एक बड़े दिल का छोटा रहस्य: इतिहास में पहला ब्लू व्हेल कार्डियोग्राम

इस तर्क के साथ बहस करना मुश्किल है कि यह प्रकृति है जिसमें सबसे ज्वलंत कल्पना है। वनस्पतियों और जीवों के प्रतिनिधियों में से प्रत्येक का अपना अनूठा है, और कभी-कभी भी अजीब विशेषताएं हैं जो अक्सर हमारे सिर में फिट नहीं होती हैं। उदाहरण के लिए, उसी मेंटिस झींगा को लें। यह शिकारी जीव 83 किमी / घंटा की गति से अपने शक्तिशाली पंजे के साथ पीड़ित या अपराधी पर हमला करने में सक्षम है, और उनकी दृश्य प्रणाली मनुष्य द्वारा अध्ययन किए गए सबसे कठिन में से एक है। मंटिस क्रेफ़िश, हालांकि उग्र, लेकिन बहुत बड़ी नहीं - लंबाई में 35 सेमी तक। समुद्रों और महासागरों का सबसे बड़ा निवासी, जैसा कि पूरे ग्रह में है, ब्लू व्हेल है। इस स्तनपायी की लंबाई 30 मीटर से अधिक और 150 टन के वजन तक पहुंच सकती है। प्रभावशाली आयामों के बावजूद, ब्लू व्हेल को खतरनाक शिकारी कहना मुश्किल है वे प्लवक पसंद करते हैं।

ब्लू व्हेल के शरीर रचना विज्ञान में हमेशा से दिलचस्पी रखने वाले वैज्ञानिक हैं जो बेहतर तरीके से समझना चाहते हैं कि इतना बड़ा जीव और अंग कैसे काम करते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि हमने कई सौ वर्षों तक (1694 से, अधिक सटीक होने के लिए) ब्लू व्हेल के अस्तित्व के बारे में जाना है, इन दिग्गजों ने अपने सभी रहस्यों का खुलासा नहीं किया है। आज हम आपके साथ एक अध्ययन में मिलेंगे जिसमें स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों के एक समूह ने एक उपकरण विकसित किया था जिसके साथ एक ब्लू व्हेल के दिल की धड़कन के पहले रिकॉर्ड प्राप्त किए गए थे। समुद्रों के स्वामी का दिल कैसे काम करता है, वैज्ञानिकों ने क्या खोज की है और एक जीव ब्लू व्हेल से बड़ा क्यों नहीं हो सकता है? हम इस बारे में अनुसंधान समूह की रिपोर्ट से सीखते हैं। चलो चलते हैं।

अनुसंधान नायक

ब्लू व्हेल सबसे बड़ा स्तनपायी, समुद्रों और महासागरों का सबसे बड़ा निवासी, सबसे बड़ा जानवर, सबसे बड़ा व्हेल है। मैं क्या कह सकता हूं, ब्लू व्हेल वास्तव में आयामों के दृष्टिकोण से सबसे अधिक है - लंबाई 33 मीटर है और वजन 150 टन है। आंकड़े अनुमानित हैं, लेकिन कोई कम प्रभावशाली नहीं है।



यहां तक ​​कि इस विशालकाय का सिर गिनीज बुक ऑफ रिकॉर्ड्स में एक अलग पंक्ति का हकदार है, क्योंकि यह शरीर की कुल लंबाई का लगभग 27% है। इस मामले में, नीले व्हेल की आंखें काफी छोटी हैं, अंगूर से ज्यादा नहीं। यदि व्हेल की आंखें आपके लिए देखना मुश्किल है, तो आप तुरंत अपना मुंह नोटिस करेंगे। ब्लू व्हेल का मुंह 100 लोगों तक हो सकता है (एक डरावना उदाहरण, लेकिन ब्लू व्हेल लोगों को नहीं खाती है, कम से कम जानबूझकर)। मुंह का बड़ा आकार गैस्ट्रोनॉमिक प्राथमिकताओं के कारण होता है: व्हेल प्लैंकटन खाती हैं, पानी के विशाल मात्रा को निगलती हैं, जिसे वे भोजन को छानने वाले उपकरण के माध्यम से छोड़ते हैं। काफी अनुकूल परिस्थितियों में, एक ब्लू व्हेल प्रति दिन लगभग 6 टन प्लवक को अवशोषित करती है।



ब्लू व्हेल की एक और महत्वपूर्ण विशेषता उनके फेफड़े हैं। वे 1 घंटे के लिए अपनी सांस लेने में सक्षम हैं और 100 मीटर की गहराई तक गोता लगाते हैं। लेकिन, अन्य समुद्री स्तनधारियों की तरह, नीली व्हेल समय-समय पर सांस लेने के लिए पानी की सतह पर उभरती हैं। पानी की सतह पर चढ़कर, व्हेल सिर के पीछे दो बड़े छिद्रों (नथुने) के श्वास - छिद्र का उपयोग करती है। स्पाइरा के माध्यम से व्हेल साँस छोड़ना अक्सर 10 मीटर तक पानी के एक ऊर्ध्वाधर फव्वारे के साथ होता है। व्हेल के निवास की ख़ासियत को ध्यान में रखते हुए, उनके फेफड़े हमारे मुकाबले बहुत अधिक कुशलता से काम करते हैं - प्रकाश 80-90% ऑक्सीजन के साथ व्हेल, और हमारे बारे में केवल 15% है। फेफड़ों की मात्रा लगभग 3 हजार लीटर है, मनुष्यों में, यह आंकड़ा 3-6 लीटर के क्षेत्र में भिन्न होता है।


न्यू बेडफोर्ड (यूएसए) के एक संग्रहालय में ब्लू व्हेल हार्ट का मॉडल।

ब्लू व्हेल संचार प्रणाली रिकॉर्ड-ब्रेकिंग मापदंडों से भी भरी है। उदाहरण के लिए, उनके बर्तन बस विशाल हैं, अकेले महाधमनी का व्यास लगभग 40 सेमी है। नीले व्हेल का दिल दुनिया में सबसे बड़ा दिल माना जाता है और इसका वजन लगभग टन है। इतने बड़े दिल के साथ, व्हेल और रक्त में बहुत कुछ है - एक वयस्क में 8000 लीटर से अधिक।

और इसलिए हम धीरे-धीरे अध्ययन के सार के पास पहुंचे। ब्लू व्हेल का दिल बड़ा होता है, जैसा कि हम पहले ही समझ चुके हैं, लेकिन यह काफी धीरे-धीरे धड़कता है। पहले, यह माना जाता था कि पल्स लगभग 5-10 बीट प्रति मिनट है, दुर्लभ मामलों में, 20 तक। लेकिन किसी ने भी अब तक सटीक माप नहीं किया है।

स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों का कहना है कि जीव विज्ञान में पैमाने का बहुत महत्व है, खासकर जब यह जीवित प्राणियों के अंगों की कार्यात्मक विशेषताओं को निर्धारित करने की बात आती है। चूहों से लेकर व्हेल तक विभिन्न प्राणियों का अध्ययन हमें उन आयामों की सीमाओं को निर्धारित करने की अनुमति देता है जो एक जीवित जीव से अधिक नहीं हो सकते। और एक पूरे के रूप में हृदय और हृदय प्रणाली इस तरह के अध्ययन के महत्वपूर्ण गुण हैं।

समुद्री स्तनधारियों में, जिनके शरीर विज्ञान उनकी जीवन शैली के लिए पूरी तरह से अनुकूल हैं, डाइविंग और श्वसन गिरफ्तारी से जुड़े अनुकूलन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह पाया गया है कि ऐसे कई जीवों में, एक गोता लगाने के दौरान, हृदय गति आराम करने वाली अवस्था से नीचे के स्तर तक घट जाती है। और सतह पर उठने से हृदय की लय अधिक तेज हो जाती है।

डाइविंग के दौरान एक कम दिल की धड़कन ऊतकों और कोशिकाओं को ऑक्सीजन वितरण की दर को कम करने के लिए आवश्यक है, जिससे रक्त में ऑक्सीजन के भंडार की कमी की प्रक्रिया कम हो जाती है और दिल से ही ऑक्सीजन की खपत कम हो जाती है।

एक परिकल्पना है कि व्यायाम (यानी शारीरिक गतिविधि में वृद्धि) विसर्जन की प्रतिक्रिया को नियंत्रित करता है और विसर्जन के दौरान हृदय गति बढ़ाता है। यह परिकल्पना विशेष रूप से ब्लू व्हेल के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि, एक विशेष खिला विधि (पानी को निगलने के लिए एक तेज लूंज) को देखते हुए, चयापचय दर, सिद्धांत रूप में, बेसलाइन मूल्यों (आराम करने वाली स्थिति) से 50 गुना अधिक होनी चाहिए। यह सुझाव दिया जाता है कि इस तरह के फेफड़े ऑक्सीजन की कमी को तेज करते हैं, इसलिए, गोता की अवधि को कम करते हैं।

एक बढ़ी हुई हृदय गति और फेफड़ों के दौरान रक्त से मांसपेशियों तक ऑक्सीजन का स्थानांतरण इस तरह की शारीरिक गतिविधि के दौरान चयापचय लागत के कारण महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। इसके अलावा, यह ब्लू व्हेल में मायोग्लोबिन * (एमबी) की कम सांद्रता पर विचार करने लायक है (अन्य समुद्री स्तनधारियों की तुलना में 5-10 गुना कम: ब्लू व्हेल में प्रति 100 ग्राम -1 जी -1 एमबी और अन्य में 1.8-10 ग्राम एमबी। समुद्री स्तनधारी।

मायोग्लोबिन * कंकाल की मांसपेशी और हृदय की मांसपेशी का ऑक्सीजन-बंधनकारी प्रोटीन है।

निष्कर्ष के रूप में, शारीरिक गतिविधि, विसर्जन की गहराई और नियंत्रण के कारण स्वायत्त तंत्रिका तंत्र के माध्यम से विसर्जन के दौरान हृदय गति में परिवर्तन होता है।

हृदय गति को कम करने का एक अतिरिक्त कारक विसर्जन / चढ़ाई के दौरान फेफड़ों का संपीड़न / विस्तार हो सकता है।

इस प्रकार, विसर्जन के दौरान और सतह पर दिल की दर सीधे धमनी हेमोडायनामिक्स के मॉडल से संबंधित होती है।


पंख

फिनवाल ( बालानोप्टेरा फिजलस ) की महाधमनी की दीवारों के जैव-रासायनिक गुणों और आकारों के पिछले अध्ययन से पता चला है कि b10 बीट्स / मिनट की हृदय गति के साथ गोता लगाने के दौरान, महाधमनी चाप एक जलाशय ( विंडस्केल इफैक्ट ) के प्रभाव का एहसास करता है, जो लंबे समय तक डायस्टोलिक अवधि के बीच रक्त प्रवाह को बनाए रखता है * दिल सिकुड़ जाता है और रक्त की धड़कन कम हो जाती है, जिससे रक्त का प्रवाह कठोर हो जाता है।

डायस्टोल * (डायस्टोलिक अवधि) - संकुचन के बीच दिल की छूट की अवधि।

उपर्युक्त सभी परिकल्पनाओं, सिद्धांतों और निष्कर्षों में भौतिक साक्ष्य होना चाहिए, अर्थात, पुष्टि की जाए या व्यवहार में अक्षम हो। लेकिन इसके लिए आपको इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी को स्वतंत्र रूप से चलने वाली ब्लू व्हेल से संचालित करना होगा। यहां सरल तरीके काम नहीं करेंगे, क्योंकि वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी के लिए अपना डिवाइस बनाया है।


एक वीडियो जिसमें शोधकर्ता अपने काम के बारे में संक्षेप में बात करते हैं।

व्हेल ईसीजी को 4 सक्शन कप के साथ एक विशेष कैप्सूल में निर्मित कस्टम-निर्मित ईसीजी रिकॉर्डर का उपयोग करके दर्ज किया गया था। सतह ईसीजी इलेक्ट्रोड सक्शन कप के दो में बनाए गए थे। शोधकर्ताओं नाव से मोंटेरी बे (प्रशांत महासागर, कैलिफोर्निया के पास) गए। जब वैज्ञानिक आखिरकार एक ब्लू व्हेल से मिले जो पानी की सतह पर उभरी, तो उन्होंने अपने शरीर से एक ईसीजी रिकॉर्डर संलग्न किया (अगले बाएं पंख के बगल में)। पहले एकत्रित आंकड़ों के अनुसार, यह व्हेल 15 वर्ष की आयु में नर है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह डिवाइस गैर-इनवेसिव है, अर्थात, इसे जानवर की त्वचा में किसी भी सेंसर या इलेक्ट्रोड की आवश्यकता नहीं है। यही है, एक व्हेल के लिए, यह प्रक्रिया पूरी तरह से दर्द रहित है और लोगों के साथ संपर्क से कम से कम तनाव के साथ, जो बेहद महत्वपूर्ण है, यह देखते हुए कि दिल की धड़कन की रीडिंग ली जाती है, जो तनाव के कारण विकृत हो सकती है। नतीजतन, एक 8.5-घंटे ईसीजी रिकॉर्ड प्राप्त किया गया था, जिसके अनुसार वैज्ञानिक एक दिल ताल प्रोफ़ाइल (नीचे छवि) बनाने में सक्षम थे।


छवि # 1: ब्लू व्हेल हार्ट रेट प्रोफाइल।

ईसीजी सिग्नल का आकार उसी उपकरण के उपयोग से कैद में छोटे व्हेल में दर्ज किया गया था। भोजन की खोज करते समय व्हेल का व्यवहार इसकी उपस्थिति के लिए काफी सामान्य था: 16.5 मिनट के लिए 184 मीटर की गहराई और 1 से 4 मिनट तक सतह के अंतराल।

डाइविंग के लिए हृदय की प्रतिक्रिया के अनुसार, हृदय की दर प्रोफ़ाइल में पता चला है कि भोजन की खोज करते समय, गोता लगाने की अवधि या अधिकतम गहराई की परवाह किए बिना, प्रति मिनट 4 से 8 बीट की हृदय गति निम्न चरणों में रहती है। गोता की अवधि के साथ कम हृदय गति (गोता की पूरी अवधि की गणना) और गोता के दौरान न्यूनतम तात्कालिक हृदय की दर कम हो जाती है, जबकि गोता के बाद अधिकतम सतह हृदय गति गोता की अवधि के साथ बढ़ जाती है। यही है, अब व्हेल पानी के नीचे थी, गोता लगाने के दौरान दिल की धड़कन धीमी हो गई और चढ़ाई के बाद तेजी से।

बदले में, स्तनधारियों के लिए ज्यामितीय समीकरणों में कहा गया है कि 70,000 किलोग्राम वजन वाली व्हेल का दिल 319 किलोग्राम वजन का होता है, और इसकी स्ट्रोक मात्रा (प्रति स्ट्रोक रक्त की मात्रा) लगभग 80 l होती है, इसलिए, आराम करने वाली हृदय गति 15 बीट / होनी चाहिए। मि।

डाइविंग के निचले चरणों के दौरान, तात्कालिक हृदय की दर भविष्यवाणी की गई हृदय गति के 1/3 से 1/2 तक थी। हालांकि, हृदय की दर चढ़ाई चरण के दौरान बढ़ गई। सतह के अंतराल पर, दिल की दर आराम करने की अनुमानित दर की तुलना में दिल की दर लगभग दो गुना अधिक थी और मुख्य रूप से 30 से 37 बीट प्रति मिनट के बाद गहरी डाइव (> 125-मीटर की गहराई) और 20 से 30 बीट प्रति मिनट की तुलना में छोटी पत्नियों के बाद होती है।

यह अवलोकन यह संकेत दे सकता है कि गहरी सांसों के बीच ऊतकों की वांछित श्वसन गैस विनिमय और reperfusion (रक्त प्रवाह की बहाली) को प्राप्त करने के लिए दिल के संकुचन का त्वरण आवश्यक है।

उथले अल्पकालिक रात के गोताखोर विश्राम के साथ जुड़े थे और इसलिए, एक कम सक्रिय राज्य की अधिक विशेषता है। 5 मिनट की रात की गोता (8 बीट प्रति मिनट) और 2 मिनट की सतह के अंतराल (25 बीट प्रति मिनट) के साथ विशिष्ट दिल की दर एक साथ लगभग 13 बीट प्रति मिनट की हृदय गति का कारण बन सकती है। यह आंकड़ा, जैसा कि हम देख सकते हैं, आश्चर्यजनक रूप से सभी ज्यामितीय मॉडल की गणना की गई भविष्यवाणियों के करीब है।

अगला, वैज्ञानिकों ने 4 अलग-अलग डाइव्स के दिल की दर, गहराई और सापेक्ष फेफड़े की मात्रा के प्रोफाइल का निर्माण किया, जिसके विश्लेषण ने हमें दिल की ताल के विनियमन पर शारीरिक गतिविधि और गहराई के संभावित प्रभाव का अध्ययन करने की अनुमति दी।


छवि नंबर 2: हृदय गति, गहराई और सापेक्ष फेफड़ों की मात्रा 4 अलग-अलग डाइव के प्रोफाइल।

बड़ी गहराई पर भोजन करते समय, व्हेल एक निश्चित पैंतरेबाज़ी करती है - प्लवक के साथ पानी निगलने के लिए तेजी से अपना मुंह खोलती है, और फिर भोजन को फ़िल्टर करती है। यह ध्यान दिया गया कि पानी के अंतर्ग्रहण के समय दिल की दर निस्पंदन के समय की तुलना में 2.5 गुना अधिक है। यह सीधे शारीरिक गतिविधि पर हृदय गति की निर्भरता को इंगित करता है।

फेफड़ों के लिए, हृदय की लय पर उनके प्रभाव की संभावना बहुत कम है, क्योंकि विचारित गोते के दौरान फेफड़ों के सापेक्ष मात्रा में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं देखा गया था।

इसके अलावा, उथले गोते के निचले चरणों में, हृदय गति में एक अल्पकालिक वृद्धि फेफड़ों के सापेक्ष मात्रा में परिवर्तन के साथ ठीक से जुड़ी हुई थी और फेफड़े के खिंचाव रिसेप्टर के सक्रियण के कारण हो सकती है।

उपरोक्त टिप्पणियों को सारांशित करते हुए, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि महान गहराई पर भोजन करने के दौरान हृदय गति में 2.5 गुना की वृद्धि होती है। हालांकि, खिला के समय फेफड़ों के दौरान औसत शिखर हृदय की दर अभी भी बाकी पर केवल अनुमानित मूल्य का आधा था। ये आंकड़े परिकल्पना के अनुरूप हैं कि बड़े व्हेल के लचीले महाधमनी मेहराब एक गोता के दौरान धीमी गति से हृदय गति के दौरान एक जलाशय के प्रभाव का एहसास करते हैं। इसके अलावा, विसर्जन के बाद उच्च हृदय गति की सीमा ने परिकल्पना की पुष्टि की कि महाधमनी में बहिर्वाह और परिलक्षित दबाव तरंगों के विनाशकारी हस्तक्षेप के कारण महाधमनी प्रतिबाधा और दिल का भार कम हो जाता है।

प्लैंकटन के साथ पानी निगलने के दौरान व्हेल बलों की भारी लागत को देखते हुए, शोधकर्ताओं ने जो मजबूत ब्रेडीकार्डिया मनाया, उसे अध्ययन का एक अप्रत्याशित परिणाम कहा जा सकता है। हालांकि, इस पैंतरेबाज़ी की चयापचय लागत, हृदय गति या संवहन ऑक्सीजन परिवहन के अनुरूप नहीं हो सकती है, क्योंकि आंशिक रूप से भोजन की छोटी अवधि और ग्लाइकोलाइटिक की संभावित भागीदारी, तेजी से संकुचन करने वाले मांसपेशी फाइबर।

हमले के दौरान, नीली व्हेल एक उच्च गति में तेजी लाती है और पानी की मात्रा को अवशोषित करती है, जो कि अपने शरीर से बड़ी हो सकती है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि पैंतरेबाज़ी करने के लिए आवश्यक उच्च प्रतिरोध और ऊर्जा शरीर में कुल ऑक्सीजन की आपूर्ति को जल्दी से समाप्त कर देती है, जिससे विसर्जन का समय सीमित हो जाता है। पानी की बड़ी मात्रा को अवशोषित करने के लिए आवश्यक यांत्रिक बल एरोबिक चयापचय ताकत से कहीं अधिक होने की संभावना है। इसीलिए, ऐसे युद्धाभ्यासों के दौरान, हृदय गति, हालांकि बढ़ती हुई, बहुत कम समय के लिए थी।

अध्ययन की बारीकियों के साथ एक अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं सुझाव देता हूं कि आप वैज्ञानिकों की रिपोर्ट देखें ।

उपसंहार

सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक यह है कि छोटी सतह के अंतराल के दौरान गैस विनिमय और पुनरावर्तन के लिए, ब्लू व्हेल को लगभग अधिकतम हृदय गति की आवश्यकता होती है, चाहे गोताखोरी के दौरान रक्त और मांसपेशियों में ऑक्सीजन की कमी की प्रकृति की परवाह किए बिना। अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि नीली व्हेल के बड़े व्यक्तियों को कम अवधि के लिए अधिक काम करने की आवश्यकता है (एलोमेट्री की परिकल्पना के अनुसार), तो वे अनिवार्य रूप से डाइव के दौरान और सतह के अंतराल के दौरान कई शारीरिक सीमाओं का सामना करेंगे। इसका मतलब यह है कि उनके शरीर का आकार क्रमिक रूप से सीमित है, क्योंकि अगर यह बड़ा था, तो भोजन प्राप्त करने की प्रक्रिया बहुत महंगी होगी और प्राप्त भोजन की भरपाई नहीं होगी। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि ब्लू व्हेल का दिल अपनी क्षमताओं की सीमा तक काम करता है।

भविष्य में, वैज्ञानिक अपने डिवाइस की क्षमताओं का विस्तार करने की योजना बनाते हैं, जिसमें हृदय गति पर विभिन्न शारीरिक गतिविधियों के प्रभाव को बेहतर ढंग से समझने के लिए एक्सेलेरोमीटर को शामिल करना शामिल है। वे अन्य समुद्री जीवन पर अपने ईसीजी सेंसर का उपयोग करने की योजना भी बनाते हैं।

जैसा कि इस अध्ययन से पता चला है, सबसे बड़े दिल के साथ सबसे बड़ा प्राणी होना इतना सरल नहीं है। फिर भी, कोई फर्क नहीं पड़ता कि समुद्री निवासी किस आकार के हैं, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे किस आहार का पालन करते हैं, हमें यह समझने की जरूरत है कि मछली पकड़ने, उत्पादन और परिवहन के लिए लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले पानी की मोटाई उनके घर बनी हुई है। हम केवल मेहमान हैं, और इसलिए हमें तदनुसार व्यवहार करना चाहिए।


आपका ध्यान के लिए धन्यवाद, जिज्ञासु बने रहें और हर किसी के लिए एक शानदार सप्ताहांत हो, दोस्तों! :)

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