Экология: биология взаимодействия. 5.27. (дополнение) Давление на глубине: претерпевание и преодоление

 

5.26. (дополнение) Факторы, влияющие на развитие организма

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 5. Аутэкология и основы средоведения

6.01. Экологический кризис современности

5.27. (дополнение) Давление на глубине: претерпевание и преодоление

Иногда воздействия среды столь суровы, что им практически невозможно сопротивляться. Например, это относится к давлению воды на большой глубине.

Мы живем под толстым слоем атмосферы и привыкли не обращать внимания на ее давление, составляющее примерно 1 кг на см2 поверхности (приблизительно 10 м водного столба). Но при погружении на глубину давление быстро растет. На глубине 10 м оно составляет уже 2 атмосферы (одна — давление воздуха, другая — давление десятиметрового столба воды). Наибольшая глубина океана превышает 11 км, и до самых своих больших глубин Мировой океан населен животными, включая рыб, ракообразных, моллюсков и иглокожих. Как вы можете вычислить, на этой глубине давление превышает 1 100 атмосфер, составляя более 11 тонн на квадратный сантиметр поверхности тела. Может ли живое существо выдержать такое давление?

Представьте себе, что вы опускаете на глубину пустую (то есть заполненную воздухом) жестяную банку. Внешнее давление в 1 100 атмосфер неминуемо сплющит эту банку, уменьшив ее объем в 1 100 раз. Изготовление батискафов (глубоководных аппаратов) позволяющих выдержать такое давление, представляет собой исключительную техническую задачу и требует значительной толщины стенок и иллюминаторов. А что произойдет, если на такую же глубину будет опущена такая же банка, но открытая или хотя бы имеющая отверстие? Ничего особенного! Вода под давлением заполнит банку, не изменив ее формы, ведь внешнее давление на ее стенки будет уравновешено внутренним. Глубоководные организмы противостоят давлению благодаря тому же механизму, что и открытые банки — не сопротивляясь его действию. Ткани населяющих нашу планету организмов имеют водную основу. Вода под давлением практически не сжимается. Внешнее давление на ткани глубоководных организмов уравновешивается внутренним, и потому они его не ощущают.

Можно ли считать, что в таком случае пребывание на большой глубине и на поверхности эквивалентны? Нет. При высоком давлении ускоряются химические реакции, и увеличивается растворимость газов в воде. «Вскипание» (образование пузырьков газа) при уменьшении давления ответственно не только за «игру» газированной воды в открываемой бутылке, но и за раздувание глубоководных рыб, поднятых сетями на поверхность и кессонную болезнь аквалангистов.

А можно ли противостоять чудовищному давлению на глубине? Как ни странно, в некоторой степени можно. И способен к этому кашалот — самый крупный из зубатых китов, приспособленный к охоте на глубоководных кальмаров. Самая примечательная черта внешнего облика кашалота — огромная голова. Она занимает до трети длины тела кашалота и сбоку кажется прямоугольной из-за расположенной над верхней челюстью емкости с восковидным веществом — спермацетом. Название этого вещества связано с тем, что в древности это вещество считали китовой спермой (и предполагали, что кашалот держит в голове огромный запас!). Кстати, именно из-за спермацета кашалотов усиленно истребляли — он является исключительно удачной основой для парфюмерии, обеспечивая фиксацию (стойкость) запахов дорогих духов. Его настоящее предназначение стало понятно совсем недавно.

У наземных четвероногих (включая человека) при нырянии могут возникать сложности из-за наличия воздуха в легких. Ведь прежде чем нырнуть, мы делаем хороший вдох. Наполненные воздухом легкие придают телу положительную плавучесть, которую приходится преодолевать при погружении. Но стоит только, интенсивно работая конечностями, опуститься поглубже, ситуация меняется. С учетом того, что давление десяти метров водного столба примерно соответствует давлению в одну атмосферу, на этой глубине внешнее давление удваивается, а объем легких уменьшается вдвое. Плавучесть тела становится отрицательной, и его тянет дальше на глубину — а тут как раз надо всплывать, преодолевая этот эффект.

Кашалот систематически ныряет на глубину более километра (зарегистрированный рекорд — 2 200 м, и нет никакой уверенности в том, что это предел его возможностей), чтобы охотиться там на гигантских кальмаров. Естественно, для этого необходимо иметь грудную клетку, выдерживающую более чем двухсоткратное уменьшение объема (при куда меньшем сжатии у человека или ребра начнут ломаться, или легкие начнут отделяться от своих оболочек). Но даже при такой «складной» грудной клетке кашалоту приходилось бы и нырять, и всплывать, преодолевая силы, связанные с неблагоприятной плавучестью. Приходилось бы, если бы он не использовал емкость со спермацетом. Это вещество переходит в жидкое состояние при температуре тела и затвердевает, существенно увеличивая свой объем, при небольшом понижении температуры. Перед тем как нырнуть, кашалот усиливает кровоснабжение емкости со спермацетом. Спермацет тает, голова кита уменьшается в объеме и начинает тянуть его на глубину. Кашалот ныряет. Когда наступает пора всплывать, он охлаждает спермацет (то ли ослабляя кровообращение, то ли набирая в ноздри «забортную» воду). Спермацет расширяется и увеличивает объем головы, преодолевая ужасающее внешнее давление. Головой вперед кашалот взмывает к поверхности, удерживая в челюстях слабеющего кальмара…

Для батискафов и подводных лодок изменение плавучести связано с расходом определенных веществ — сбрасыванием балласта, выпусканием керосина из подвесных баков, расходом сжатого воздуха на продувку емкостей. Аквалангист-ныряльщик надевает на себя избыточно тяжелый грузовой пояс (который при необходимости можно сбросить), и уравновешивает свою плавучесть благодаря компенсатору — емкости, в которую он может добавить воздух из баллонов для дыхания или «стравить» его. Кашалот же, изменяя плавучесть, тратит лишь энергию, полученную благодаря окислению пищи, пойманной на глубине, кислородом воздуха, который он черпает на поверхности. Можно ли не восхититься совершенству этого приспособления?

 

5.26. (дополнение) Факторы, влияющие на развитие организма

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 5. Аутэкология и основы средоведения

6.01. Экологический кризис современности

 

Комментарии

Данная публикация единственная попалась мне в ру_нете по этой, нужной мне теме. И скажу - удовлетворен что набрел именно на нее. Хотя неплохо бы развить данный вопрос. Для посетителей этого сайта скажу - актуально, рекомендую!!!!

Эта статья первая попалась мне в ру_нете по этой, нужной мне тематике. И скажу _ удовлетворен что нарвался именно на нее. Хотя неплохо бы развить этот вопрос. Для посетителей этого сайтика скажу - реальный, рекомендую!!!! А так же хочу сказать - всех с 8 Марта! Наши девушки - самые лучшие!