается в бронхи, а затем выходит через рот и нос. Этот механизм сжатия легких приводит к тому, что на глубине около 60 м в теле животного не остается свободного газа, что помогает избежать воздушной эмболии — явления, когда пузырьки свободного газа под давлением на большой глубине растворяются в крови, а при поднятии на поверхность вскипают в сосудах ныряльщика.
На первый взгляд, идея сжатия легких — не самая удачная. Но эта способность стала необходимой для тюленей, ныряющих на значительную глубину. Когда легкие сжимаются, длительность погружения зависит от количества кислорода, запасенного в теле.
Ныряя, все млекопитающие нуждается в запасе кислорода, поскольку обмен веществ не прекращается во время погружения. Их кровеносная система хорошо приспособлена к тому, чтобы снабжение мозга кислородом не прекращалось. Кровь тюленей содержит большое количество красных кровяных телец и много гемоглобина, который связывает кислород и разносит его по всему телу. Значительную часть кислорода тюлени запасают в мышцах, используя миоглобин (кислородосвязывающий белок).
Другая ключевая адаптация — это ограничение потребляющих кислород тканей путем уменьшения или остановки циркуляции крови в конечностях и органах, не имеющих жизненно важных функций. Этот эффект достигается путем сжатия кровеносных сосудов и снижения частоты сердечных сокращений. В некоторых случаях сердце во время погружения совершает до 4 ударов в минуту вместо обычных 60-80. У беременных самок даже сердечный ритм эмбрионов замедляется одновременно с материнским.
Все эти физиологические изменения позволяют млекопитающим совершать экстраординарные погружения. Чемпионами считаются морские слоны, хотя их достижения меркнут перед способностями клюворылов и кашалотов. Самцы морских слонов ныряют в среднем на 30-40 минут, восстанавливая кислородный дефицит за пару минут на поверхности воды. В море, где они проводят 10 месяцев в году, 90% времени морской слон находится под водой. При необходимости он увеличивает длительность погружения до часа, что позволяет ему ловить рыбу на значительной глубине. Обычно морские слоны кормятся в 300-600 метрах от поверхности воды, но в случае необходимости они опускаются на глубину около 900 метров.
Ныряя на длительное время, тюлени нуждается в продолжительном отдыхе: 45 минут, проведенные под водой, требуют отдыха в течение часа на поверхности. Однако морские слоны способны совершать несколько погружений подряд, отдыхая на воздухе всего пару минут.
Морским слоном помогает значительная масса, позволяющая снизить метаболические затраты при нырянии в расчете на единицу массы. Поскольку количество запасаемого кислорода напрямую зависит от массы, у крупных млекопитающих запас больше как в абсолютных величинах, так и относительно к их потребностям. Но даже самцы морских котиков, чья масса тела сравнима с массой собаки, способны погружаться на глубину свыше 200 метров более чем на 5 минут.
Ученые долго спорили о том, каким образом животные, чья анатомия и физиология столь схожи с таковой у большинства наземных млекопитающих, могут совершать такие длительные погружения. Ныряющие млекопитающие использовали всю пластичность своего строения, позволившую им получить доступ к богатым кормовым ресурсам океана. Предел их возможностей определяется в основном количеством кислорода, которое можно запасти в теле. Кроме того, мы знаем, что некоторые животные обладают режимом анаэробного метаболизма, который зависит от окислительно-восстановительных буферных свойств крови и мышц в условиях быстрого накопления молочной кислоты как продукта такого метаболизма.
Морские млекопитающие более устойчивы к высоким концентрациям молочной кислоты, чем люди. Анаэробный метаболизм в 18 раз мене эффективен, чем аэробный, и обычно требует длительного восстановительного периода, так что может быть использован только в крайнем случае. С другой стороны, он необходим, чтобы обеспечить ныряльщику доступ к богатым пищевым ресурсом, что уравновешивает относительно высокую энергетическую ценность процесса погружения в толщу воды.
Источник
На льдине
Как спят тюлени? Известно, что на сушу зимой они выходить не любят. В воде теплее. А как они дышат под толстым льдом? На все эти вопросы подробно и увлекательно отвечает П.А. Мантейфель в данном рассказе для детей о животных Крайнего Севера. Здесь рассказывается о тюленях Московского зоопарка, о привычках этих очаровательных зверей, о том, как они умеют из-под воды «продуть», то есть — растопить дыханием самые толстые льды, чтобы не задохнуться от нехватки воздуха. А спят они очень чутко. У них рефлекс, появившийся после многих тысячелетий жизни среди хищников: каждые пять минут у дремлющего тюленя открываются глаза и он оглядывается по сторонам — не подкрался ли к ним белый медведь. После прочтения этого рассказа читатель будет уверен, что в зоопарке тюленям хорошо, о них заботятся, помогают перезимовать.
Большинство тюленей живет на Севере, в холодных морях. Подолгу охотятся они за рыбой, морскими рачками и моллюсками, а потом отдыхают, вылезая на льдины или на берег. Как же тюлени выбираются из воды, когда ледяные поля зимой под давлением ветра смыкаются и закрывают собой все полыньи? Существует мнение, что эти животные могут лишь сверху «протаять» лаз во льду теплом своего тела, если долго пролежат на месте. Это, конечно, неверно. Толстый слой наружного жира надежно предохраняет тело морского зверя от потери тепла, и даже после длительной лежки на снегу под тюленем оказывается лишь небольшое оледенелое углубление.
В зоопарке мы проделали опыт, который дал ответ на этот вопрос. Когда наступила осень, семерых гренландских тюленей поселили в большом пруду новой территории. Зимой пруд покрылся льдом; только у места кормежки, где постоянно держались тюлени, была полынья. Однажды тюленей сильно напугали, и они поспешили уйти под лед. Вскоре полынья замерзла, закрыв последний выход на воздух. Проходили часы, а положение не менялось. Возникло опасение, не задохнулись ли звери.
Наутро я заметил струйку пара, поднимавшуюся в одном участке пруда над его ледяным покровом, и осторожно приблизился. Сквозь прозрачную зелень льдины было видно, как все семь тюленей уткнулись носами в небольшую трещину и дружно втягивали воздух. Своим дыханием, от которого образовались подо льдом пузыри, они протаивали лед со стороны воды. Через несколько часов в этом месте образовалась полынья.
Несомненно, что и на Севере тюлени поступают точно так же, благо во льдах морей Заполярья под влиянием ветров различного направления, приливов и течений образуются трещины. Позднее правильность наших наблюдений подтвердили полярники, а также охотоведы, изучавшие северные промыслы. Встречая группу морских зверей, уткнувшихся носами в узкую трещину, охотники-зверобои говорят, что это тюлени продувают лед.
Живя в зоопарке, где водоемы покрываются в стужу толстым льдом, тюлени редко вылезают из воды, температура которой гораздо выше температуры воздуха. Весной они выходят погреться на солнце и подолгу спят чутким сном. Когда же лед окончательно стает, тюлени часами могут плавать быстрее моторного катера. Они переплывают водоем во всех направлениях, то под водой, то по ее поверхности, то на спине, то боком. Стоит только пустить в водоем рыбешку, как арктические питомцы парка начинают гоняться за ней с ловкостью, которой трудно, казалось бы, ждать от этих животных, таких тяжелых и неуклюжих на суше.
Устав от охоты и дальних заплывов, тюлень нередко засыпает на дне водоема. Минуты три, а то и четыре он лежит под водой без всяких движений, а потом в полудремоте всплывает на поверхность. Здесь он набирает в объемистые легкие большой запас воздуха, на секунду-другую открывает глаза и снова опускается вниз. Сон тюленей всегда тревожен. На льдине они открывают глаза примерно каждые пять минут; проснувшись, тюлени быстро оглядываются вокруг, будто удостоверяясь, не грозит ли откуда опасность, нет ли поблизости белого медведя, и сейчас же опять засыпают. Казалось бы, что это осмысленные меры безопасности, но так ведут себя морские звери инстинктивно, по врожденному (безусловному) рефлексу, который выработался на протяжении многих поколений у их предков под влиянием своеобразных условий жизни в Арктике.
П.А. Мантейфель, 1937 год
Читайте и комментируйте наши материалы прямо сейчас! Делитесь своим мнением, нам очень важно знать, что именно Вам нравится на нашем портале! Оставляйте отзывы, делитесь ссылками на сайт в социальных сетях и мы постараемся удивлять вас еще более интересными фактами и открытиями! Уделив всего лишь пять минут времени, Вы окажете неоценимую поддержку порталу и поможете развитию сообщества ЗООГАЛАКТИКА!
Источник
