Adattamenti All'immersione

[OrkaLoca]

Un uomo non allenato è in grado di trattenere il respiro per 1 - 1.5 minuti.

Un uomo allenato, un apneista dilettante, puo arrivare a 3 minuti.

Il record umano di apnea statica è di 8 minuti.

Un capodoglio puo rimanere in apnea, nuotando e cacciando...2 ORE.

Incredibile vero?

Ma come fanno i cetacei a rimanere in apnea così a lungo?

Anzitutto bisogna considerare cio che avviene quando un cetaceo si immerge. quali sono i problemi cui va incontro?

Primo problema: volume dell'aria.

Anzitutto scendendo in profondità la pressione aumenta e cio causa una considerevole diminuzione dei volumi d'aria. I gas respiratori si riducono, e quindi i polmoni si ripiegano su di se. per fare un esempio, se il polmone in superficie ha una capacità di 10litri, a 100mt di profondità avrà una capacità di solo mezzo litro.

Questa riduzione di volume potrebbe causare un collasso della gabbia toracica.

Per evitare cio i cetacei han delle modificazioni anatomiche.

Anzitutto le coste non sono saldamente legate allo sterno. Per lo piu sono libere, o legate allo sterno da cartilagini flessibili. Cio permette alla gabbia toracica di esser "morbidi" e di potersi adattare alla compressione degli organi in essa contenuti.

Sezondo problema: immagazzinare ossigeno.

Per poter stare molto in apnea bisogna poter immagazzinare abbastanza ossigeno.

Vi sono due molecole molto simili tra loro che servono a questo scopo: l'emoglobina del sangue contenuta nei globuli rossi (la conoscete tutti) e la mioglobina (molto simile all'emoglobina) contenuta nelle cellule muscolari.

I cetacei han tessuti muscolari estremamente dotati di mioglobina. Cio vuol dire che l'ossigeno che serve viene immagazzinato non tanto dal sangue quanto dai muscoli, ove verrà poi utilizzato.

I cetacei han i polmoni, in rapporto, piu piccoli di noi umani, ma son piu efficienti nel trarre ossigeno dall'aria in essi contenuti.

Terzo problema: usare bene l'ossigeno.

Se state facendo qualcosa di impegnativo come cacciare, e avete poco ossigeno, dovete cercare di usare al meglio cio che avete.

Ecco dunque che il sistema circolatorio del cetaceo è adattato. Durante una immersione si riduce considerevolmente l'apporto di sangue (e quindi ossigeno) agli organi che non sono indispensabili per cacciare. In questi organi (muscoli, fegato e reni) viene inoltre attivato un metabolismo anaerobio, cioè che non necessita di ossigeno.

Gli organi che necessitano assolutamente ossigeno (cuore, cervello, polmoni), per utilizzarlo al meglio riducono il loro metabolismo.

Inoltre il cuore batte piu lentamente (bradicardia), ad esempio una stenella in superficie ha 110 battiti al minuto, in immersione ne ha meno di 45.

L'organo essenziale che non deve mai risentire di una carenza di ossigeno è il cervello. Questo non manca mai di sangue perchè non viene irrorato come in tutti i mammiferi dalla carotide, ma da una rete mirabile di vasi a se stante. è quindi indiendente dal resto della circolazione.

Quarto problema: riemergere.

Chi di voi è subacqueo immaginer quale sia il problema principale dell'emersione. Per chi non è subacqueo tenterò una spiegazione facile.

Come ho detto prima, quando aumenta la pressione, in profondità, i gas si contraggono. Accade anche il contrario: quando diminuisce la profondità la pressione diminuisce e i gas si espandono.

Cio avviene sia per i gas contenutinei polmoni, che per i gas contenuti in forma di microscopiche bollicine nel sangue. Specialmente avviene per l'azoto.

Vi siete mai fatti la doccia aprendo velocemente una bottiglia di c.......a calda?

L'esplosione di bollicine è esattamente dovuta a un aumento di volume del gas della c.......a.

cio avviene anche nel sangue, se l'emersione è veloce. Le bollicine (che sono di AZOTO) si formano nelle articolazioni causando forti dolori, e nel sangue, causando a volte l'embolia.

I cetacei sono adattati per evitare questo inconveniente.

Quando scendono in profondità lo fanno a polmoni vuoti. il collasso dei polmoni riduce al minimo la quantità di azoto che passa nel sangue. Inoltre lo scambio di azoto tra polmoni e sangue è tanto veloce che questo durante l'emersione lascia il circolo sanguineo prima di formare le bollicine.

Ed ecco che il nostro cetaceo puo stare a cercar calamari anche 2 ore, senza aver troppi problemi.

Per ogni chiarimento, chiedete pure^_^

[kyky]

Sai che l'anno scorso, nel villaggio in cui ero in vacanza, ho conosciuto il campione(non so a che livello) che credo abbia partecipato anche alle olimpiadi, di apnea.

Si chiama Nicola.

Mi ha spiegato tutte le cose che hai detto tu, sono interessantissime.

[kyky]

Nicola Brischigiaro, ecco, ora mi è venuto il cognome

[BluAngel]

I delfini..come tutti i cetacei sono degli animali splendidi...ma vorrei sapere è vero che i delfini sono gli unici mammiferi,oltre agli esseri umani,a fare del sesso per puro piacere?é il loro strato di grasso è lo stesso che hanno le orche...o le balene?

[BluAngel]

Le orche sono delfini?

[OrkaLoca]

il sesso è una componente molto importante della vita dei delfini, e lo fanno per riprodursi, per rinsaldare le gerarchie di branco, e probabilmente anche per piacere.

non è vero che siano gli unici oltre all'uomo. Ad esempio vi sono i Bonobo, dei primati, che lo fanno spessissimo e per puro piacere anche.

Il loro motto è "fate l'amore non fate la guerra".

Cmq le orche sono DELFINIDI cioè appartengono alla famiglia dei delfinidae

[Mar Kino]

Ciao Orka!

Ma quante ne sai?

Posso aggiungere particolari e chiedere spiegazioni su questo argomento?

Non ho sentito pareri negativi, quindi parto... ;)

Primo problema: volume.

E una cosa poco risaputa, ma in immersione ai polmoni succede una cosa molto particolare: siccome il volume dell'aria si riduce, come dicevi giustamente tu, la caduta di pressione conseguente richiama sangue all'interno, prelevandolo dai distretti periferici e proteggendo il tessuto dai danni da compressione. Questo è stato chiamato blood shift, e penso proprio che succeda anche ai cetacei. Il vero problema, nelle immersioni profonde in apnea, non sono tanto i polmoni, che sono protetti da questo "meccanismo", ma le vie aeree, la cui struttura è rigida e non facile da proteggere dai collassi. Ed è per questo che piu avanti dirò che mi sembra MOLTO strano che i cetacei scendano a polmoni vuoti.

Nota: a 100 metri il pallone di 10 litri ne contiene poco meno di 1...

Secondo problema: ossigeno.

Che figata! Ma la mioglobina dei cetacei è uguale uguale alla nostra? Con le stesse caratteristiche di scambio gassoso?

Terzo problema: uso di O2.

Ad alte pressioni ambientali la bradicardia è un reperto normale anche negli umani, credo che la cosa abbia qualcosa a che fare con i barocettori centrali, ma non ne sono sicuro. Potendo respirare, avremmo anche un rallentamento della frequenza respiratoria... Ma qui non c'entra.

Il discorso della circolazione mi preoccupa un po, pero... La rete mirabile cerebrale è una cosa normale in certi animali, ma questo non vuol dire che il circolo cerebrale è indipendente da quello periferico "restante". Avrebbe bisogno di un altro cuore e di un altro paio di polmoni, o qualcosa del genere. Magari ho capito male io...

Quarto problema: riemersione.

Qua veniamo al discorso che avevo anticipato prima: se scendi a polmoni vuoti hai comunque un po di aria sia nel polmone che nelle vie aeree. Ma questa non basta certamente a riempire la trachea e i bronchi a pressioni elevate. E un cetaceo in caccia arriva a pressioni *abbastanza* elevate. Pero, come dici tu, scendendo a polmoni pieni si incorre in problemi di MDD.

Qua c'è un bel dilemma... Collasso della trachea o MDD?

In piu: quando un cetaceo risale, se inspirasse come prima cosa rischierebbe di "bere". Le balene si cacciavano in base ai "soffi" che facevano, (penso io) svuotando i polmoni. Non è cosi?

Spero saprai dipanare le nebbie in cui vagolo...

A presto

Posso chiederti un favorone? Mi racconteresti come sono fatte le vie aeree dei cetacei? Magari con un disegnino... Grazie!

CiaociaO!

Marco

[OrkaLoca]

inizio dal fondo...posso farti un disegno delle vie respiratorie dei cetacei, ma mi ci vorrà un poco di tempo....cmq arriverà

diciamo per stasera o domani ok?

problema 4 e 1: immersione e riemersione

Trachea e bronchi del delfino non si rompono perchè sono piu rigidi dei nostri. La cassa toracica invece è piu morbida.

Quando il delfino si immerge non solo il polmone diminuisce il suo volume, ma si "trascina dietro" tutte le coste che si ripiegano.

Si son fatti esperimenti in merito: si è calata una macchina fotografica a qualche centinaio di metri di profondità e s è mandato in immersione un tursiope addetsrato a colpire il target che stava davanti alla macchina. Tocando il target il delfino si scattava una foto. Son uscite belle immagini in cui si vede chiaramente la gabbia toracica dell'animale tutta "strizzata".

Per quanto riguarda il bel dubbio che hai posto, riguardo l'espirazione pre-immersione, questa serve a minimizzare l'aria presente nei polmoni, minimizzando quindi l'esposizione del sangue al gas atmosferico. in questo modo l'azoto, che è la causa della MDD non si puo solubilizzare nel sangue in quantità sufficente a causare in riemersione l'MDD. Inoltre, poichè un cetaceo è molto piu efficente nello scambiare azoto tra sangue-polmoni, anche se ci fossero alcune bollicine di azoto, verrebbero presto riemesse.

Minimizzare l'aria vuol anche dire poter far collassare gli alveoli, e quindi poter spingere l'aria rimasta nel polmone negli spazi non attivi per lo scambio dei gas. L'aria viene quindi "isolata".

Bronchioli, bronchi e trachea sono rinforzati da cartilagini e muscoli, proprio come dici tu, ma questo non è come pensi un punto di "debolezza" bensì di forza.

Quando il delfino riemerge soffia..ma cosa? quella poca aria che aveva mantenuto negli spazi morti del sistema respiratorio.

Problema 3: circolazione

Temo di essermi spiegata male.

Dicendo che il cervello viene irrorato da una rete mirabile, non intendo certo dire che sia totalmente autonomo e isolato.

In un cetaceo che fa lunghe immersioni la concentrazione di ossigeno nel sangue puo risultare ovviamente "ballerina". Il sistema di vascolarizzazione del cervello ha tra gli altri il compito di assicurare un apporto costante di ossigeno, e un livellamento della pressione sanguinea, uniformandola.

I due piu importanti sistemi arteriosi del cervello, nei cetacei non esistono. non ci sono arterie vertebrali, nè carotide.

e allora come fanno?

han queste reti mirabili che altro non sono che reti di arterie e arteriole che partono dall'aorta direttamente, si incanalano lungo le vertebre, formando molti collegamenti tra le arteriole, e arrivano a irrorare ampiamente il cervello.

Problema 2: mioglobina

la mioglobina è come la nostra, ma loro ne han di piu, e per questo accumulano ossigeno molto piu nei muscoli rispetto a noi.

Per esempio ecco le percentuali di ossigeno immagazzinate dai vari organi:

UOMO

Sangue 35% Polmone 51% Muscolo 14%

FOCA DI WEDDELL (si immerge a fondo e a lungo)

Sangue 64% Polmone 5% Muscolo 31%

Spero di aver soddisfatto le tue curiosità...in caso, basta chiedere^_^

[Mar Kino]

Quindi lo spruzzo è fatto pre immersione e non post emersione? Non l'avrei mai detto...

Ho ancora qualche perplessita, soprattutto riguardo la trachea...

Cioé, per quanto piu resistente della nostra resta sempre un punto di debolezza e un fattore limitante la profondita. Pensandoci, pero, dovrebbe essere fatta per resistere alle pressioni delle profondita che l'animale raggiunge per cacciare, e poco oltre. Quindi più l'animale è grosso, più la sua trachea è grossa e resistente e più profondo può arrivare. (e penso al capodoglio) Sto dicendo stupidate?

Per la rete mirabile... Avevo capito male io... Ma è interessante anche questo adattamento anatomico... Non è che avresti uno schema anche di questa cosa? Senza fretta, sono sempre qui...

Grazie!!!!!

Ciaociao!

Marco

[OrkaLoca]

mm allora..io credo che tu abia un pochino di confusione tra immersione "di routine" e immersione "di caccia".

Prendiamo una stenella.

Emerge, soffia quindi espira, inspira, chiude lo sfiatatoio, continua a nuotare a pelo d'acqua o quasi diciamo un minuto, poi risale, soffia e respira.

Queste piccole apnee non sono paragonabili con le apnee che si instaurano durante una caccia vera e propria, quando il cetaceo deve stare sotto anche 2 ore come il capodoglio.

ti faccio un esempio.

metti di essere al mare, vedi una conchiglia, la vuoi prendere ma questa dista dalla tua mano 30cm. Fai un respiro, trattieni l'aria un attimo e senza troppe storie la prendi immergendoti per quei 30cm. giusto?

Ora immagina che quella conchigia stia sulla sabbia a 6-7mt.

devi fare un bello sforzo in piu. allora cosa fai istintivamente, prima di scendere? iperventili e trattieni un respiro grosso.

Fai due cose diverse a seconda della necessità.

Idem il cetaceo.

sai non sempre la natura fa calcoli da ingegniere pensando ai carichi, alle profondità, agli sforzi.

I cetacei han tutti la stessa struttura dei polmoni, ed evidentemente ogni struttura è adatta in dimensione e resistenza al suo padrone.

Altrimenti non vedremmo delfini in giro non credi?

Per gli schemini, nulla di difficile...si fa^_^

[BluAngel]

Cara OrkaLoca....dovrei fare una ricerca sugli adattamenti riproduttivi..alimentari e motori delle orche...dove posso cercare?Mi puoi aiutare?

[OrkaLoca]

consiglio anche a te questo sito

http://www.tethys.org/tutelacetacei/download/cetacei.pdf

se poi mi dici esattamente cosa ti serve posso tradurre dalla mia bibbia dei mammiferi marini

[OrkaLoca]

Ecco le immagini. sono fatte col MSpaint, quindi se sono schifide...beh..capitemi insomma!

Sistema Circolatorio (mi son limitata alla rete mirabile di cui abbiam parlato):

Alte vie aeree

[Mar Kino]

Bello! Grazie!

Ti rompo un ultima volta, ma per una cosa facile facile:

le vie aeree e il canale alimentare dei cetacei non si incrociano come nei mammiferi terrestri? Sono indipendenti?

Per evitare altre rotture, avresti qualche risorsa online o qualche libro da consigliarmi sull'anatomia dei cetacei? Visto che sono ignorantissimo vorrei colmare questa lacuna... ;)

Grazie ancora!

Ciaociao!

Marco

[OrkaLoca]

eheh domanda facile facile? è forse una delle cose piu strane dei cetacei

dunque...la laringe passa in mezzo al canale alimentare.

si han quindi 3 casi, a seconda della specie:

-il canale alimentare ha una zona forata a "ciambella" e la laringe passa nel buco.

-Il canale alimentare è diviso in due rami dei quali uno è cieco (ovvero chiuso) mentre l'altro continua ino allo stomaco

-Come il secondo caso, ma il canale cieco è tanto ridotto da scomparire e quindi l'esofago pare semplicemente aggirae l'ostacolo della laringe.

cmq vie aeree e alimentare non comunicano.

[Pluto]

se poi mi dici esattamente cosa ti serve posso tradurre dalla mia bibbia dei mammiferi marini

Hai davvero una cosa del genere??? Se parli di tradurre suppongo sia in inglese... Potresti dirmi di cosa si tratta? Purtroppo non ho molto materiale cartaceo in merito, e il Web è spesso pieno di notizie contraddittorie...

Grazie mille!

P.S. Ho presentato la tesina su Tursiops truncatus ... ho avuto una doppia A con i complimenti del prof! Tutto grazie ai tuoi consigli! Sei una grande, grazie di cuore!!!

[OrkaLoca]

ottimo sono contentissima del bel risultato

la mia "bibbia" è:

biology of marine mammals

edited by: J.E. Reynolds & S.A. Rommel

edizioni Smithsonian

pagine: 530 circa

per averlo hai due possibilità:

-vai in una libreria davvero seria e te lo fai ordinare e arrivare

-vai su amazon.com e lo compri online.

ti conviene comprarlo online, costa meno (circa 80Euro + spese di spedizione)

può essere una buona idea per farti fare un regalo di natale^_*

[Pluto]

...annotato! Ti ringrazio ancora...però...alla faccia del regalo di Natale...qui un altro po' e mi basta per 10 anni!!! Scherzo...adesso mi informo!

...per la cronaca...non c'è qualche libro esaustivo...in italiano?

Thanx

[OrkaLoca]

in italiano consiglio:

Balene e Delfini

carwardine - hoyt - fordyce - gill

editore: DeAgostini

pagine:280

livello molto divulgativo

oppure

A caccia negli oceani - il comportamento alimentare e le strategia di caccia dei cetacei

di M.Wurtz

editore: Mondadori

pagine:170 circa di grosso formato

livello meno divulgativo ma molto bello

se devi scegliere ti consiglio il secondo.

[Pluto]

Mmmh...Wurtz...è docente all'università di Genova, vero? Se non sbaglio a scienze biologiche...uffa, perché non sono andata lì??? ;)

Comunque grazie ancora, sei un angelo!

[OrkaLoca]

si esatto genova.

[smartinas85]

Ciao!

Sto studiando l' apparato respiratorio dei cetacei, ma non riesco a capire molto bene alcune cose. Te le elenco:

1) il sitema di regolazione dello sfiatatoio: come fa il cetaceo a percepire quando è il momento di chiudere lo sfiatatoio e quando quello di aprirlo? E in pratica lo sfiatatoio viene aperto dalla contazione di muscoli(sai come si chiamano?) e invece richiuso dal rilassamento di questi muscoli e dalla presenza di un cuscinetto adiposo che con la pressione idrostatica si mette in posizione chiudendo ermeticamente lo sfiatatoio?

2) Ho tantissima confusione a proposito dei sistemi cartilaginei, come per es l' epiglotide, la cartilagine aritenoide, il canale che queste formano. La cartilagine cricoide e tiroide, il sacco della laringe.

3)Strutture quali la spina nasale, le coane, i seni adibiti al contenimento dell' aria in seguito al collassamento dei polmoni,

4) il palato molle e la posizione particolare della laringe e la struttura della trachea.

In pratica ho una grandissima confusione che riguarda tutto il tratto anatomico che va dallo sfintere alla trachea. Potresti aiutarmi? O suggerirmi dove trovare delucidazioni precise riguardo all' anatomia delle alte vie respiratorie?

Grazie