Vedci zistili, ako hady neustále dýchajú a zároveň zmenšujú korisť: NPR

Boa sa živí jaštericou v národnom parku Tijuca Forest v Rio de Janeiro v Brazílii.

Vitor Marigo / Aurora Photos/Getty Images/Aurora Open

skryť titulok

prepnúť titulok

Vitor Marigo / Aurora Photos/Getty Images/Aurora Open

Boa sa živí jaštericou v národnom parku Tijuca Forest v Rio de Janeiro v Brazílii.

Vitor Marigo / Aurora Photos/Getty Images/Aurora Open

Hady, ktoré sa zmenšujú a potom prehltnú väčšiu korisť, si vyvinuli spôsob, ako sa pri tom chrániť pred udusením.

Keď sú šupinaté cievky najbližšie k hadej hlave príliš zaneprázdnené na to, aby si udusili potravu, plaz môže jednoducho zmeniť svoj spôsob dýchania, aby mohol používať rebrá a svaly, ktoré mu bežia po celej dĺžke tela.

Toto je podľa nového Štúdium Joe použil nafúknutú manžetu na meranie krvného tlaku na znehybnenie rôznych častí tiel boa constrictorov, ako aj röntgenové snímky na sledovanie pohybu ich rebier. Vedci zistili, že hady sa môžu ľahko pohybovať pomocou rôznych sád rebier, ktoré ťahajú vzduch ako mech.

„Zdalo sa mi pozoruhodné, že mali takú dobrú kontrolu,“ hovoria autori štúdie. John Capano, ktorý študuje biomechaniku na Brown University. „Vidíme, že určité oblasti rebier sa aktivujú a ostatné oblasti sa úplne upokoja a nehýbu sa.“

Úloha s malou prilbou a manžetou na krvný tlak

Boa constrictors majú viac ako dvesto párov rebier tiahnucich sa po dĺžke ich tela a normálne dýchajú pomocou svalov na otáčanie svojich tuhých rebrových kostí a pumpovanie vzduchu dovnútra a von.

Rovnako ako zvyšok ich tela, aj hady majú dlhé pľúca a tiahnu sa po značnej časti dĺžky hada. Časť pľúc, ktorá je najbližšie k hlave, je miestom, kde dochádza k výmene plynov, pretože je bohatá na krvné cievy, zatiaľ čo časť pľúc bližšie k chvostu hada je ako prázdny vak.

Keď had uhryzne a uchváti korisť, predná časť jeho tela sa zvyčajne plne venuje potláčaniu potravy. Toto. A potom, keď had začne požívať väčšie zviera vzhľadom na jeho veľkosť, hrudný kôš musí byť široko roztiahnutý. „Je tu šanca, že už nebudú môcť hýbať rebrami, pretože už majú kapacitu,“ hovorí Capano.

Pred časom, keď pracoval v laboratóriu v Dillí Scott Boback Dickinson College v Capano a Bobac všimol si, že keď kŕmili hady, „vyzeralo to, akoby dýchali druhou stranou tela“, keď ste videli, že „len pohodlne visia na stole,“ spomína Capano.

Nebolo však jasné, či to predstavuje skutočnú zmenu v dýchaní hadov. Možno sa hady vždy pokúšali pohnúť jedným rebrom, aby dýchali, ale fyzické nároky spojené so stláčaním a prehĺtaním koristi bránili niektorým rebrám v tom, aby to dokázali?

„Bolo to ako na začiatku projektu, môžu ho ovládať?“ hovorí Capano.

In Journal of Experimental BiologyCapano a tím výskumníkov opísali, ako aplikovali manžety na meranie krvného tlaku na rôzne časti tela hadov, aby v podstate zastavili pohyb rebier. „Nasadili sme si hada ako malú prilbu, aby nám pomohol merať prúdenie vzduchu dovnútra a von, aby sme mohli zmerať, že dýcha,“ hovorí Capano. Tím použil röntgenové lúče na vizualizáciu pohybu kosti vo vnútri hada a tiež monitoroval nervové signály.

Keď hady nasadia manžetou na prednú časť, zvieratá s rebrami sa otočia späť k chvostu, aby mohli dýchať. „A ak odstránite manžety, prestanú sa pohybovať dozadu a posunú sa späť dopredu,“ hovorí Capano.

Pretože rebrá na vzdialenom konci hada sú zapojené iba vtedy, keď sa predná časť nemôže pohybovať, Capano hovorí, že sa zdá, že vakovitý segment pľúc v zadnej časti hada je v podstate mech na nasávanie vzduchu. Páči sa mi to. Časť pľúc pred hadom, kde dochádza k výmene plynov.

Kľúč k evolučnému úspechu?

„Veľmi presvedčivo ukazujú, že had má kontrolu nad tým, kam sa vinie s proboscis,“ hovorí pomyslel si Jake, výskumník, ktorý študuje biomechaniku zvierat na Virginia Tech University. „Toto je skutočne dôležitá, dôležitá štúdia, ktorá pomôže vysvetliť, prečo sú hady také úspešné.“

Koniec koncov, tisíce druhov hadov sa darí v prostrediach od pevniny po stromy, od oceánu až po vzduch. lietanie had). dlhé telo bez končatín Ukázalo sa, že je mimoriadne prispôsobivý, čiastočne preto, že hady si vyvinuli spôsoby zabíjania relatívne veľkých zvierat, čo im dáva viac možností na vykorisťovanie.

„Hady si vyvinuli zúženie, aby to dokázali, a preto si myslíme, že s tým musela byť nejaká inovácia dýchania,“ hovorí Elizabeth BrainerdVýskumník v oblasti biomechaniky na Brown University. „Ako sa zúženie vyvíjalo, určite to obmedzovalo schopnosť týchto zvierat používať rebrá v tejto oblasti na dýchanie. A tak, aby sa vyvinulo toto modulárne dýchanie, dýchanie sa presunulo na rebrá. Bol by tam tlak na pohyb.“ do inej časti.“

Brainerda už dlho fascinuje, ako sa medzi zvieratami líši mechanika pumpovania vzduchu do a z pľúc. „Dýchanie je niečo, na čo len zriedka myslíme, ale v skutočnosti je to biomechanický problém,“ hovorí.

A zatiaľ čo ľudia majú úplne odlišný dýchací systém ako hady, vrátane bránice a prsnej kosti, ktoré hady nemajú, Brainerd si nemôže nevšimnúť, že ľudia majú niečo iné. Existujú hadom podobné „plávajúce rebrá“, ktoré nemajú Nepripájaj sa k ničomu vpredu.

„Teraz ma skutočne zaujíma, či tieto plávajúce rebrá kontrolujeme oddelene a za akých okolností to robíme,“ hovorí Brainard.

READ  Webbov vesmírny teleskop zachytáva kedysi skryté prvky protohviezdy