Cum știu focile cât timp să-și țină respirația?

Cum știu focile cât timp să-și țină respirația? Se pare că mamiferele marine ar putea fi capabile să perceapă cantitatea de oxigen din sângele lor – o abilitate pe care oamenii nu o au.

Focile pot face multe lucruri pe care oamenii nu le pot face, desigur, dar un experiment ingenios realizat în Scoția tocmai a scos la iveală o nouă capacitate. Un studiu publicat în Science sugerează că aceste mamifere marine pot percepe cantitatea de oxigen din sângele lor și își modifică comportamentul de scufundare ca răspuns.

Cum știu focile cât timp să-și țină respirația?

Toate animalele extrag oxigen din aerul pe care îl respiră și elimină dioxid de carbon (CO₂) din sânge în aerul expirat. Majoritatea mamiferelor nu pot detecta direct nivelurile de oxigen din sângele care alimentează țesuturile.

Ele se bazează pe creșterea nivelului de CO₂ din sânge pentru a ști când trebuie să respire. Cei mai mulți cercetători ar fi presupus că, chiar și înotătorii excelenți precum focile, se bazează pe aceste semnale.

Dar experimentele recente realizate pe foci cenușii arată că aceste animale „răspund flexibil la modificările nivelului de oxigen, ceea ce le poate salva de la înec”, afirmă autorul principal, Chris McKnight, fiziolog la Universitatea St. Andrews din Scoția.

Dacă McKnight și colegii săi au dreptate, acest lucru ar putea explica de ce scafandrii umani își pierd cunoștința atât de des înainte de a ajunge la suprafață și deschide posibilitatea ca și alte animale care se scufundă să fie conștiente de nivelul oxigenului din sânge.

Experimentul cu oxigen și CO2 pe foci

Pentru a verifica dacă nivelurile de oxigen afectează comportamentul focilor, McKnight și colegii săi au creat o secțiune specială într-un bazin, unde foci cenușii tinere erau reținute temporar înainte de a fi reintroduse în habitatul lor natural. Într-un colț se afla o cameră de respirație, protejată de ploaie și vânt.

„Au învățat rapid să urce la suprafață în cameră, preferând-o în locul piscinei”, își amintește McKnight.

Camera era înconjurată de panouri care împiedicau înotul la suprafață. Dar dacă foca se scufunda circa 60 de metri, ajungea la o zonă de hrănire unde putea mânca tot peștele pe care îl dorea – „de obicei mult”, spune McKnight.

Odată ce focile s-au obișnuit cu aranjamentul, cercetătorii au început să modifice treptat compoziția aerului din camera de respirație, crescând sau scăzând nivelurile de oxigen și CO₂.

„Am făcut asta cu mare grijă, doar cât să observăm o schimbare în comportament”, adaugă McKnight.

Și, într-adevăr: cu cât nivelul de oxigen era mai mare, cu atât focile petreceau mai mult timp în zona de hrănire.

„Asta ne sugerează că focile nu doar reacționează fizic la nivelurile de oxigen schimbându-și ritmul cardiac sau respirația, ci sunt suficient de conștiente de acestea încât să-și schimbe comportamentul”, spune McKnight.

Alte experimente anterioare au arătat că animalele evită mediile cu oxigen scăzut sau prezintă semne de stres.

„Focile nu fac asta”, spune el.

Totuși, cum durata scufundării lor este afectată, par să fie într-un fel conștiente de nivelul oxigenului din sângele lor.

Apnee liberă

Această capacitate plasează focile cu un pas înaintea oricărui mamifer terestru testat până acum. Deoarece nivelurile de oxigen pe uscat sunt constante, oamenii și alte animale terestre nu par să fi evoluat pentru a detecta scăderea nivelului de oxigen din sânge, uneori nici măcar atunci când sunt pe punctul de a leșina.

În cazul oamenilor care practică apneea (scufundare fără echipament de oxigen), accidentele sunt frecvente. Potrivit lui McKnight, cauza ar putea fi faptul că ne bazăm pe detectarea nivelului de CO₂, nu a oxigenului.

„Pe uscat, este o strategie logică, pentru că acumularea de CO₂ indică de obicei o problemă respiratorie”, explică el.

Dar când îți ții respirația sub apă, să te bazezi pe CO₂ devine riscant, mai ales în timpul scufundărilor repetate.

„De fiecare dată când ieșim la suprafață și inspirăm, ne resetăm sensibilitatea la CO₂, chiar dacă nivelul său este deja ridicat”, explică McKnight.

Asta crește riscul ca o persoană să leșine fără să-și dea seama, chiar și în cazul apneiştilor experimentați, antrenați să ignore nivelurile ridicate de CO₂ în timpul scufundărilor lungi.

Oamenii nu pot detecta nivelul de oxigen din sânge

Peter Lindholm, fiziolog specializat în scufundări de la Universitatea din California, se întreabă ce ar arăta un experiment similar pe oameni.

„După ce am citit acest studiu, mă gândesc că ar trebui repetat cu apneişti pentru a vedea dacă există indivizi care pot percepe nivelul oxigenului sau sunt mai toleranți la CO₂”, spune el. „Nu ar trebui să mănânce pește, desigur – doar să-și țină respirația.”

„Pentru oameni, să respire aerul cu cel mai înalt nivel de CO₂ folosit în studiu ar fi extrem de inconfortabil”, afirmă fiziologul Andreas Fahlman, de la Fundația Oceanogràfic din Spania.

Pe lângă sensibilitatea surprinzătoare la oxigen, el spune că „s-a emis ipoteza că mamiferele marine au un răspuns atenuat la CO₂, ca și cum sensibilitatea lor ar fi reglată la un nivel foarte diferit de al nostru”, ceea ce ar putea fi un alt motiv pentru care focile sunt mai sensibile la oxigen decât noi.

Alte experimente interesante pe foci

Pentru unii cercetători, studiul ridică noi întrebări fără răspuns clar.

„Datele experimentale susțin concluziile studiului, dar nu sunt concludente”, spune zoologul William Milsom, de la Universitatea British Columbia, care studiază modul în care animalele din medii extreme își controlează respirația și fluxul sanguin. „Nu există îndoială că aceste foci și-au modificat comportamentul de scufundare ca răspuns la modificările nivelului de oxigen inhalat. Dar fără date fiziologice mai detaliate, este greu de spus cu certitudine de ce scufundările cu oxigen redus au fost mai scurte.”

Fiziologul Matthew Pamenter, de la Universitatea din Ottawa (Canada), care a studiat reacțiile șobolanilor-taupe la oxigen scăzut și CO₂ ridicat, crede că experimentele viitoare ar putea arăta că atât oxigenul, cât și CO₂ influențează durata scufundării. Nici el nu este pe deplin convins că răspunsul focilor la oxigen scăzut este fundamental diferit de cel observat la alte mamifere.

„Capacitatea propusă în acest studiu pare a fi o versiune amplificată a aceleiași sensibilități”, spune el.

Focile ar putea reacționa așa deoarece vor ele

McKnight nu crede că focile reacționează doar la niveluri extrem de scăzute de oxigen, ci iau în considerare o gamă mai largă.

„Una dintre focile pe care le-am urmărit în natură acum câțiva ani s-a scufundat până la aproape 600 de metri”, spune. „Focile urcă cu aproximativ 1,2 metri pe secundă, așa că, dacă ar reacționa doar la oxigen foarte scăzut, nu ar mai ajunge la timp la suprafață.”

Chiar și așa, el crede că este probabil ca și alte animale care se scufundă să aibă un simț similar.

„Există experimente mai vechi cu rațe, broaște țestoase și crocodili care reflectă fidel comportamentul focilor”, spune McKnight.

Totuși, acestea nu au fost concepute în așa fel încât să permită concluzii precum cele ale acestui studiu. Acum ar putea fi repetate, cu o abordare etică similară. Focile erau dornice să participe, spune el, chiar dacă erau bine hrănite.

„Dacă nu ar fi vrut, nu le-am fi putut forța. Dar de îndată ce deschideam ușa secțiunii din piscină, intrau singure.”

Citește și: Mii de foci, numărate cu ajutorul Inteligenței Artificiale și al dronelor