海洋生物学家有史以来第一次在野外记录了蓝鲸的心率,科学家对其结果感到惊讶。
这份蓝鲸的心率分布图被发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。它呈现了在蒙特利湾翻江倒海的庞然大物们的心脏是如何跳动的,如何帮助他们在长时间内屏住呼吸,如何供给它们在电光火石间的猛扑式进食所需的巨大能量,以及如何在它们回到水面时补充其血液中的氧气含量。
与此同时,这些磅礴奇伟的心率曲线也告诉我们,蓝鲸似乎已经达到了地球上的水生生物所能拥有的最大体型,而老天爷赏给它们的心血管系统或许也是现有生物所能拥有的顶配了。
把心电图监视器装到蓝鲸上,总共分几步?蓝鲸是地球上最大的生物。这些水生哺乳动物往往能达到30米的体长,吨的体重。这个体量和吨位约等于28头目前地球上最大的陆生动物——非洲大象。
生活在海洋中使蓝鲸得以生长得如此巨大,这种庞大体量的生物是无法在陆地上支撑自己的。地球历史上最大的陆地动物是只能通过化石来推演的白垩纪泰坦龙。
泰坦龙是一种四足爬行、食植物、头小、颈尾长的恐龙类型,包括阿根廷龙、短尾龙和巴塔哥泰坦龙。巴塔哥泰坦龙重达69吨,研究者通过其化石判断它们是迄今发现的最大恐龙。但它们在蓝鲸面前也就是个弟弟。斯坦福大学人文科学学院的海洋生物学家杰里米?戈德博根(JeremyGoldbogen)与其同事共同完成了这项研究。他们指出,除了生活环境的纵容,蓝鲸的超巨体量还得归功于它们那高度专业化的心血管系统。
那么问题来了,要解密蓝鲸的顶配心血管,首先就需要获取它们的心率。但对于海洋生物学家来说,要精准把握蓝鲸心脏跳动的节奏是非常困难的,它们几乎无法测量!
戈德博根实验室的研究人员在加利福尼亚蒙特利湾的蓝鲸身上放置了一个装有心电图监视器的吸盘为了克服这一障碍,戈德博根和同事们专门为蓝鲸定制了一款心电图监视器(ECG),并趁着它浮出水面呼吸之际见缝插针,把这个ECG连着吸盘贴到了蓝鲸身上。
你没听错,就是用的吸盘这种个儿小活儿好的高科技产品,它把ECG牢牢吸在了蓝鲸身上。“实话实说,我们的研究经历了一个漫长的尝试期,因为我们必须要把每一件事情都做对:找到一条对的蓝鲸,将心电图监视器(通过吸盘)放置在蓝鲸身体的对的位置,使其与鲸鱼的皮肤有对的接触,当然,还要确保心电图监视器正常工作并记录对的数据。”戈德博根说道。
他们将ECG连接到了一条15岁雄性蓝鲸的鳍状肢旁边。它能跟着蓝鲸潜至水下米并停留近17分钟的时间,在这宝贵的17分钟内追踪记录鲸鱼的心律。
心动过缓和心动过速在蓝鲸这里是常规操作借助着“监视”设备,戈德博根等人成功获取了这条青春期蓝鲸在日常活动中的心率。他们发现:
蓝鲸在深潜时会将心律减慢,减至平均每分钟跳动4~8次,有时甚至慢至每分钟2次(人类的正常静息心率介于60~bpm,bpm为每分钟节拍数);由于这种心率的大幅骤降,蓝鲸得以保留其血液中的氧气供应,从而能够长时间在水下停留并最大限度地觅食。
蓝鲸在进食过程中的心率水下觅食时的蓝鲸会进行狂飙突进式的加速猛冲,接着大开大合地吞下巨量海水以及这些海水中的虾兵蟹将。而从心电图结果来看,奔袭觅食时,它们的心跳陡然加剧,能涨到它们深潜时那种缓慢心率的2.5倍之多。这也证明了蓝鲸的心血管系统非常灵活善变,使其能够应对各种极端情况。
而在回到水面后,它们的心跳又会进一步跃升,达到25~27bpm。这种心动过速的意义在研究者看来为了帮蓝鲸补充血氧。蓝鲸的心率曲线是让研究人员感到惊讶的:
他们观察到的心动过缓时的心率(4~8bpm)比预期的低了很多,这种心动过缓是由它们身体内的主动脉(具有弹性)引发的。这一非凡的主动脉结构会将血液输送到鲸鱼巨大身体的各部分,也会缓慢收缩以便在两次跳动之间的较长间隔内保持血流量。独特的心脏搏动和心血管系统构造保证着蓝鲸身体的血液顺畅流动,也帮助它们实现更高心率的变化。
此外,戈德博根等人也认为蓝鲸心率变化幅度很可能超越了生物学的极限值。而这项新研究或许也可以解释为什么找不到比蓝鲸更大的陆生动物。
资料来源:
FirstMeasurementsofaBlueWhale’sHeartRateAreaGlimpseIntotheBiologyofExtremes
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