זוהי שאלה מאוד מעניינת אך ניתן לחדד אותה ולקבל שאלה אף מעניינת יותר:

יש מספר בעלי חיים, ביניהם לווייתנים ובעיקר לווייתן הזרע (Sperm whale) ממשפחת היונקים, המסוגלים לחיות גם במעמקי האוקיינוס וגם על פני המים (לוויתן הוא יונק בעל ריאות ולכן הוא חייב לעלות על פני המים כדי לנשום); כיצד הם עושים זאת? התחכום כאן הרבה יותר גדול!

על מנת שבע"ח יוכל לחיות במעמקים הוא חייב לפתח מבנה ומנגנונים שיעמדו בלחצים עצומים; בע"ח כזה לא יהיה מסוגל לחיות בלחצים נמוכים. לוויתן הזרע עושה בדיוק את זה, הוא חי הן בלחצים גבוהים והן בלחצים נמוכים.

בעומקים גדולים כל חלל מלא אוויר (ריאות, סינוסים, אוזן תיכונה ועוד) נתון בסכנת קריסה, המלווה בנזק משמעותי לרקמות מסביב. מעקבים שבוצעו בסונר הראו שלוויתן הזרע צולל לעומקים של עד כ 2000 מטר ולזמנים של עד שעה ובסופם הוא חוזר לפני השטח. כיצד הוא מצליח בכך?

ישנן עדויות למספר מנגנונים בהם משתמשים אותם בעלי חיים מופלאים:
(1). דרכי הנשימה מחוזקים מכאנית על מנת למנוע קריסה (מדובר בעיקר בקנה הנשימה ובסמפונות הנשימה הראשיים).
(2). כלוב הצלעות מסוגל "לקרוס" ולהתרחב מחדש.
(3). בעומקים גבוהים הריאות של לוויתן הזרע פשוט קורסות ובכך החלל מלא האוויר "מתבטל".
(4). "רשתות" של כלי דם מפותלים הקרויות "רשת מופלאה" Retia mirabilia המסייעות כנראה בזמן שינויי הלחץ בדרכים שונות (הנושא לא ברור, מספר הצעות שהועלו- וסת לשינויי נפח בית החזה, מלכודת לחנקן הנפלט בזמן עלייה מהירה מהמעמקים).

לקריסת הריאות יש יתרון נוסף- בעומקים/לחצים גדולים מסיסות החנקן בדם עולה.
רמות גבוהות של חנקן בדם יכולות להוביל לתופעה המוכרת בבני אדם כ"שיכרון מעמקים", תופעה זו גורמת לבלבול, חוסר התמצאות ויכולה להוביל למוות (בע"ח/באדם פשוט ימשיל לצלול יותר ויותר לעומק).
אפקט נוסף הנמנע הוא שחרור החנקן מהדם כגז, עם העלייה לפני המים. בועות החנקן בדם מאוד מסוכנות ויכולות לחסום כלי דם קטנים ולגרום לנזק רב בעיקר בקצוות הגוף ובמוח.

קריסת הריאות מונעת את התופעות המוזכרות למעלה אך מצד שני דורשות מלוויתן הזרע יכולת לאגור חמצן למשך זמן ממושך בצורה חלופית. ואכן התגלה כי לוויתן הזרע מסוגל לאגור כמות רבה של חמצן בדם ובשריר.
מחקרים הראו שכמות הדם בלוויתן הזרע (לכל ק"ג משקל גוף) גבוה פי 3-4 מבני אדם (200-250 מיליליטר של דם לק"ג מסה בלוויתן לעומת כ 70 מיליליטר באדם). בנוסף כמות ההמוגלובין בדם הלוויתן גבוהה פי שתיים וכמות המיוגלובין בשריר גבוהה פי 10! הרמה הגבוה של מיוגלובין גורמת לשריר לקבל צבע כהה עד שחור.


התמונה נלקחה מויקיפדיה


מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע


הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

7 תגובות

  • רועי

  • מאיר ברק

    תגובה

    הזימים לא מפרידים את החמצן מהמימן במים.
    התהליך שאתה מתאר הוא אלקטרוליזה והזימים לא מסוגלים לבצע זאת.

    על אלקטרוליזה ניתן לקרוא בקישורים הבאים בתחתית העמוד

    הזימים קולטים את החמצן המומס במים.
    יש בהחלט מספר מתקנים בשלבי תכנון שונים המיועדים למטרה זו.

    לדוגמא:

    http://www.newscientist.com/article/mg18925331.300

    http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4665624.stm

    http://www.defensereview.com/like-a-fish-underwater-breathing-system-art...
    קישורים:
    אלקטרוליזה 1
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1448&incat=1412&a...

    אלקטרוליזה 2
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1448&incat=1412&a...

    אלקטרוליזה 3
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

  • מאיר ברק

    תשובה

    התשובה כמובן תלויה במין הלוויתן.

    לוויתן קטלן יכול לצלול לרוב למשך 30 -35 דקות.
    לוויתן זרע יכול לצלול למעל שעה ועל פי הערכות (לא הוכח, אלא מוערך) אפילו 90-120 דקות.

  • מאיר ברק

    תשובה

    תכונת מיני דגים שונים המסוגלים לחיות בטווח רחב של מומסים במים קרויה euryhaline.
    אך אפילו מינים אלו צריכים לרוב זמן הסתגלות מסוים כדי שהמעבר יהיה בטוח.

    באופן עקרוני דגים החיים בטווחים רחבים של מליחות (למשל כאלו שנודדים) מסוגלים לשמור על הסביבה הפנימית שלהם ביעילות גבוה ולרכז את המלח העודף החוצה.

    מדוע לא כול הדגים מסוגלים לכך?
    הסיבות המדויקות לא ברורות. ייתכן ואבולוציונית דגים מסוימים נחשפו לטווחים רחבים של מליחות בעוד אחרים נשארו בסביבה קבועה ולא הצטרכו מנגנונים מיוחדים ובזבזניים אנרגטית.
    הסלומון והבורי נודדים ובמהלך דרכם עוברים ממקורות מים מלוחים למתוקים (שם הם מטילים ביצים) ולכן יש חשיבות עליונה ליכולתתם להתמודד עם הרמות השונות ולשמור על רמות מלחים קבועות בדם.

    קישורים:
    תשובה מורחבת בנושא (אנגלית)
    http://www.ca.uky.edu/wkrec/VertebrateFishEvolution.PDF

    רשימה חלקית של סוגי דגים המסוגלים לחיות בטווח רחב של מומסים במים
    http://en.wikipedia.org/wiki/Euryhaline

  • אבי

  • תומר

  • מאיר ברק

    תשובה

    יש המון פעולות מדהימות ומורכבות בעולם הטבע.
    - איך גור קנגורו שאך זה נולד "יודע" לזחול מפתח המין לתוך הכיס?
    - איך נגני גיטרה מוצלחים מנגנים במהירות מדהימה בלי ממש מחשבה ישירה איך להזיז את האצבעות?
    - איך חתול מסוגל תמיד ליפול על הרגליים (לפחות כמעט תמיד, אם מאפשרים לו)?
    - איך דגים מסוימים מסוגלים לירות זרם של מים לעבר חרק, להטביע אותו ולאכול אותו, האם הם למדו פיסיקה ומודעים לשבירת האור? (הם צריכים למעשה לכוון למקום שבו החרק לא נמצא, כי האור נשבר בכנסו למים, בדיוק כמו להסתכל על כפית בכוס שקופה מלאה בחציה במים).
    ועוד שאלות רבות...

    לדגים יש אמצעים רבים להתמצא בסביבה.
    למעשה חמשת החושים של בני האדם הם ממש "עניים". לבעלי חיים שונים יש עוד המון סוגי חושים אחרים או לחילופין חושים כמו של בני אדם רק עם טווח קליטה ותגובה הרבה יותר רחב.
    מעבר לחוש הראיה יש לדגים אברי תחושה לאורך קו הצד שלהם (הכריש שכלל לדרגת אומנות), איברים אלו רגישים ללחץ או תזוזה של זיפים (הנגרמת מזרמי מים). בנוסף יש להם כנראה גם יכולות לחוש שדות מגנטיים או חשמליים (לפחות חלקם, מה שעוזר בניווט).
    תשובה על חישה מגנטית כבר ניתנה בעבר (ראה קישור).

    כל החושים של הדגים יחד עם הלחץ האבולוציוני של לחיות בקבוצה מצד אחד (יתרונות של רבייה, הגנה ועוד) ו"הרצון" להימנע מהתנגשות (סכנת פציעות, תקיפה על ידי הדג הנפגע וכו') "יצרו" לחץ חיובי שנתן עדיפות לדגים "מוצלחים" יותר ויותר ביכולת שלהם לנוע בתוך קבוצה ללא התנגשות.

    קישורים:
    חוש מגנטי בבעלי חיים
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1447&incat=1412&a...