Тюлени сохраняют тепло и влагу в Арктике благодаря более крупным и извилистым носовым ходам

Исследователи сообщают, что арктические тюлени имеют более извилистые носовые ходы, чем виды, обитающие в более мягких условиях. Эти структуры помогают тюленям эффективнее сохранять тепло и влагу при дыхании.

"Благодаря этой сложной структуре в их носовых полостях арктические тюлени теряют меньше тепла через носовой теплообмен, чем субтропические тюлени, при одинаковых условиях", — говорит физикохимик Синье Кьельструп из Норвежского университета естественных и технических наук.

Ключевой механизм: У большинства млекопитающих и птиц в носовых полостях есть сложные губчатые костные структуры — носовые раковины (maxilloturbinates). Они покрыты слизистой оболочкой с кровеносными сосудами, которые согревают и увлажняют вдыхаемый воздух, а также уменьшают потерю тепла и влаги на выдохе.

Сравнение видов: Учёные создали 3D-модели носовых полостей двух видов:

• Арктический тюлень — морской заяц (Erignathus barbatus), с губчатой и плотной структурой.
• Субтропический тюлень — средиземноморский тюлень-монах (Monachus monachus), с более открытой структурой.

Результаты моделирования:

Используя модели рассеяния энергии, исследователи сравнили эффективность тепло- и влагообмена при разных температурах:

• При −30°C субтропический тюлень терял за дыхательный цикл в 1.45 раза больше тепла и в 3.5 раза больше воды, чем арктический.
• При 10°C субтропический тюлень терял в 1.5 раза больше тепла и в 1.7 раза больше воды.

"Удивительно, что эти арктические тюлени сохраняют 94% воды при вдохе и выдохе", — отмечает Кьельструп.

Причина эффективности: Преимущество арктических тюленей связано с более сложной и плотной носовой полостью. Ключевую роль играет увеличенный периметр их носовых раковин, что ограничивает рассеивание энергии при низких температурах.

Будущие исследования: Учёные планируют изучить носовые структуры других видов (например, верблюдов) и использовать эти принципы для создания более эффективных теплообменников и систем вентиляции в технике.