Как морские млекопитающие избегают кессонной болезни? Новое исследование предлагает гипотезу и объясняет роль сонара в выбросах на берег

Глубоко ныряющие киты и другие морские млекопитающие могут страдать от кессонной болезни — того же болезненного и потенциально смертельного декомпрессионного расстройства, что и дайверы, всплывающие слишком быстро. Новое исследование предлагает гипотезу, как морские млекопитающие обычно избегают этой болезни и как могут стать её жертвой в стрессовых условиях.

Ключ — в необычной архитектуре лёгких китов, дельфинов и морских свиней (и, возможно, других ныряющих позвоночных, задерживающих дыхание), которая создаёт две различные лёгочные области под давлением на глубине. К такому выводу пришли исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) и Фонда Oceanografic в Испании. Их исследование было опубликовано 25 апреля 2018 года в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Когда млекопитающие, дышащие воздухом, ныряют на глубину с высоким давлением, их лёгкие сжимаются. Это спадает их альвеолы — крошечные мешочки на концах дыхательных путей, где происходит газообмен. Пузырьки азота накапливаются в кровотоке и тканях животных. Если они всплывают медленно, азот может вернуться в лёгкие и быть выдохнутым. Но при слишком быстром всплытии пузырьки азота не успевают диффундировать обратно в лёгкие. Под меньшим давлением на мелководье пузырьки азота расширяются в кровотоке и тканях, вызывая боль и повреждения.

В своём исследовании учёные сделали КТ-изображения умерших дельфина, тюленя и домашней свиньи, помещённых в гипербарическую камеру. Команда смогла увидеть, как архитектура лёгких морских млекопитающих создаёт две лёгочные области: одну, заполненную воздухом, и другую — спавшуюся. Исследователи полагают, что кровь в основном течёт через спавшуюся область лёгких. Это вызывает так называемый вентиляционно-перфузионный дисбаланс, который позволяет частично поглощать кислород и углекислый газ в кровотоке животного, сводя к минимуму или предотвращая обмен азота. Это возможно, потому что каждый газ имеет разную растворимость в крови. У наземной свиньи такой структурной адаптации не наблюдалось.

Этот механизм защищал бы китообразных от поглощения чрезмерного количества азота и, таким образом, минимизировал риск кессонной болезни.

Однако, как отмечают авторы, чрезмерный стресс, например, при воздействии антропогенного шума, может привести к сбою этой системы и усилить приток крови к заполненным воздухом областям. Это усилило бы газообмен, и содержание азота в крови и тканях возрастало бы по мере снижения давления во время всплытия.

Учёные когда-то считали, что ныряющие морские млекопитающие невосприимчивы к декомпрессионной болезни, но инцидент с выбросом на берег в 2002 году, связанный с учениями с применением военного сонара, показал, что у 14 китов, погибших после выброса на Канарских островах, в тканях были газовые пузыри — признак кессонной болезни. Исследователи говорят, что выводы работы могут подтвердить предыдущие предположения о роли декомпрессионной болезни в некоторых массовых выбросах китообразных, связанных с учениями с применением военного сонара.