Ученые выяснили, что киты охотятся за пищей на одном дыхании

Фото из открытых источников

Когда синий кит ныряет под воду, частота его сердечных сокращений резко падает, чтобы сохранить кислород. Их огромные сердца могут замедляться до двух ударов в минуту, когда они ныряют на сотни метров в поисках пищи. Если бы наше сердце так сильно замедлилось, мы бы, наверное, потеряли сознание.

И все же, несмотря на сильную брадикардию, которую испытывают их организмы, китообразные, питающиеся путем фильтрации, такие как синий кит (Balaenoptera musculus) и горбатый кит (Megaptera novaeangliae), каким-то образом умудряются бросаться за своей добычей.

Это событие было названо «крупнейшим биомеханическим явлением на Земле» — впечатляющим трюком, включающим резкие погружения, повороты и бочкообразные перевороты, выполняемые на глубине для захвата добычи, когда сердцебиение кита замедляется до медленного ритма.

Морской ученый Эшли Блавас возглавил исследование, недавно опубликованное в журнале PNAS, посвященное изучению того, насколько изменчива частота сердечных сокращений китов, учитывая, что они также затрачивают большое количество энергии под водой.

«Проблема, с которой сталкиваются киты и другие ныряльщики, заключается в том, что им приходится балансировать между этой реакцией на погружение, направленной на экономию кислорода, и необходимостью выполнять потенциально кислородоемкие упражнения под водой для охоты на добычу», — сказал Блавас.

В предыдущих работах Блавас и его коллеги проводили измерения для оценки энергии, которую киты расходуют во время поиска пищи. На этот раз их внимание было сосредоточено на частоте сердечных сокращений животных.

«В ходе этого исследования мы обнаружили, — сказал Блавас, — что у синих и горбатых китов во время охоты под водой частота сердечных сокращений гибко меняется: она увеличивается для захвата добычи с помощью резких рывков, а затем медленно снижается между рывками».

Исследователи отслеживали и помечали пять синих китов и четыре горбатых кита в заливе Монтерей и на островах Ченнел в Калифорнии, а также в западной части Антарктического полуострова.

Для регистрации биометрических данных китов Блавас и его команда прикрепляли к каждому киту метку на присоске, когда тот всплывал на поверхность, чтобы подышать. Каждая метка включает в себя акселерометр, гироскоп и магнитометр для отслеживания движений китов, а также ЭКГ для измерения частоты сердечных сокращений.

«Для успешной записи ЭКГ у кита необходимо надежное крепление электрических контактов к животному, исключение попадания соленой воды, которая может вызвать короткое замыкание, и размещение устройства достаточно близко к сердцу, чтобы улавливать эти слабые сигналы», — пояснил Блавас.

К сожалению, из-за обилия жира у китов невозможно разместить метку непосредственно над сердцем, поэтому сигнал может быть довольно слабым.

Тем не менее, после нескольких попыток усовершенствовать метки, им удалось создать конструкцию, отвечающую поставленным задачам.

Эти метки остаются прикрепленными примерно 12-36 часов, а когда отрываются, всплывают на поверхность, посылая спутниковый сигнал, который позволяет исследователям снова их подобрать и загрузить собранные данные.

Эти данные показали, что сразу после нападения на добычу частота сердечных сокращений увеличивалась примерно до 21,9 ударов в минуту (уд/мин) у синих китов и до 28,2 уд/мин у горбатых китов.

После броска частота сердечных сокращений китов остается довольно высокой, затем постепенно снижается, поскольку они фильтруют набранную ими морскую воду.

«Это похоже на то, что мы наблюдаем в динамике сердечного ритма у людей, восстанавливающихся между интервальными спринтами, когда частота сердечных сокращений остается высокой даже после окончания спринта, а затем постепенно восстанавливается», — пояснил Блавас. «Эти результаты позволяют предположить, что, подобно людям, полосатики, вероятно, используют некоторое количество анаэробных запасов энергии для рывков, которые восполняются благодаря насыщенной кислородом крови между рывками».

Блавас сказал, что одно из самых интересных открытий было получено на основе данных, собранных у горбатого кита, который вообще не нырял: он отдыхал.

«Нам случайно удалось зафиксировать частоту сердечных сокращений горбатого кита, который занимался тем, что мы называем «застреванием на поверхности» спокойным поведением, характеризующимся минимальным или полным отсутствием движений, когда животное находится на поверхности в течение многих минут подряд», — объяснил он. «По всей видимости, данные о частоте сердечных сокращений, полученные в это время, наиболее близки к измерению частоты сердечных сокращений в состоянии покоя у свободноживущего кита!»

Частота сердечных сокращений в состоянии покоя составляла 18,5 ударов в минуту: это намного ниже среднего показателя для человека, который составляет примерно от 60 до 100 ударов в минуту . Но это соответствует тому, что ученые ожидали бы от животного такого размера, если бы оно обитало на суше. Например, у слонов частота сердечных сокращений в состоянии покоя составляет 30 ударов в минуту.

«Это позволяет предположить, что одни и те же факторы, влияющие на метаболизм и потребность в кислороде в состоянии покоя, по-видимому, являются общими для наземных млекопитающих и этих крупных китов», — добавил Блавас. «Изменения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя могут использоваться в качестве индикатора здоровья, уровня стресса и многого другого, поэтому начало сбора этих данных у китов будет полезно для будущих исследований, оценивающих воздействие таких факторов, как изменение численности добычи или шумовое загрязнение».