Дыхание акул

Дыхание акул – это удивительный механизм, который сильно отличается от дыхания костных рыб и тем более млекопитающих. Давай разберёмся, как эти хищники получают кислород из воды!

1. Основной принцип: жаберное дыхание

Акулы, как и все рыбы, дышат жабрами, извлекая растворённый в воде кислород.

Но в отличие от многих рыб, у них нет жаберных крышек (оперкулума), которые активно прокачивают воду. Вместо этого акулы используют два основных способа:

2. Два типа дыхания у акул

🔹 А. Рам-вентиляция (пассивное дыхание в движении)

Как работает:

Акула постоянно плывёт с открытой пастью, и вода самотеком проходит через жабры.
Кислород поглощается, а углекислый газ выводится через жаберные щели.

Какие акулы так дышат:
✔ Большая белая акула
✔ Акула-мако
✔ Ламновая акула (сельдевая)
✔ Китовые акулы (хотя они могут и активно прокачивать воду)

Проблема: если акула остановится – вода перестанет течь через жабры, и она задохнётся.

➡ Но! Некоторые виды (например, белая акула) могут кратковременно отдыхать у дна, используя течения.

🔹 Б. Буккальная помпа (активное прокачивание воды)

Как работает:

Акула всасывает воду ртом, затем сжимает глотку – и вода выталкивается через жабры.
Позволяет дышать без движения, даже лежа на дне.

Какие акулы так дышат:
✔ Акула-нянька
✔ Ковровые акулы
✔ Кошачьи акулы
✔ Зебровые акулы

Плюсы: могут спокойно отдыхать на дне и даже спать!

3. Жабры акулы: особенности

Жаберные щели (5–7 пар) открываются прямо в воду (нет жаберных крышек).
Жаберные тычинки (у фильтрующих акул, например, китовой) помогают отцеживать планктон.
Контрпотоковый обмен – кровь в жабрах течёт навстречу воде, что повышает эффективность поглощения кислорода.

4. Что будет, если акулу заставить остановиться?

Облигатные рам-вентиляторы (например, мако) погибнут – им нужно движение.
Акулы с буккальной помпой (например, няньки) просто перейдут на активное прокачивание воды

5. Интересные факты

Некоторые акулы могут дышать через кожу! Например, австралийская ковровая акула поглощает до 20% кислорода через кожные покровы.
Китовые акулы иногда зависают вертикально, "засасывая" воду – это помогает им фильтровать планктон.
Акулы-молоты используют свою необычную голову, чтобы лучше направлять воду к жабрам во время плавания.

7. Но, что обнаружили учёные?

🔹 Бронзовые акулы-молоты (Sphyrna lewini) намеренно задерживают дыхание при глубоководных погружениях (до 1000 м).
🔹 Они плотно смыкают пасть и жаберные щели, прекращая газообмен на до 17 минут (из них ~4 минуты на максимальной глубине).
🔹 Это единственные известные рыбы, использующие такой механизм!

8. Зачем акулам "задерживать дыхание"?

🔹 Главная причина: терморегуляция

На глубине температура падает до +5°C (у поверхности — +25°C).
Холодная вода, проходя через жабры, охлаждает кровь → снижает метаболизм и подвижность.
Решение: прекратив поток воды, акула сохраняет тепло мышц и внутренних органов.

🔹 Подтверждение эффективности

Датчики показали:
✔ Температура тела акул остаётся стабильной большую часть погружения.
✔ После подъёма они быстро восстанавливают кислородный баланс.

9. Как это возможно физиологически?

Анаэробный метаболизм – кратковременно акулы могут переключаться на бескислородное получение энергии (как ныряющие млекопитающие).
Запасы кислорода – их кровь и мышцы (благодаря высокому содержанию миоглобина) удерживают O₂ дольше, чем у большинства рыб.
Энергия из печени – огромная печень (до 30% веса тела) служит резервным "аккумулятором".

10. Почему другие акулы так не делают?

Большинство акул не ныряют так глубоко/надолго.
Теплокровные виды (например, большая белая) поддерживают температуру за счёт рете-мирабилис ("чудесной сети" сосудов), а не задержки дыхания.
Глубоководные виды (например, плащеносная акула) адаптированы к холоду и не нуждаются в подобном механизме.

11. Что это открытие меняет в науке?

Новый тип адаптации – раньше считалось, что рыбы не способны сознательно задерживать дыхание.
Пересмотр взглядов на терморегуляцию акул – оказывается, они ближе к морским млекопитающим, чем думали.
Влияние на охрану вида – бронзовые молоты особенно уязвимы к перегреву океана, ведь их стратегия зависит от перепадов температур.

12. Как акулы-молоты восстанавливаются после задержки дыхания?

После глубоководного погружения акулам необходимо быстро восполнить кислородный дефицит. Учёные предполагают, что они делают это следующим образом:

Ускоренное поверхностное дыхание – поднявшись, акулы активно прокачивают воду через жабры, насыщая кровь кислородом.
Использование резервов печени – её огромные запасы липидов помогают быстро восстановить энергетический баланс.
Кратковременное снижение активности – возможно, после глубокого нырка акулы отдыхают, минимизируя нагрузку.

13. Как изменение климата может повлиять на эту способность?

Потепление океанов ставит под угрозу уникальный механизм акул-молотов:

🔻 Меньше перепадов температур – если вода у поверхности станет теплее, а глубинные слои не охладятся, акулам будет негде "согреваться".
🔻 Снижение эффективности охоты – из-за нарушения терморегуляции их скорость и реакция на глубине могут ухудшиться.
🔻 Кислородное голодание – в перегретой воде меньше растворённого O₂, что усложнит восстановление после нырка.

Вывод

Акулы приспособились дышать по-разному: одни вечные пловцы, другие – ленивые "лежебоки", прокачивающие воду мускулатурой. Эволюция подарила им гибкие механизмы выживания!