Vědci zjistili, jak hadi zadržují dech, zatímco zadržují kořist: NPR

Hroznýš krmící se na ještěrce v národním parku Tijuca Forest, Rio de Janeiro, Brazílie.

Vitor Marigo / Aurora Images / Getty Images / Aurora Open

Skrýt popisek

Přepínač titulků

Vitor Marigo / Aurora Images / Getty Images / Aurora Open

Hroznýš krmící se na ještěrce v národním parku Tijuca Forest, Rio de Janeiro, Brazílie.

Vitor Marigo / Aurora Images / Getty Images / Aurora Open

Hadi, kteří se stahují a pak polykají masivní kořist, vyvinuli způsob, jak zabránit tomu, aby se při tom udusili.

Když jsou cívky nejblíže hadí hlavě příliš zaneprázdněny mačkáním večeře k smrti, plaz může jednoduše změnit způsob dýchání tak, aby používal žebra a svaly dále podél těla.

To je podle spisu studie která pomocí nafouknuté manžety na krevní tlak znehybňuje různé části těl hadího průlivu a současně provádí rentgenová vyšetření, aby sledovala pohyb svých žeber. Vědci si všimli, že úhoři se mohou snadno přeměnit pomocí různých sad žeber, aby nasáli vzduch jako měch.

„Přišlo mi pozoruhodné, že mají tak přesné ovládání,“ říká autor studie. John Cabanokterý studuje biomechaniku na Brown University. „Vidíme pouze aktivované určité oblasti žeber a jiné oblasti jsou zcela tiché a nepohybují se.“

Špinění s malou helmou a manžetou na krevní tlak

Hroznýš má přes dvě stě párů žeber táhnoucích se po celé délce jejich těla a obvykle dýchají svaly, aby otáčely svými tvrdými žebrovými kostmi a pumpovaly vzduch dovnitř a ven.

Stejně jako zbytek jejich těl jsou plíce hadů dlouhé a zasahují do značné části délky hada. Část plic nejblíže hlavě je místem, kde dochází k výměně plynů, protože je bohatá na krevní cévy, zatímco část plic nejblíže hadímu ocasu vypadá jako prázdný pytel.

Když had kousne a popadne svou kořist, přední část jeho těla je obvykle plně zapojena do potlačování jídla stažením On ona. Poté, jakmile had začne jíst to, co je na svou velikost často velké zvíře, měl by se jeho hrudní koš široce roztáhnout. „Je tu šance, že už nebudou moci hýbat žebry, protože už jsou v jejich moci,“ říká Capano.

Před chvílí, když pracoval v laboratoři Scott Boback Na Dickinson College, Cabano a Boback Všimli si, že když hady krmili, „vypadalo to spíš, jako by dýchali jinou částí těla“, než když „seděli na stole a odpočívali,“ vzpomíná Capano.

Nebylo však jasné, zda to představuje skutečnou změnu dýchání na straně hadů. Možná se hadi vždy pokoušeli pohybovat stejnými žebry, aby mohli dýchat, ale fyzické nároky spojené se stlačováním a polykáním kořisti některým žebrům v tom zabránily?

„Tohle byl tak trochu začátek projektu, mohou ho ovládat?“ říká Cabano.

V Journal of Experimental BiologyCabano a tým vědců popisují, jak na různé části hadího těla umístili omezovače krevního tlaku, aby zabránili pohybu žeber. „Na hada jsme nasadili velmi malou helmu, která nám umožňuje měřit proudění vzduchu dovnitř a ven z hada, takže můžeme měřit, zda dýchá,“ říká Capano. Tým použil rentgenové záření ke sledování pohybu kostí uvnitř hada a také ke sledování nervových signálů.

Když přiloží manžetu na přední část hadů, zvířata se otočí, aby dýchala se sadou žeber směrem dozadu k ocasu. „Pokud si sundáte manžetu, přestanou se pohybovat vzadu a vrátí se dopředu,“ říká Capano.

Vzhledem k tomu, že žebra na vzdáleném konci hada byla zapojena pouze tehdy, když se přední část nemohla pohybovat, Cabano říká, že to vypadá, že vakovitá část plic na hadově hřbetě funguje v podstatě jako měch, který nasává vzduch skrz část. plic na přední straně hada Kde dochází k výměně plynů.

Klíč k evolučnímu úspěchu?

„Velmi přesvědčivě ukázali, že had ovládá ventilační prostor podél trupu,“ říká Jake Sucha, výzkumník studující biomechaniku zvířat na Virginia Tech. „Toto je opravdu důležitá a důležitá studie, která má pomoci vysvětlit, proč jsou hadi tak úspěšní.“

Koneckonců, tisíce druhů hadů se daří v prostředí od pevniny přes stromy až po oceán a dokonce i vzduch (v případě letecká linka hadi). Dlouhé tělo bez končetin Ukázalo se, že jsou mimořádně přizpůsobiví, částečně proto, že hadi si vyvinuli způsoby, jak zabíjet poměrně velká zvířata, což jim dává více možností, jak kořist využít.

„Hadi si vyvinuli omezení, aby to dokázali, a tak naše myšlenka je, že musí existovat nějaká inovace v dýchacím systému, která s tím souvisí,“ Elizabeth Brainerdová, výzkumník v oblasti biomechaniky na Brownově univerzitě. „Zatímco se konstrikce vyvíjela, určitě to bránilo těmto zvířatům používat žebra v této oblasti k dýchání. A tak vznikl tlak na rozvinutí tohoto standardního dýchání, aby se dýchání přesunulo do jiné části hrudního koše.“

Brainerda dlouho fascinovalo, jak se mezi zvířaty liší mechanismy čerpání vzduchu do a z plic. „Dýchání je něco, o čem přemýšlíme jen zřídka, ale je to skutečně biomechanický problém,“ říká.

Zatímco lidé mají velmi odlišné nastavení dýchání než hadi, včetně bránice a hrudní kosti, které hadi nemají, Brainerd si nemůže nevšimnout, že lidé mají pár hadovitých „plovoucích žeber“. Nekomentujte nic v popředí.

„Teď mě opravdu zajímá, jak dobře ovládáme ta plovoucí žebra samostatně a za jakých podmínek to děláme,“ říká Brainerd.

READ  Únava u dlouhodobých pacientů s Covidem má fyzickou příčinu