海豚世界自由潜水冠军

研究人员首次探索生理适应性，使得不同种类的海豚潜水能力相差近1000米。这项研究发表在生理学前沿的两项补充研究中，比较了不同狩猎深度的宽吻海豚的肺力学和代谢率。使用气体管理的理论估计，结果支持一个新的假设，即肺部结构和血流管理允许海豚在肺部接触氧气，同时阻止氮的吸收，从而避免了减压病。

在狭窄的沿海环境中，宽吻海豚种群通常位于陆地附近，在短距离和水深不到10米的浅水区潜水捕食。然而，有些人——比如这项研究中的百慕大人口——经常潜水深达400米，有时甚至深达1000米，并在水下停留13分钟，一口气寻找食物。

"一个物种怎么会有如此截然不同的生活方式？"这个问题启发了西班牙巴伦西亚nOceanogrfic基金会的Andreas Fahlman博士，他和他的国际团队领导了这两项研究。“我们想衡量导致这些巨大变化的差异。这使我们能够确定一个物种的生理变化程度，并了解压力因素对这些深潜海豚的威胁。”

潜过水的人都会知道减压病，也就是通常所说的“弯腰”。这种令人痛苦并可能危及生命的情况是由于它在潜水结束时浮出水面太快造成的。在潜水过程中血液和组织中形成的氮气泡迅速膨胀，在上升过程中没有足够的时间从体内自然扩散。

海豚在深海潜水时也会冒同样的风险。该团队测量了几只瓶颈海豚的肺部生理和能量消耗，它们对如何避免这些问题有着深入的了解。

在第一项研究中，作者将他们的结果与佛罗里达短寿命浅潜水宽吻海豚种群的现有数据进行了比较。深海海豚有更大的储氧能力，这使它们能够潜水更长时间。然而，作者发现浅水和深水潜水员的肺力学或代谢率没有差异。

“这是出乎意料的，因为过去的研究表明，压缩肺部是避免在深度吸收过多氮气而弯曲的主要适应措施，”法尔曼说。“浅水和深水潜水员的肺部没有差异，这表明海豚可能会使用其他方法来避免潜水相关的问题。”

这导致研究人员进行了第二项研究，他们估计了不同人群在浅水和深水潜水生活方式中如何管理气体交换。他们使用已知的物种特异性参数构建理论模型，以确定深潜海豚需要适应的适应深度，而不会受到负面健康影响。该模型表明，当已知参数与所需的氧气储存量相比较时，深潜海豚将超过其计算的潜水极限。

“研究结果表明，潜水人群需要保持较高的心率，不仅在水面间隔期间，而且在深潜之间的浅潜期间，以使氧气储存得到充分恢复，”法尔曼说。“在深度觅食潜水之间保持血液流动有助于减少在水面上的时间，增加恢复时间。另一方面，在深潜过程中，海豚需要引导血液流过肺部塌陷的区域，允许一些交换氧和碳，同时阻止氮交换。因此，海豚可能有一种方法来控制它们吸收氮的水平，从而防止弯曲。”

“这一假设提供了新的令人兴奋的研究机会，以了解哺乳动物如何在充满空气的肺中潜入极端呼吸，而没有人类经历的任何相关问题，”法尔曼说。“然而，我们的数据集有限，需要对其他深潜海豚种群进行进一步研究，以确定是否存在类似的深潜生理需求。”

这些出版物中提供的结果可能提供重要信息，以更好地了解海洋哺乳动物潜水的相关风险以及人类对其作为物种生存的影响。

环境变化可能会改变猎物的分布和可用性，导致海豚在正常深度范围之外寻找猎物。此外，人为的压力，如不断增加的海洋噪音、声纳暴露或渔网捕捉，都可能干扰正常的潜水条件。这可能会影响海豚在深潜后确保安全浮出水面的生理适应性，增加潜水相关问题(如减压病)的风险。

“如果我们能够更好地理解我们的影响如何影响这些物种，我们最终可能会改善这些海豚和所有海洋哺乳动物的保护，”法尔曼希望。

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