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哺乳類のダイビング中の有酸素能力。 哺乳類の潜水時の有酸素能力 潜水可能な海棲哺乳類

第七章。 深海ダイビング

生息地 水環境空気呼吸をする動物にとっては、多くの困難が生じます。 彼らの呼吸は、陸上動物が知らない外部条件や要件によって制限されます。 イルカはどこにでもいますが、飼い慣らされていますが、その性質について 呼吸機能ほとんど何も知られていない。 でもそれは管理しなければならない 特別な方法でそうでなければ、彼らの水中での生活は不可能でしょう。

ローレンス・アーヴィング、1941年

非常に機動性の高い深海イカがマッコウクジラの口にどのように侵入するのか、マッコウクジラをおびき寄せるのか追いかけるのかはわかっていません。 しかし、マッコウクジラが深さ 1.2 km、さらに深いところでもマッコウクジラを探しており、そこに 1 時間以上滞在できることはよくわかっています。 陸上動物の子孫で空気を呼吸する哺乳類にとって、このような生活は非常に困難です。

アカボウクジラ科の代表であるマッコウクジラの近縁種の中には、サイズは小さいものの、深さまで潜る技術においては巨大な近縁種に決して劣るものはありません。 小型のクジラ目はそのような深さまで到達しないと我々は信じているが、次のような証拠がある。 マイルカ船首から発せられる波に「乗る」習性でよく知られ、夜には水深240メートルで魚や頭足類を狩りますが、これも小さくありません。

アザラシやアシカは陸地とのつながりを保ってきたため、イルカやクジラほど水生生活に適応しません。 しかし、鰭脚類の中にはダイバーもいます。 南極ウェッデルアザラシは深さ610メートルまで潜ることが知られており、1頭のアザラシは43分間水中に留まり、深さ200メートルに達した。

温血で空気呼吸をする動物が、寒さと暗闇、そして圧倒的な圧力の世界でこれほど長く生き延びることは、驚くべき偉業である。 それでは、肺に運ぶ、一見すると深海潜水には十分ではないはずの酸素の量をどのように管理しているのでしょうか? 直接的なだけでなく、どのように抵抗するのか 物理的影響圧力だけでなく、身体の急速に連続する圧縮と減圧のプロセスの結果も影響するのでしょうか？

人間は陸上の動物であるにもかかわらず、驚くほどダイビングに適応しています。 海底世界- 要素は彼よりもはるかに異質で恐ろしいです 弟たち、はるか昔に水の王国に定住した人。 おそらく、過度の深さに長時間滞在することの危険性を列挙すると、海洋哺乳類が深いところまで潜るときに克服しなければならない問題をよりよく理解できるでしょう。

少なくとも 6000 ～ 7000 年にわたり、人々は海底を探検し、真珠、高価なサンゴ、カイメン、さまざまな種類の食用動物を採取してきました。 主要 俳優これらの襲撃は裸のダイバーであり、彼は石の助けを借りて底に到達し、彼の侵入範囲は深さ30メートルの沿岸地帯に限定されていました。 深海への優れたダイバーとして有名なカリブ海の真珠ダイバーであるルカヤ・インディアンでさえ、おそらく下降しなかったでしょう（ただし、彼らは15分間息を止めることができると言われています）。 有名な日本の「海女」は、2,000 年以上もの間、水深 15 ～ 24 メートルで働いてきましたが、年齢とともに聴力が低下し、肺疾患にかかりやすくなります。

島々の真珠ダイバーたち 太平洋彼らはさらに深く、最大42〜45メートルまで降りますが、中には奇妙な病気、つまり「狂気の発作に陥る」を意味する「タラヴァナ」にかかることでその代償を払う人もいます。 場所が異なれば、タラバナの攻撃の発生方法も異なります。 めまいや嘔吐を伴い、部分的または完全な麻痺に至る場合もあります。 致命的な結果。 タラヴァナは呼吸パターンと何らかの関係があります。 マンガレワ島のダイバーはダイビングの合間に12～15分間休むが、パウモツ諸島の真珠を求める人々は同じ深さまで潜るが、3～10分間頻繁に深い呼吸をして肺が過呼吸になることは知られていない。ダイビングの間の数分間、タラバナに悩まされます。

世界で最も深いダイバーはおそらくギリシャの海綿狩猟者です。 水深は約 56 メートルまで到達します (1906 年に、今では伝説となっているダイバーが、水深 60 メートルから失われた錨を回収したと言われています *)。しかし、今日行われた調査によると、彼らの現在の子孫は、他のすべてのプロのダイバーに比べて生理学的障害に苦しんでいないことが示されています。 これに基づいて、100世代以上をかけて、遺伝ダイバーは深海ダイビングの影響に対する免疫を開発し、強化してきた可能性があるとさえ結論付けられています。 これが真実かどうかは判断が難しい。 しかし、スポンジハンターが1837年にアウグスト・シーベによって発明されたヘルメット付きソフトダイビングスーツの手に渡り、祖先よりも長く深海に留まり始めたとき、このスーツで働いていた人の半数は1年以内に死亡した。 ギリシャ人は、長年にわたる試行錯誤の結果、徐々に、水中に滞在する時間、水面に戻る安全な速度、許容される潜水頻度を決定する潜水規則を開発することができました。 それらの「ヘルメットヘッド」の子孫は、現在、誰がどう見ても、この職業で兄弟の誰よりも長く働くことができます。 海底.

* (水中機器を一切使用しないダイバーの深度記録は73メートルで、これは潜水艦乗組員救助の専門家ロバート・クロフト氏のものです。 しかし、これは正確には記録であり、深層で何らかのタスクを完了した作業潜水ではありません。 かろうじて73メートルの地点に到達すると、クロフトはすぐに登り始めた。 自動)

しかし、潜水服が発明される前、ギリシャの海綿猟師たちが平和で心優しい人々という評判を享受していたとすれば、「ヘルメット」を使い始めた彼らは完全に変貌し、「騒々しい大酒飲みの集団」に変わってしまった。港で彼らが知っているのは、生きて帰ってきたことを記念して酔っ払い、酒の助けを借りて新たな作戦への勇気を得ようとしているということだけだ」

* (日本の海女については、「没入の生理学と日本の海女」（National Research Council Publication No. 1341、ワシントン、1965 年）という本で詳しく論じられている。 この本には、E.R.クロスによって書かれたツアモツ諸島の真珠ダイバーに関する章が含まれています。 ギリシャの海綿猟師に関する資料の多くは、『Man Under the Sea』（チルトンブックス、1965 年）のピーター・スロックモートンによる記事から来ています。)

純粋に理論的な観点から言えば、ダイバーが 30 メートルより深い水中に潜ることを想像することは非常に困難です。アメリカ海軍のダイバー用の教科書で強調されているように、この深さではすでにダイバーは 4 の圧力にさらされています。雰囲気。 彼の肺は表面で約 6 リットルの容積を持っていますが、そこでは 1.5 リットル、つまり完全な呼気に相当するいわゆる残存容積にほぼ近いまで圧縮されています。 さらに浸漬すると、圧縮により肺損傷を引き起こす可能性があります 胸または横隔膜を胸腔内に押し込みます。 この場合、血液とリンパ液は、より低い圧力で空気が残っている肺胞と気管支に押し込まれます。 太平洋諸島のネイティブダイバーはこのことを知らない可能性が高いですが、この無知が彼らに有利になるかもしれません。

この外部からの「圧縮」は非常に危険ですが、それに対する抵抗力は大きく異なります。 しかし、これはソフトスーツを着た深海ダイバーがさらされる危険の一つにすぎません。 圧力が上昇すると、窒素が血液中に大量に溶解し始めます。 そして、ダイバーが深海に長時間滞在すると、血液や体の組織が限界までガスで飽和する時間がかかります。 ゆっくりと表面に上昇する溶解ガスは、その過程で肺を通って血液および体組織から放出される時間があります。 正常な呼吸。 しかし、ダイバーが急速に上昇すると、炭酸水のボトルを開けたときに起こるように、過剰な窒素が泡の形で体の血管や組織に直接放出されます。 これらの水疱は耐え難い痛みを引き起こし、より急性の場合は麻痺や死に至ることもあります。 古代、海綿と真珠の狩猟者が最初にこの減圧症に遭遇しましたが、現在一般に受け入れられている「ケーソン病」という名前が付けられたのは 19 世紀で、このとき、ケーソンに降りる労働者がその悲惨な結末を経験しました。圧力を受けて、彼らは川の下に橋やトンネルを建設しました。 減圧症を避ける唯一の方法は、圧力を徐々に下げて、体の血管や組織内に泡を作らずに血液中に溶けている窒素を放出することです。

多くの人は、スキューバギアやソフトダイビングスーツとヘルメットを着用せずに水中に潜るダイバーには減圧症の危険はないと信じています。 彼は底でほとんど時間を費やさず、圧縮空気を吸入せず、肺に残っている空気は気管支に押し込まれ、そこからガスが血液に入りません。 これはすべて 1 回のダイビングの場合には当てはまりますが、ダイバーが数回連続して水中に潜ると、血液中に過剰な窒素が徐々に蓄積します。 そして、一連のダイビングの終わりには、人は減圧症の兆候を感じるはずです。

実際、これは事実であり、さまざまな名前での減圧症はプロのダイバーにはよく知られていますが、プロのダイバーは自分たちに起こる現象の本質を理解していない可能性があります。 例として、デンマーク海軍のある軍医が自分自身に対して行った説得力のある実験を紹介します。訓練用プールで深さ20メートルまで連続で数回潜水した後、彼は減圧症の症状を感じました*。 血液中の過剰な窒素の蓄積を避ける方法は1つだけです。長い間隔でダイビングし、その間に体内の窒素濃度が正常に完全に回復する必要があります。

* (この実験はデンマークの将校P.パレフによって自分自身に対して行われました。 彼は、前のメモで言及した出版物 No. 1341 に含まれる論文「複数回の息止め潜水後の減圧症」で調査結果を報告しています。)

パウモツ諸島のタラワナ真珠ダイバーは、私たちにとって依然として謎のままです。 減圧症とは異なり、ダイバーがかなりの深度にいるときに突然完全な麻痺の形で現れることがあります。 さらに驚くべきことは、タラヴァナの犠牲者は痛みを感じないということだ。 タラバナが減圧症の一種であることは間違いありませんが、なぜ通常の症状とこれほど異なるのか、何が正確に原因なのかはまだわかっていません。

スキューバ ギアの発明後、窒素中毒と呼ばれる圧縮窒素の潜行的な影響が広く知られるようになりました。 しかし、狭い専門家の間では、この現象は 150 年前から知られていました。 最初に窒素中毒を経験したのは、シーベの金属製ヘルメットをかぶったダイバーたちだった。 突然、奇妙なことが彼らに起こり始めました。 彼らは手で魚を捕まえ、複雑なダンスを踊り、仕事のことを完全に忘れたいという抑えられない欲求を感じ始めました。 ダイバーが 自分の手でヘルメットに空気を供給するホースを切断した。 長い間、ここで何が起こっているのかを理解することはできず、ジャック＝イヴ・クストー船長が「深淵の呼び声」と呼んだこの現象は、今でも十分に研究されていません。 しかし、この刺激的な名前で何百万人もの人々に知られるようになり、この名声が不注意で軽率なスキューバ ダイバーへの警告となりますように。

スキューバダイバーやヘルメットを着用したダイビングスーツを着たダイバーが水深 30 メートル以上で大気を吸うと、窒素中毒が起こります。中毒の感受性には個人差があるため、水深 60 メートルでも落ち着いて作業するダイバーもいれば、水深 60 メートルでも落ち着いて作業するダイバーもいます。深さ90メートルでも「深淵の呼び声」は聞こえず、ヘリウム酸素などの窒素を含まない混合呼吸器に切り替えるだけで、窒素中毒の危険から人を救うことができます。 現在では、圧縮窒素が血液中に溶解すると、アルコールや弱い麻酔薬、麻薬のように作用することが一般的に受け入れられています。 圧力が高くなるほど、この効果はより顕著になり、ますます「笑気ガス」、つまり亜酸化窒素の効果を思い出させます。

スキューバギアやヘルメット付きのソフトダイビングスーツを持たない一般のダイバーには、窒素中毒の危険はないようです。 彼らはそのような中毒の危険がある非常に深いところに行きますが、非常にまれに、そこに長く滞在することはなく、さらに、血液と肺への空気の供給は非常に限られています。 しかし、海洋哺乳類のように、そのうちの一人が数分間息を止めて60メートル以上の深さまで潜ることができたとしたら、そのような命知らずの者は「深淵の呼び声」を聞く危険にさらされる可能性があります。

そして最後に、海底でダイバーを待ち受ける最後の危険について。 血液や体の組織に溶けている酸素の貯蔵量は徐々に枯渇し、体内の二酸化炭素濃度が一定の値に達するとすぐに、ダイバーは無条件の呼気・吸気反射に翻弄されるようになります。 仕事に対する情熱、または彼の注意を完全に捕らえた予期せぬ出来事だけが、人をこの反射から救うことができます。 これらの条件下でのみ、人は酸素欠乏症、つまり体の組織内の酸素の欠乏を感じず、呼吸を繰り返したいという抑えられない欲求を感じません。

したがって、深海での長期滞在中の体組織内の酸素濃度の低下による酸素欠乏、体の「圧縮」、さまざまな症状の減圧症、および窒素中毒 - これは、私たちの見解では、以下の現象の短いリストです。海洋哺乳類は必ず深海に潜り、遭遇するはずだと考えられています。 そして、クジラ目やアザラシは、自分自身に損傷を与えることなく、かなりの深さまで長期間の潜水に耐えることができるため、これらの動物が数百万年の水中での生活の中で、ある種の生理学的および 解剖学的特徴、上記のすべての要因から保護します。

しかし、動物界のダイバーはクジラ目と鰭脚類だけではありません。 潜水鳥が多く、ビーバー、カワウソ、ドネズミ、カバなどの半水生動物も多くの時間を水中で過ごします。 彼らは全員浅く潜りますが、それでも彼らの解剖学的構造と生理学には多くの変化が生じており、そのため長時間水中に留まることができます。 そして、深海に潜る動物の生理機能に関する多くの重要な発見は、浅い深さで長時間過ごすことが多い、私たちによく知られている小動物の研究を通じてまさに得られました。

水への浸漬の生理学の分野の先駆者は、フランスの生物学者ポール・ベアです。 ベアは幅広い問題に興味を持っていましたが、その中には純粋に陸生の動物と潜水動物の違いを明らかにすることが含まれていました。 約100年前、ベア氏はアヒル、ビーバー、マスクラットを使った実験に関する報告書を発表した。 ベア氏は、時間の一部を水中で過ごすアヒルと、純粋に陸生の動物であるニワトリを比較し、強制的に水に浸すとアヒルは数分間静かになり、ニワトリはすぐに激しくもがき始めると述べた。アヒルより早く死ぬ。 アヒルの体にはニワトリの体の約2倍の血液が含まれていることを発見したベア博士は、アヒルはニワトリの2倍の酸素を蓄えており、これがアヒルが水中に留まる能力を説明していると結論付けました。 長い間。 自分の仮説を証明するために、ベア氏は次の実験を行った。アヒルから血液の一部を放出することで、アヒルとニワトリの血液量を均等にし、両方の鳥が水中で同時に死ぬことを確認した。

その後の研究では、異なる動物の浸漬時間の差が血液量の差を大幅に上回ることが示されました。 したがって、水中に長時間留まる能力は、血液量だけでなく、解剖学的および生理学的な他の特徴にも依存します。 特に、動物が水に浸かっていると、心筋の収縮の頻度が減少することが判明しました。 この心臓の減速、つまり徐脈は、筋肉組織への酸素供給の減少につながります。 心臓や脳とは異なり、筋肉は、筋肉自体の予備力を犠牲にして、しばらくの間嫌気的に（つまり、酸素を消費せずに）働くことができますが、動物が水面に戻るとすぐに回復します。 そして最後に、潜水動物では呼吸中枢が血中の二酸化炭素濃度の上昇に鈍感であることが判明した。 これは、第一に、酸素貯蔵量のより完全な使用につながり、第二に、呼気-吸気反射の抑制につながります。

水中での体の活動を調節する生理学的メカニズムは、原則として、水に浸かった瞬間から機能し始めます（ただし、たとえば、アヒルがこれを行うには、ダイビングの前にポーズを取るだけで十分です）。 それらはすべて無条件反射に属しており、ローレンス・アーヴィング（章の冒頭で引用しました）の観察によれば、それらは潜水動物に特有のものではありませんが、潜水動物ではこれらのメカニズムがはるかに発達しています。 水に浸かった場合の徐脈は、例えば陸生動物であれば誰でも起こりますが、人によっては顔を水に浸しただけでも徐脈が観察されます。 興味深いことに、魚では徐脈が逆の順序で現れます。徐脈は魚を水から引き上げたときに発生します*。

* (アヒルや小型の潜水哺乳類を使ったポール・ベアの実験は、1870 年にパリで出版された著書『呼吸の比較生理学講義』に記載されています。 この分野に関する最近の研究は、次の書評で読むことができます。ローレンス・アーヴィング、「潜水哺乳類の呼吸」(Physiological Reviews、19 巻、489-491 ページ、1939 年を参照)。 P. F. ショランダー「水生生息地の動物: 潜水哺乳類と鳥類」(米国生理学協会、ワシントン、1964 年発行のコレクション「環境への適応」を参照)。 H.T.アンダーセン「潜水脊椎動物における生理学的適応」(Physiological Reviews、第 46 巻、212-243 ページ、1966 年を参照)。)

小動物を用いた室内実験により、浸漬中に体内で起こる生理現象がほぼ明らかになってきましたが、私たちはこれらの動物を直接研究する機会が奪われているため、まだすべてを理解しているわけではありません。 自然条件。 について 生理学的特徴クジラ類は捕鯨船の甲板での研究結果に基づいて推測することしかできません。 鯨類の代謝率の計算は、ほとんどが近似値であるか、推測に基づいています。 クジラが潜る深さについてさえ合意がありません。 クジラは非常に深く潜ると信じている人もいるし、クジラがどのくらいの深さまで潜ることができるのかは分からないと指摘しながらも、長時間の潜水では特別な生理学的問題は起こらないと断言する人もいる。

この問題に関して意見がいかに矛盾しているかを示す例は、1935 年にイギリスの雑誌「ネイチャー」のページで取り上げられた「クジラは深海に到達するのか?」という一般的なタイトルの議論に見ることができます。 議論は読者の R.B. グレイによって始められました。 グレイ氏は、銛で突き刺されたクジラが真っ直ぐに潜り、潜水場所の近くに浮上したと主張した。 その結果、動物が潜った深さは放たれた銛糸の長さで判断できる、とグレイ氏は続けた。 このような場合、大人のホッキョククジラは1280〜1460メートルのテンチ、まだ成熟していないホッキョククジラは730〜1100メートル、そして子牛はその半分を選択します。 成体オスのハンドウクジラ（種類は特定されていない）は、その半分の 1,300 メートルのテンチ、メス、子クジラを選びます。 グレイは、これらがクジラが到達できる深さであると信じていました。

有名な英国の鯨学者F.D.オンマニ博士はグレイの発言に同意しなかった。 オンマニ氏によれば、浸水場所と浮上場所の一致は、負傷したクジラが垂直に潜水したことを示すものではなく、したがって、エッチングされた線の長さは何の意味も持たないという。 さらに、このような状況下での動物の行動は自然なものとは考えられないとオンマニ氏は指摘した。 結論として、オンマーニーは次のように意見した。 通常の状態クジラは360メートル以内に潜ることができるが、「動物がより大きな圧力に耐えられるとは信じられない」と彼は書いた。

グレイはオンマーニで反撃した。 彼は、有名な捕鯨船ウィリアム・スコアズビー・ジュニアの言葉を引用し、捕鯨者が準備を整えておく銛糸湾の長さは漁場の深さによって決まり、非常に深い場所でのみ銛糸湾の長さが決まることを強調した。選択するラインは、捕まえる動物の大きさと強さによって異なります。 グレイ氏によると、スコアズビー氏の言葉は、負傷したクジラが垂直にダイブしていることを示しているという。 グレイ氏は、潜水中に負傷したクジラは通常の深さまでしか到達しないと主張し、次のように主張する。さらに、同じスコアズビーは、「傷を負った後に浮上したクジラは、しばしば力強さに満ちているように見えた。」と書いている。追加の議論として、グレイは、クジラがラインが切れるほど深く垂直に潜った場合の話を引用したが、クジラはそうする過度の圧力で押しつぶされても死ぬことはありませんが、自由になり、傷から回復することさえできます。動物は捕鯨者の手に落ち、捕鯨者は捕鯨者の体内から古い銛*を発見しました。

* (Nature、第 135 巻、34 ～ 35、429 ～ 430 および 656 ～ 657、1935 年を参照。)

オンマニ博士がこれらの議論に納得したかどうかはわかりません。 私の意見では、論争はしばらく続いた。

ノルウェーの科学者パー・F・ショランダーは、潜水鳥類や哺乳類の研究に多大な貢献をしました。 1940 年に出版された、このテーマに関する彼の最初の著作は、このテーマの深さと広さにおいて依然として独特です。 ショランダーの著作は私たちの研究に多くの点で役立っているため、このノルウェーの科学者が達成した成果について簡単に説明する必要があると考えます。 捕鯨者から受け取ったデータと、さまざまな種のクジラの潜水時間に関する彼自身の観察に基づいて、ショランダー氏はバンドウクジラ（2時間）とマッコウクジラ（約1時間）が最も長く水中に留まることができることを証明しました。 。 同氏は、クジラが潜水する前に、噴気孔からの蒸気の噴出を伴いながら、素早く強い呼吸を数回行うことに注目した。 浮上したクジラは、潜水時間が長ければ長いほど休息し、再び噴水を吐き出します。 ショランダー氏はバンドウクジラとマッコウクジラの筋肉組織を調べた結果、それらには非常に多くの成分が含まれていることを発見しました。 たくさんの酸素 - 体内の総酸素供給量のほぼ半分。 したがって、ショランダーは、水中に滞在している間、筋肉組織への酸素の供給が急激に減少し、いわゆるミラビリス網（「素晴らしいネットワーク」）が特別なシステムであるという以前に表明された推測を部分的に確認しました。 血管、クジラ類で発達し、この時点では筋肉を迂回して血液を供給し、心臓と脳にのみ酸素を供給します。

ショランダー氏は、海洋哺乳類が到達する深さを直接測定することで、海洋哺乳類が減圧症に罹患しているかどうかという問題の研究を開始しました。 すでに述べたように、当時、これらの深さは暫定的に推定されただけであり、さまざまな科学者の推定値は互いに大きく異なりました。 たとえば、オンマニ人はこの数字を40メートル、他の科学者は90メートルとしている。マッコウクジラが深さ275メートルでケーブルに絡まったことは周知の事実であった。銛を突き刺したナガスクジラが潜水し、 502メートルの地点で着底し、頸椎を骨折した。

発明的なショランダーは、ガラス毛細管に色水を満たし、一端を封止することにより、単純な深さ計を作成しました。 水が乾燥した後、塗料の堆積層がチューブの内壁に残りました。 チューブを水に浸漬すると開口端から部分的に充填され、充填された部分の壁の塗料が溶解して洗い流され、チューブの塗装部分と未塗装部分の長さの比により、デバイスが存在していた深さを計算します。 実験室で校正されたチューブは、軽いハーネスを使用してモロブタの体に固定され、いくつかのアザラシが取り付けられました。 先端に浮きが付いた長さ180メートルの釣り糸をハーネスに結び付けた。 動物は数回自由に潜水させられた後、再捕獲され、器具が撤去された。 ネズミイルカの最大潜水深度は20メートルで、生後6か月のハイイロアザラシは最初の潜水で76メートルに達した。

ショランダー氏はナガスクジラの狩猟中にこれらの測定を繰り返し、銛にチューブを取り付け、（通常のように）銛のラインを締めることによって負傷した動物の動きを制限しないように捕鯨者と調整した。 銛を刺されたほとんどすべての動物は潜水し、水面に戻ったときにはまだ生きていた。 最大深さ365メートルまで潜ったナガスクジラは、捕鯨船を30分ほど後ろに引きずり、最後には仕留めた。 しかし、水深230メートルまで潜っていた1頭の軽傷を負ったクジラが浮上して横たわり、噴水を数本放ち死亡した。 捕鯨者らは、そのような事件は一度ならず起こったと主張した。 このナガスクジラが減圧症で死んだと確信を持って言うことは不可能でしたが、ショランダー氏はこの理由がかなりあり得ると考えました。 ケーブルに絡まったマッコウクジラや脊椎を折ったナガスクジラが生きて地上に戻っていたら（前述のように）減圧症を経験していたであろうかという点については、ショランダー氏は何も言えなかった。

さまざまな種のクジラ類と鰭脚類が到達する深さについてのアイデアを得たショランダーは、それらの肺を比較研究し、到達する深さがより深くなることを発見しました。 このタイプ動物では、体の大きさに比べて肺の容積が小さくなります。 その結果、動物が深く潜るほど、肺に運ぶ酸素が少なくなる、とショランダー氏は推論した。 発見されたパターンは、アザラシが潜水前、または潜水の非常に初期段階で息を吐くという観察によって確認されました。 これは、潜水動物が最小限の空気を摂取することで、圧力下で血液中のガスの過剰な溶解から身を守ることを意味します。 これにより、動物がすぐに水面に戻るときに減圧症から守ることができます。 さらに、深海潜水中、肺は残りの容積まで圧縮され、空気はそこから厚肉の軟骨気管支に押し出されますが、そこでは血液とのガス交換はほとんど起こりません。 これらすべてのことから、減圧損傷の観点から見た最大の危険は、すぐに水面に戻って深海に潜ることではなく、肺が残存するまで圧迫されない比較的浅い深さに長時間滞在することであることがわかりました。マッコウクジラとバンドウクジラは、潜水する際、減圧の危険を避けるために、最初の 200 メートルをできるだけ早く正確に移動しようと努めている、とショランダー氏は書いています。復帰時に怪我をした。」

* (P. F. ヤランダーの著作「潜水哺乳類と鳥類の呼吸機能の実験的研究」は、1940 年にノルウェー語で出版されました (「Hvalradets Skrifter」、No. 22、オスロを参照)。)

マッコウクジラが自らの自由意志で到達できる深さに関するすべての疑問は、マッコウクジラが水中ケーブルに絡まった14件の事例に関する報告書が発表された後、1957年に消え去った。 6件のケースでは、ケーブルが900メートルから1100メートルの深さに敷設されており、溺れ苦しむ動物がケーブルに巻き込まれたと考えるには、これらのケースの数が多すぎるが、このような不幸な事故がどのようにして起こるのか正確には明らかではない。 これまでのところ、多かれ少なかれもっともらしい説明が 1 つだけ提案されています。それは、マッコウクジラが最深部で獲物を追いかけ、口を大きく開け、下顎を大きな角度にして前方に急速に突進するというものです。 フルストロークで下顎がケーブルに引っかかったまま転落し（これは網に捕まったイルカで起こります）、絶望的に絡まれる可能性があります*。

* (ジャーナル「Deep Sea Research」、第 4 巻、105 ～ 115 ページ、1957 年に掲載された B. S. Khizn の記事「深海のケーブルに絡まったクジラについて」を参照してください。)

この章の冒頭で、ウェッデルアザラシは 43 分間息を止め、600 メートル潜ることができると述べましたが、この動物のライフスタイルと直接の生息地を考慮して、科学者たちはウェッデルアザラシを注意深く研究するようになりました。 450kgまで。 南極の海に住んでいるこの動物は、動物のグループ全体が氷の単一の穴から呼吸しなければならない状況にしばしば遭遇します。 J. L. クーイマン博士はこの機能を使用して、ウェッデルアザラシの潜水の深さと時間を記録しました。 対応するセンサーを成体のアザラシに取り付け、動物を半径 1.5 km 以内の唯一の放水口に放しました。 シールは、すべての機器がシールから取り外された同じ出口にのみ戻ることができました。 クーイマンは、潜水の深さと総潜水時間だけでなく、降下と上昇の速度についてもデータを取得することに成功しました。 アザラシは水深300メートル以上に潜ると、浅い潜水時よりも速い速度で潜降し戻ってくることが判明した。 もちろん、彼らはより長く深部に留まりたかったためにこのようなことをした可能性がありますが、私たちはショランダーの結論を忘れてはなりません。 おそらく、ウェッデルアザラシは深いところまで潜るとき、本能的に素早く通り過ぎようとするのでしょう。 危険区域、そこに留まると、彼は減圧症になる恐れがあります。 そして、海底で長い仕事を終えたダイバーが急いで頂上に戻ろうとしないのとまったく同じ理由で、彼が浅い潜水の後にゆっくりと水面に戻ってくる可能性は十分にあります*。

* (J. L. クーイマンの研究の詳細については、Biology of the Antarctic Seas (American Geophysical Union Publication No. 1579、1967) の論文「An Analysis of the Diving Behavior and Physiology of the Weddell Seal」を参照してください。)

私たちの研究が始まった時点、つまり 1960 年までには、深海潜水中に機能するさまざまな生物学的メカニズムの相互作用の全体像は非常に不完全で、ある意味で矛盾していました。

私たちのペットの最初の獣医師であるサム・ヒューストン・リッジウェイは、これらすべての質問に非常に興味を持ちました。 私たちが彼に会ったのは、彼が士官で、私たちの隣にあるオックスナードの空軍基地に駐屯していたときでした。 海軍部隊には専属の獣医師がいなかったので、イルカが病気になったとき、私たちは当然のことながらリッジウェイ艦長の部署に助けを求めました。特に今回の場合は治療費の問題に邪魔されなかったのです。 終わってから ミリタリーサービス, リッジウェイは民間人として私たちのステーションに加わり、動物の衛生管理を任されました。

サムは、無限のエネルギー、溢れんばかりの好奇心、独創的な心、そして粘り強い精神を持った人物です。 彼は一日中ステーションで過ごし、通常は週末に立ち寄って動物の状態をチェックし、必要に応じて一連の治療を処方し、夜は報告書の作成に充てた。 3 年以内に彼は海洋哺乳類の治療の専門家として国際的な名声を獲得し、有名な生理学者になるにはさらに 2 年もあれば十分でした。

サムの最初の研究は、3 人の血液の特徴を比較することでした。 さまざまな種類イルカ。 それは、第 3 章で説明したハシブトイルカ、沿岸の浅い水域に生息するタイセイヨウバンドウイルカ (最高時速 37 km の速度に達することもありますが、鯨類の中で最も速く泳ぐとは考えられていません)、カマイルカ、またはラグは、カマイルカと同様に外海に生息する動物ですが、泳ぐ速度とおそらく潜水深さの点でイルカより劣っています。ラグはバンドウイルカとシロイルカの中間的な位置を占めると考えられます。

研究の重要な部分は、血液の酸素貯蔵能力を決定することでした。 体内の酸素の量は、赤血球の濃度と総血液量によって異なります。 生きたクジラ目の血液の総量を測定しようとした人はこれまで誰もいませんでした。 他の動物でこのような測定を行う場合、研究者は瀕死の動物から流れる血液の量を単純に測定し、過小評価された不正確な結果が得られました。

サムは新たに開発したものを応用した 無害な方法、生物の血液への少量の放射性ヨウ素の導入に基づいており、投与後 10 分 (この間に完全な血液循環が発生し、ヨウ素が血液中に均一に分布すると想定されます)、動物から血液サンプルを採取し、その放射能を測定し、その程度に応じて、総血液量からヨウ素濃度を測定し、標準的な検査法で赤血球数を測定します。

3 種すべての結果は著しく異なっていました。 シロイルカの体重に対する血液の比率はタイセイヨウバンドウイルカの2倍でした。 足はちょうど真ん中にありました。 血液が酸素で飽和する能力にはさらに大きな違いが見られました。 シロイルカはハンドウイルカの3倍のこの能力を持っていました。 ハノイイルカの心臓の相対重量はタイセイヨウハンドウイルカの心臓の1.4倍でした（測定は何らかの理由で死亡した動物に対して行われました）。 この発見は、3 種すべての動物の生態と行動について知られている、または知られていると考えられていたことと非常に一致していました。 したがって、なぜ白い翼があるのか​​を説明することができました。 ネズミイルカバンドウイルカよりも速く泳ぎ、より深く潜ることができます*。

* (S. H. Ridgway および D. J. Johnston、「血液酸素容量とイルカの 3 属の生態」、サイエンス、151 巻、456 ～ 458 ページ、1966 年を参照。)

前述したように、ダイビングの生理学に関する最初の研究では、動物は強制的に水に浸されました。 イルカやアザラシが、板に縛り付けられ、自分の意志に反して水中に降ろされた場合、あたかも自分の自由意志で潜ったのと全く同じように行動することを期待するのは困難です。 さらに、そのような実験中に、能力を超えた行動を強制されなかったにもかかわらず、動物が死亡することがありました。

サム・リッジウェイは、公海上で調教師の指揮の下で潜水するイルカの訓練に成功し、タフィーとともにユニークな実験を行うことができた。 まずサムは、タフィーがどのくらい深くまで潜ることができるかを調べてみることにしました。 そして第二に、彼は 3 つの異なる状況でタフィーが吐き出した空気の組成を分析することにしました: a) 深海から浮上した直後、b) 深海の時間と同じ時間肺の中に空気を保持した後潜水（イルカが水面から離れないことが条件）、および c) イルカが水深 20 メートル (つまり、浅い深さ) で、あるダイバーから別のダイバーまでの距離を、潜水時間と同じ時間内に移動した後。深海ダイビング。 各実験の終わりに、タフィーは逆さにした漏斗の下に潜り、その中に吐き出す必要があり、その後、採取された空気サンプルは研究室に運ばれました。 ご覧のとおり、イルカは非常に徹底的に作業する必要がありました。

この時までに、タフィーはすでに 180 メートルより深く潜っていて、ブザーやその他の音響装置の呼びかけに応じて、あるダイバーから別のダイバーへと水中を泳ぐことを学びました。 ビル・スクロンズ兵曹は、イルカに水面に横たわったまま一定時間命令に従って息を止めることを教え、その後、逆さまの漏斗の下で息を吐き出すという最後の見事な技を練習しなければならなかった。 スクロンズ氏によると、イルカは彼らが何を望んでいるのかを完全に理解し、習得したという。 新しいシステム 10分以内に息を吐きます。

タフィーの職場は駅から 8 km でした。 通常、彼はスクロンズのボートのプロペラの下から発散する波に「鞍を置き」、道中のほとんどを「ウサギのように乗り」ました。 場所に到着すると、スクロンズ氏は訓練装置を所定の深さまで下げ、ブザーを鳴らした。タフィーは潜水し、鼻でロッドを押し、音が消えた。イルカは浮上せずに戻り、漏斗の下で空気を吐き出した。報酬と新鮮な空気を求めて水面に飛び降りた。

イルカの動作とエコーロケーションのクリック音から、タフィーがデバイスを水に浸した瞬間から継続的にイルカの位置を監視していることは明らかでした。 おそらくイルカは、水面に到達する信号の強度によってデバイスがホバリングする深さを判断できるのでしょう。 それはともかく、イルカはどの深さまで潜らなければならないかを常に知っており、150～180メートルに潜る前に肺が過呼吸になり、3～4回素早く呼吸した。 この深い潜水がその日の最初の潜水であったときでさえ、彼は過呼吸を起こしていたため、彼は実際に自分がどこに送られるかを知っており、彼の行動は前の潜水中のエネルギーの消費とは無関係であったと主張することができます。 イルカが水面に留まりながら肺に空気を溜めなければならないとき、どれくらいの間呼吸をしないように命令されるか事前に知ることができなかったため、過呼吸にはならなかった。

タフィーは合計 370 回の深海ダイビングを完了しました。 制御装置が吊り下げられたケーブルの全長は300メートルで、イルカはこの深さに到達し、3分45秒で戻ってきた。 1回のレッスン（60分）中に、彼は3〜5分間隔で深さ200〜300メートルまで9回潜った。 地表に残っている間、タフィーは平均 4 分間肺に空気を保持していました。 記録遅延時間は4分45秒*でした。

* (同様のトレーニングコースを受けたペグさんは、6分間でも息を止めることができた。 自動)

タフィーが吐き出した混合ガスを実験室で分析したところ、ショランダーの仮説が完全に裏付けられた。 彼らはそれを示しました 最大の数タフィーは、浅い深さをあるダイバーから別のダイバーに移動する間に酸素を消費します。 この運動の後にイルカが吐き出した混合物には、通常の大気中の通常の酸素含有量のわずか 2% しか含まれていませんでした。これは人間がずっと前に意識を失っていたであろうレベルです。 タフィーは地表に横たわって呼吸をしていなかったので、体内で利用できる酸素の消費量が減っていました。 しかし、イルカは深海潜水中に酸素消費量が最も少なかった。 呼気混合物中の二酸化炭素濃度の最大値は水面で息を止めた後に観察され、最小値は深海に潜った後に観察されましたが、それには動物にはるかに多大な労力を費やす必要がありました。

得られたデータは、90メートルより深く潜ると、イルカの肺に蓄えられた酸素が非常にゆっくりと血液中に拡散することを示唆している。 おそらく窒素でも同じことが起こります。 これは、ショランダーの指摘が正しいことを意味します。タフィーは、深海からの急速な上昇中にではなく、比較的浅い深さに長期間滞在した後に減圧損傷の危険にさらされたのです。

ダイバーは、水深 20 メートルでもタフィーの胸への圧力の影響を観察しました。 水深300メートルでイルカがどのように見えるかを確認するために、サムは制御装置に水中カメラを取り付け、タフィーはブザーが鳴った瞬間の自分の写真を撮りました。 この写真は、イルカの胸が、動物に損傷を与えることなく、体積を大幅に減少させる能力を持っていることを明確に示しています。

よくあることですが、行われた実験では疑問の答えは得られず、むしろ新たな疑問が生じました。 サムが記録したような低レベルの酸素供給でタフィーがどのようにして活動できたのかは不明である。 リッジウェイ氏の計算によると、貯蔵された酸素は心臓の活動を維持するのにかろうじて十分だった。 しかし、無酸素モードでの脳の動作は想像も不可能であるため、脳はどのように対処したのでしょうか? それでも、タフィーの行動には酸素欠乏の兆候は見られませんでした*。

* (タフィーを使った実験は、S.H.リッジウェイ、B.L.スクロンズ、ジョン・カンウィッシャーによる論文「ハンドウイルカの呼吸と深海ダイビング」に記載されています（サイエンス・マガジン、166巻、1651-1654ページ、1969年を参照）。)

アシカは命令に従って水深230メートルまで、ゴンドウクジラは500メートルまで潜水できるように訓練することができましたが、タフィーと同様、これが限界であるとは言えません。 また、ゴンドウクジラが自ら進んで610mまで潜水する様子も目撃されました。

このようにして、私たちの専門家の働きを通じて、海洋哺乳類がどれくらいの深さまで潜ることができるのか、そしてどのくらいの時間水中に留まることができるのかについての知識が補充されてきました。 そして今、私たちは訓練されたクジラ類と鰭脚類が人間に出産できると言う権利を持っています 科学情報外海の深さ500メートルから。 また、当社が知るどの方法でも取得できない情報。


2013 年はロシアにおいて環境保護の年と宣言されました。私たちの国には動物の保護と保護に関連した日付がたくさんありますが、 フローラ、水、土、空気、そして人間。 年間の個別のイベントや祝日については、「エコロジーページ」で説明します。 幅広い読者、教師、教育者を対象としています。

1986 年から祝われており、クジラの日とも呼ばれています。 この日はクジラだけでなく、海や海に住むすべての海洋哺乳類やその他の生き物を守る日とされています。 この日、200年にわたる容赦ない絶滅を経て、国際捕鯨委員会は捕鯨の禁止を導入した。 この法律は現在も施行されており、捕鯨と鯨肉の取引が世界中で禁止されることを意味する。 商業捕鯨が禁止された後、一部のクジラ種の数は回復し始めた。 現在、先住民族のニーズを満たすためにのみ許可されている先住民族の捕鯨と、国内でのクジラの除去のみが許可されています。 科学的目的。 海洋哺乳類の多くは絶滅の危機に瀕しており、レッドブックに記載されています。 ロシア連邦そして 国際連合自然保護。
なぜそう呼ばれるのでしょうか？
これらの海の住人は真の哺乳類です。彼らは 4 つの部屋からなる心臓を持っています。 彼らは温血です。 メスは生きた子を産み、乳を与えます。 肌に毛がある。
哺乳類は水中で生きることができますが、他の魚のようにエラではなく肺で呼吸します。 このことから、哺乳類は水中に長時間留まることはできないことが分かります。 彼らは血液中の空気の供給を補充するために常に浮上する必要があります。 信じられている 海洋哺乳類かつては地球の表面に住んでいた。 いくつかの 海の生き物たち水中でも陸上でも生きられます。
海洋哺乳類とは何ですか?
クジラ類を注文します。これには以下が含まれます。 クジラ、イルカ、イルカ。 セイレン部隊も含めて ジュゴンとマナティー。 肉食動物の目の代表者には、以下が含まれます。 カワウソとラッコ。鰭脚類を含む シールと アシカ .
哺乳類はどのくらいの期間、呼吸をせずにいられるのでしょうか?
海洋哺乳類は水中でも生きられる 異なる量時間。 たとえば、クジラは水中で 2 ～ 40 分間呼吸をせずに過ごすことができます。 マッコウクジラは水中で最長1時間半呼吸できません。 アザラシは15分間水中に留まり、最大150メートルの深さまで潜ります。北極ウェデルアザラシは最大600メートルの深さまで70分間潜ります。
海洋哺乳類は何を食べますか?
海洋哺乳類は、陸上哺乳類と同様、捕食者であり草食動物です。 たとえば、セイレンは海洋哺乳類の中で唯一の菜食主義者であり、クジラとイルカは捕食者です。 草食哺乳類はさまざまな藻類を餌としますが、捕食者は魚、甲殻類、軟体動物、小型アザラシなどの動物性餌を必要とします。
最大の海洋哺乳類は何ですか?
最大の海洋哺乳類はシロナガスクジラです。 その大きさからギネスブックに登録されています。 巨人の平均的な長さは25メートルです。 そして平均重量は100トンです。 クジラはその恐ろしい外見にもかかわらず、魚とプランクトンだけを食べるため、人間にとって危険ではありません。
最も危険な海洋哺乳類は何ですか?
最も危険な海洋哺乳類はシャチです。 人間を襲わないとはいえ、依然として恐るべき捕食者です。 クジラでさえ彼女を恐れています。 シャチがクジラキラーと呼ばれるのは当然のことです。 クジラに加えて、彼女はイルカ、アシカ、アザラシ、オットセイ、およびその子牛を狩ることができます。 沿岸の狭い水路を泳いで泳ぐヘラジカやシカをシャチが襲う事例もある。
どの海洋哺乳類が最も友好的ですか?
人間にとって最も友好的な海洋哺乳類はイルカです。 難破した人々をイルカが救った例は数多く知られています。 イルカは決して人を襲うことはありません。 イルカは非常に賢く、科学者たちはイルカの脳が人間の脳よりもさらに発達していることを発見しました。 イルカは小児疾患の治療に使用されています。 この素晴らしい動物に感謝した男性は、彼を記念碑に不滅の名を残しました。
このような 興味深い生き物海洋哺乳類です。 彼らは雄大で素晴らしいです。 彼らはサイズが大きく、互いに通信することができます。 彼らのもう一つの特徴は、平和で家族として生活し、グループのメンバーを思いやり、愛情を持って生活していることです。

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このテーマに関するこの文献およびその他の文献は、その名を冠した中央銀行の定期刊行物部門、郷土史部門、および方法論部門で見つけることができます。 A.N. ジリヤノワ（スヴェルドロフ通り、57）。

世界の海には驚くべき生き物がたくさんいて、それぞれがユニークな特徴を持っています。 水中の住民の中には真の記録保持者もいます。今日私たちが話すのは彼らについてです。

最も騒々しい

シロナガスクジラは最も騒々しい海洋動物であると考えられており、最大 188 dB の低周波音を発します。これはジェット エンジンよりも 48 dB 大きく、人間の耳に苦痛となる音の閾値を 68 dB 上回ります。 通常、シロナガスクジラは 10 ～ 30 秒続く音を発し、科学者によれば、これが交尾の相手を引き寄せようとする方法であるとのことです。

クリックザリガニがさらに大きな音を出すことを知っている人はほとんどいません。 コメツキムシは餌の接近を感知すると、爪を素早く閉じてキャビテーション泡を発生させ、218 dB の騒音を発生させます。 これらの動物のコロニーは、その音は最大 800 km まで伝わるため、ソナー システムを混乱させるほどの騒音を発生する可能性があります。 幸いなことに、一度に最大 2 分間「歌う」ことができるシロナガスクジラとは異なり、クリックザリガニの騒音効果はわずか 1 ミリ秒しか持続しません。

最深

クベロフクジラはマッコウクジラの潜水深さの記録を破った。 この種のクジラは、肺が収縮できる柔軟な肋骨のおかげで、水深約 3,000 メートルまで到達できます。 アカボウクジラとマッコウクジラは、脳や他の重要な器官への酸素を含んだ血液の流れを調節することもできます。

最大深度に永続的に生息する魚は、プエルトリコ海溝の底の海面下 8,300 メートルで発見された昆虫種 Abyssobrotula galatheae と考えられています。 もっと一般的 深海の住人ポルトガルのメジロザメが考えられています。 彼らは深さ3675メートルまでの場所に住んでいます。 完全な欠席日光。

最も古い

この年齢記録は、科学者たちがアイスランド沖で発見した海洋金星のものです。 残念なことに、科学者たちはその年齢を認識する前にこの動物を殺してしまいました。 この軟体動物は、507年前に誕生した中国王朝の統治時代にちなんで「明」と名付けられました。

2007 年にエスキモーによって殺されたホッキョククジラは、最古の海洋哺乳類として認識されています。 動物の体からは1880年に遡る銛が見つかった。 科学者らはこのクジラの年齢を130歳と推定している。 研究者らは、ホッキョククジラの代謝が環境条件に応じて遅いのではないかと示唆している。 氷水動物は200歳まで生きることができます。

最も遊牧民的

航行距離の記録はコククジラのもので、子クジラが生まれるメキシコの海岸からクジラ狩りが行われるアラスカまで毎年1万6千キロから2万キロメートルを泳ぐ。 海洋生物の個々の個体は、その種としては典型的ではない距離をカバーし、独自の記録を樹立することに成功しています。 2010年、ザトウクジラはマダガスカルからブラジルまで1万1千キロを泳ぎました。 そして、そのようなクジラの通常の移動経路は長さ8,000キロメートルに達しますが、彼らはほとんどの場合、東から西ではなく北から南に移動します。

最もロマンチックな

いくつかの種では アンコウ一夫一婦制には過激な意味合いがあります。 オスの魚は、一生にわたって一度だけメスに「付着」します。 メスは両方の個体に栄養を提供し、オスはメスが繁殖の準備ができたときに卵を受精させる役割を果たします。 メスを探すことはアンコウにとって生きる意味であり、彼女なしではアンコウはただ死んでしまうだけです。

「ヴィーナスバスケット」の海綿体内に生息するエビの間にも、強制的な一夫一婦制が存在する。 エビは一生を海綿内の限られた空間で過ごし、海綿は掃除と引き換えに、生息者に食べ物と繁殖のための安全な場所を提供します。 日本では、この種のスポンジは生涯にわたる忠誠の象徴として新婚夫婦に贈られます。

水中に生息する哺乳類は、陸上に生息する哺乳類よりも体の大きさに対する肺容積の比率が大きくありませんが、発達した動物であるため、息を止めて長時間水中に潜ることができます。 代替メカニズム吸入される酸素の量が増加します。 この記事では、これらのメカニズムのいくつかを検討します。

陸上で潜る仲間とは異なり、アザラシ、アシカ、クジラは、食べ物を探したり、捕食者から逃げるなどの実際的な理由で、息を止めながら潜ります。 陸上に住む動物の場合と同様、これらの潜水には特定の適応を必要とする生理学的変化が伴います。

この適応の程度は、最も熟練した人間のフリーダイバーで観察されたものよりも大きい。 この適応能力の向上は、そのような哺乳類が行う潜水の深さと潜水時間の部分的な説明を提供します。 たとえば、ノーリミット競技の現在の記録である 163 メートルは、バンドウスイマーが潜る深さと比較すると比較的浅い深さです。 潜水の時間と深さを記録する手段と音響トランシーバーの使用により、これらのクジラの潜水を最大1,450メートルの深さまで追跡することが可能になりました。 比較すると、キタゾウアザラシは最大 1,500 メートルの深さまで潜りますが、このような深さまで潜ることはこれらの動物にとって標準ではないことに注意する必要があります。

おそらく最も効果的な生理学的「装置」は、他のどの種よりも長く潜水することができる哺乳類であるニュージーランドアシカが持っており、通常は深さ 120 メートル (記録された最大深さは 474 メートル) まで潜り、簡単に水深に留まることができます。この深さを5分間続けます。 他の海洋哺乳類でも同様の深さと潜水時間が可能ですが、これらの動物が他の海洋哺乳類と異なるのは、ほぼ継続的に水中に潜るその潜水方法です。 フリーダイバーにとって興味深いのは、このアシカが行った潜水のほぼ半数が、理論上の有酸素潜水閾値 (ATD、下記参照) を超えているという事実です。

有酸素ダイビング閾値の計算

理論的には、フリーダイバーが全肺容積 (FLC) でダイビングを開始した場合、理論上の最大深度は、残肺容積 (RLV) に対する FLC の比によって計算できます。 これらの計算に基づいて、FLOOR 9.6 L、TOL 2.2 L のダイバーである Pipin Ferreras が到達できる最大の「理論深度」または「停止点」を予測することができます。 ボイル・マリオットの法則を適用すると、フェレーラスの安全な圧縮閾値は約 4.4 気圧 (絶対圧力で) であり、これは深さ 34 メートルに相当すると確立できます。 幸いなことに、スポーツのフリーダイビングでは、アスリートは物理法則にほとんど注意を払わないため、フェレーラスは理論上の最大深度よりも 128 メートル深く潜りました。 フリーダイバーやアザラシがこれらの法律を回避できるダイビングメカニズムが存在することは明らかです。

理論上の深さのしきい値を計算したいフリーダイバーのために、次の式があります (実用のみ)。

年齢、身長、体重に応じた肺の残存量（RV）の評価。

フリーダイビングでは、TCO はフリーダイバーが胸部圧迫の問題を経験せずに到達できる深さに影響します。 通常、水面での FLOOR と TOL の比によって、アスリートが胸部圧迫を経験しない最大潜水深さが決まります。 OOL を設定する 1 つの方法は、次の計算を実行することです。

OOL の計算式

変数: 年齢 (歳)、身長 (cm)、体重 (kg)。
標準体重 - 男性:
TOL (l) = (0.022 x 年齢) + (0.0198 x 身長) – (0.015 x 体重) – 1.54
標準体重 - 女性:
GOL (l) = (0.007 x 年齢) + (0.0268 x 身長) – 3.42

「アニマルダイバー」がダイビングのエネルギー需要と限られた酸素供給量の維持の間の矛盾を解決するメカニズムは、陸上のフリーダイバーが遭遇するメカニズムと似ており、完全には理解されていません。 しかし、私たちの海洋生物には、自由に使える生理学的利点があることは確かです。

例えば、 最長時間アザラシは嫌気性モードで行動できるため、アザラシの潜水能力は酸素を保持する能力だけで決まるわけではありません。 ただし、好気性代謝は嫌気性代謝よりもはるかに効率的であるため、好まれます。 代謝率を下げると、アザラシはダイビング中に好気呼吸を維持できる時間を増やすことができ、これにより、蓄えられた酸素をより経済的に使い切ることができます。 さらに、選択的な組織灌流により、アザラシは酸素供給の持続時間を延ばすことができます。 アザラシやその他の潜水動物が浮上して酸素を吸入するか、嫌気呼吸に切り替える必要がある瞬間を APN と呼びます。 血液中の乳酸塩のレベルは、APNに達した後、安静時値を超えて増加し始め、筋肉に灼熱感を引き起こします。

では、アザラシは嫌気的にどのように機能するのでしょうか? 人間の組織とは異なり、アザラシの組織は窒息の 3 つの要因にはるかに容易に耐えます。酸素欠乏、 上級二酸化炭素と低いpH。 酸素欠乏は好気呼吸中の酸素消費によって引き起こされ、二酸化炭素は筋肉からの老廃物であり、低pHは嫌気呼吸中に放出される乳酸の結果です。 これら 3 つの要因に容易に耐えられる能力により、シールは酸素供給が枯渇した後も嫌気モードで動作することができます。

長時間潜水すると通常、アザラシは ALP を超えて嫌気呼吸に頼ることになります。 これは血液を採取することによって実験的に証明されました。血液中の乳酸塩レベルの上昇は、アザラシが嫌気呼吸を行っていることを示していました。 シール用途 違う方法無酸素ダイビング中に蓄積する残留乳酸を除去するためのダイビング。 たとえば、ウェッデルアザラシの潜水回復時間は、水中で過ごした時間の長さに応じて異なります。 数回の長い潜水（それぞれ約 20 分）の後、これらのアザラシは一連の短い有酸素潜水を実行し、血液から蓄積した乳酸塩を徐々に除去します。

アザラシ、アシカ、クジラが酸素を貯蔵するために使用するもう 1 つの戦略は、エネルギー効率を達成することです。 ご想像のとおり、潜水の深さ、したがって移動距離は、海洋哺乳類が酸素を節約する主な方法である滑空に利用できる時間に影響します。 潜水中にスムーズに滑空するのに費やされる時間は、潜水深度に応じて非直線的に大幅に増加し、酸素使用量の点で大幅なエネルギーの節約につながります。

アザラシが使用するもう 1 つのメカニズムは、酸素を蓄える方法です。 アザラシは酸素を貯蔵するために肺を使いません。 グラフからわかるように、ダイビング中、アザラシの肺内の酸素は人間の肺よりも大幅に少なくなります。 潜水中、アザラシは浮上時に減圧症になる重大な危険性があるため、肺に酸素を蓄えることができません。

グラフ: 酸素貯蔵量の位置

紫はアザラシ、ライラックは人です。

では、アザラシはどのようにして酸素を蓄えるのでしょうか？ 答えは血液と組織にあります。

アザラシの血液は、部分的にはアザラシの血液量が多いこと、部分的にはヘマトクリット（ヘモグロビン濃度）が高いことにより、人間の血液よりも酸素を運ぶ能力が優れています。 アザラシの体内にはより多くの血液が存在するため、より多くの赤血球（赤血球）が含まれています。 赤血球が増えると、赤血球に含まれる酸素を運ぶ血液色素であるヘモグロビンのレベルが高くなります。 ただし、アザラシの赤血球は赤血球よりも水分含有量が低いです。 陸上哺乳類したがって、細胞レベルでも、この動物はより多くの酸素を蓄えるように設計されており、これがヘマトクリット値が高いことを説明しています。 もちろん、血液中の赤血球の含有量には限界があります。なぜなら、ご存知のように、赤血球が多すぎると、血液が濃くなりすぎて正常な心臓機能が得られなくなるからです。 しかし、海洋哺乳類は、次の方法に頼ることでこの制限を回避します。 追加のメソッド後で使用するために酸素を貯蔵します。

これらの方法の 1 つは、ミオグロビン、つまり酸素を結合する筋肉に含まれる化合物の使用です。 実際、アザラシの筋肉にはミオグロビンが非常に集中しているため、顕微鏡で見るとほぼ黒く見えます。 人間にもミオグロビンはありますが、フリーダイバーにとって残念なことに、その酸素貯蔵能力はアザラシの酸素貯蔵能力よりはるかに小さいです。

種類/ミオグロビン(g/100g)
キタオットセイ - 3.5
マッコウクジラ - 5.0
ウェッデルシール - 5.4
ストライプシール - 8.1

とりわけ、海洋哺乳類は人間にはできない酸素を体組織に貯蔵することができ、より多くの酸素を貯蔵する能力を与えています。 これは特に脾臓に当てはまります。 脾臓に酸素を貯蔵するメカニズムは人間のそれと似ていますが、海洋哺乳類の脾臓の酸素容量は人間よりもはるかに大きいです。

海洋哺乳類は、一生の全部またはかなりの部分を海洋環境で過ごす水生および半水生哺乳類の集団です。 このカテゴリーには、シレニア類、クジラ目、鰭足類、アザラシ、オオアザラシ、セイウチなど、さまざまな系統的な哺乳類グループの代表者が含まれています。 これらの動物に加えて、海洋哺乳類には、イタチ科の単一の代表者（ラッコとラッコ）およびクマ（ シロクマ）。 海洋哺乳類には合計約 128 種が含まれており、哺乳類の総数の 2.7% に相当します。

海洋哺乳類は、進化発達の特定の段階でその生活を海水の要素と二次的に結びつけた陸上動物の子孫である動物です。 セイレンとクジラ類は有蹄動物の祖先の子孫であり、鰭脚類、ラッコ、ホッキョクグマは古代のイヌ科動物に由来します。

人類が地球上に現れるずっと前に、海と海洋は海洋哺乳類であるクジラ類と鰭脚類によって開発されました。 古生物学者の発見により、2,600万年前のクジラの存在が確認されました。 新生代。 進化の過程で、海洋哺乳類の種構成は大きな変化を遂げてきました。 時代は変わりました、そしてそれに伴い 存在条件、いくつかの種は絶滅しましたが、他の種は逆に適応して数を増やすことができました。

海や海洋に生息する哺乳類の種は、ライフスタイルと外観の両方において非常に興味深く、多様です。 主な代表者を見てみましょう。

1. クジラ。 これらには、ホッキョククジラ、マッコウクジラ、アカボウクジラ、ミンククジラなどのさまざまな種が含まれます。

2.シャチ。 クジラに非常に近い動物であり、海と海洋空間を破壊する危険な存在です。

3. イルカ. 他の種類：ハンドウイルカ、クチバシイルカ、ショートヘッド、イルカ、シロイルカなど。

4. シール。 アザラシ属の動物で、最も一般的なのはワモンアザラシです。

5. シール。 これらには、ミノカサゴ、ゴマフアザラシ、ミミアザラシ、ホンモノアザラシ、アゴヒゲアザラシなど、いくつかの種類が含まれます。

6. ゾウアザラシ 北部と南部の2種類。

7. アシカ.

8. 海牛 - 今日、人間によってほぼ絶滅された海洋哺乳類。

9.セイウチ.

10. ネイビーシールズ.

のように 陸上種、海洋動物にも、哺乳類として分類できる独特の特徴があります。 哺乳類に分類される動物は何ですか? このクラスのすべての代表者と同様に、海洋哺乳類と海洋哺乳類は、特別な乳腺を通じて子孫に牛乳を与えることを特徴としています。 これらの動物は、自らの体内で子孫を産み（胎児の発育）、胎生の過程を通じて繁殖します。 これらは変温動物（恒温動物）であり、汗腺と厚い汗腺を持っています。 皮下脂肪グリコーゲン。 呼吸を可能にするために利用可能な横隔膜があります。 これらの装置により、上記の動物すべてを海洋哺乳類および海洋哺乳類として自信を持って分類することが可能になります。

アシカ

ひれ足類

これ 大きな動物、紡錘形の体、短い首、足ひれになった手足を持っています。 彼らはほとんどの時間を水中で過ごし、繁殖または短期間の休息のためだけに上陸します。 約30種が知られており、その中にはタテゴトアザラシ、オットセイなどが含まれます。

タテゴトアザラシ- これは耳のない鰭脚類の動物で、後足ひれは短く、後ろに伸びており、陸上での移動には使用されません。 彼らは陸上を這い、前足ひれで表面をかき集めます。 大人のアザラシは毛が薄く、アンダーコートがありません。 まだ泳ぐことができない幼体は毛が厚く、通常は白色です。

タテゴトアザラシは北極海に生息する動物です。 アザラシは一年のほとんどを外海で過ごし、魚、貝、甲殻類を食べます。 冬には、アザラシの群れが海岸にやって来て、広くて平らな氷原に出ます。 ここでメスは目の見える大きな子牛を1頭出産します。 アザラシの赤ちゃんは白い肌と厚い毛皮で霜から身を守り、雪の中では姿が見えません。 春の始まりとともに、群れは北へ移動します。 アザラシは皮と脂肪を目的に狩猟されます。

オットセイそれは持っています 耳後部足ひれは移動に使用されます。 陸上では、後ろ足ひれが体の下で曲がり、その後まっすぐになります - 猫はジャンプします。

オットセイは極東の海に生息しています。 その体は厚い毛皮で覆われており、その下毛は密で防水性があります。 夏の初めに、アザラシが繁殖のために大きな群れで島の海岸にやって来ます。 メスは黒い毛で覆われた子を1頭出産します。 秋、子供たちが成長して泳ぎを覚えると、アザラシは春まで島を離れます。 アザラシには貴重な毛皮があります。

セイウチ- すべての鰭脚類の中で最大で、体長は最大4メートル、体重は最大2,000キログラムです。 セイウチには裸の皮膚があり、毛がありません。 上顎から垂直に垂れ下がった長さ40～70センチの巨大な牙が特徴。 セイウチはそれらを使って底をあさり、そこから軟体動物、ザリガニ、ワームなどのさまざまな大型無脊椎動物を取り出します。 食事をした後、彼らは岸辺でしっかりと集まって寝るのが好きです。 陸上を移動するときは、後ろ足は体の下に押し込まれますが、質量が大きいため、水から遠く離れません。 彼らは北の海に住んでいます。

クジラ目

これらは完全に水生の哺乳類であり、陸上に上がることはありません。 彼らは尾びれと足ひれに改造された一対の前肢を使って泳ぎます。 後肢はありませんが、骨盤の位置にある 2 つの小さな骨から、クジラ目の祖先にも後肢があったと判断できます。 クジラ目の子牛は完全に形成されて生まれ、すぐに母親に従うことができます。

シロナガスクジラ- 現生最大の哺乳類。 一部の標本は長さ30メートル、質量150トンに達し、これは少なくともゾウ40頭分の質量に相当します。 シロナガスクジラは歯のないクジラです。 歯はなく、小さな水生動物、主に甲殻類を食べます。 縁飾りが付いた多数の弾性角質プレートが動物の上顎、クジラの骨からぶら下がっています。 巨大な文字を入力する 口腔クジラは水を口板でろ過し、付着した甲殻類を飲み込みます。 1日あたり シロナガスクジラ 2～4トンの餌を食べる。 歯の代わりにヒゲを持つクジラは、ヒゲクジラまたは歯なしクジラに分類されます。 そのうち11種が知られています。

他のグループは ハクジラ多数の歯を持ち、最大240本の歯を持つものもあります。 彼らの歯はすべて同じ円錐形で、獲物を捕らえるためにのみ機能します。 ハクジラにはイルカやマッコウクジラが含まれます。

イルカ- 比較的小さい（長さ1.5〜3 m）クジラ目で、口先がくちばしのように細長くなります。 ほとんどは背びれを持っています。 全部で50種類あります。 イルカは超音波を使って獲物を見つけます。 水中ではカチカチ音や断続的な甲高い笛の音を出し、物体から反射したエコーが聴覚器官で拾われます。

イルカは互いに音声信号を交換することができ、そのおかげでイルカは魚の群れを発見したところにすぐに集まります。 1頭のイルカに不幸が起こっても、他のイルカは警報信号を聞くとすぐに助けに来ます。 イルカの脳は複雑な構造をしており、 大脳半球多くの畳み込み。 飼育下では、イルカはすぐに飼い慣らされ、訓練が容易になります。 イルカ漁は禁止されています。

体長2.5メートル以下のマイルカは、北海と極東の海、バルト海と黒海に生息しています。 スレンダーボディ上面は黒、腹部と側面は白です。 白い側の細長い顎には、同じ円錐形の歯が150本以上あります。 イルカはそれらを使って魚を掴んで保持し、丸飲みします。

マッコウクジラ- 大きなハクジラ。 オスの体長は最大21メートル、メスは最大13メートル、体重は最大80トンで、マッコウクジラは体長の1/3にもなる巨大な頭を持っています。 彼の好物は大型の頭足類で、深さ 2,000 メートルまで潜り、水中に最長 1 時間半滞在することができます。

海洋哺乳類はさまざまな時間水中に滞在できます。 たとえば、クジラは水中で 2 ～ 40 分間呼吸をせずに過ごすことができます。 マッコウクジラは水中で最長1時間半呼吸できません。 哺乳類が水中にどれだけ長く滞在できるかは、肺の容積に影響されます。 また 重要な役割筋肉内の特別な物質であるミオグロビンの含有量に役割を果たします。

海洋哺乳類は、陸上哺乳類と同様、捕食者であり草食動物です。 たとえば、マナティーは草食哺乳類ですが、イルカやシャチは肉食動物です。 草食哺乳類はさまざまな藻類を食べますが、捕食者は魚、甲殻類、軟体動物などの動物性食品を必要とします。

ごくありふれた海洋哺乳類の中で、これはラルガアザラシで、海岸沖に住んで魚を狩り、そのために海岸からかなりの距離を泳ぎます。 狩りが終わると岸に戻って子供たちに餌をあげ、自分自身も休みます。 ラルガアザラシは灰色です。 茶色の斑点。 それがその名前が付けられた理由です。 ラルガアザラシは、数百から数千の個体が生息する集落全体を形成することがあります。

最大海洋哺乳類 - シロナガスクジラ。 その大きさからギネスブックに登録されています。 巨人の平均的な長さは25メートルです。 そして平均重量は100トンです。 このような印象的な大きさは、海洋動物だけでなく、哺乳類一般の中でも区別されます。 クジラはその恐ろしい外見にもかかわらず、魚とプランクトンだけを食べるため、人間にとって危険ではありません。

最も危険な海洋哺乳類- これ 。 人間を襲わないとはいえ、依然として恐るべき捕食者です。 クジラでさえ彼女を恐れています。 シャチがクジラキラーと呼ばれるのは当然のことです。 クジラに加えて、彼女はイルカ、アシカ、アザラシ、オットセイ、およびその子牛を狩ることができます。 沿岸の狭い水路を泳いで泳ぐヘラジカやシカをシャチが襲う事例もある。

シャチがアザラシを狩るとき、彼らは待ち伏せします。 この場合、オスだけが狩りをし、残りのシャチは遠くで待ちます。 アザラシやペンギンが流氷の上を泳いでいると、シャチは流氷の下に潜って流氷にぶつかります。 被害者は打撃を受けて水に落ちた。 大型のクジラを攻撃するのは主にオスです。 彼らは団結して獲物を攻撃し、喉とヒレを噛みつきます。 シャチがマッコウクジラを攻撃するとき、彼らは深海に隠れる機会をマッコウクジラに与えません。 原則として、彼らはクジラを群れから引き離すか、赤ちゃんを母親から引き離そうとします。

マナティー

最もフレンドリーな人間にとって海洋哺乳類はイルカです。 イルカが難破船から人々を救った例は数多くあります。 イルカは人々のところまで泳ぎ、ヒレにしがみついたので、イルカは人々を最も近い岸まで連れて行きました。 イルカが人間を襲った例は知られていない。 子どもも大人も、平和を愛する動物たちが大好きです。 イルカ水族館では、イルカが水中でパフォーマンスする様子を観察できます。 ちなみに、イルカは非常に賢く、科学者たちはイルカの脳が人間の脳よりもさらに発達していることを発見しました。

シャチは 最速の海洋哺乳類。 時速55.5キロメートルまで加速できる。 このような記録は1958年に東太平洋で記録された。 シャチは世界中の海洋に分布しています。 海岸近くや外海で見られます。 シャチが入るのは東シベリア海、黒海、ラプテフ海だけではありません。