У варанов открылось "двойное дыхание"

Способность поглощать кислород и на вдохе, и на выдохе, как это делают крокодилы и птицы, человеку не досталась. Слишком поздно он появился в эволюционной цепочке. А вот варанам повезло больше. Дальние родственники птиц и динозавров, вполне могут поглощать кислород, используя "двойное дыхание". Зачем же им понадобился такой способ газообмена?

Недавно американские зоологи обнаружили, что вараны, так же, как и птицы, могут использовать двойное дыхание, при котором кислород усваивается не только во время вдоха, но и при выдохе. Получается, что эта способность не является исключительно птичьей — видимо, пернатые покорители воздуха унаследовали ее еще в древние времена от своих предков.

Из школьного курса зоологии мы знаем, что птицы дышат несколько иначе, нежели млекопитающие или рептилии — в отличие от нас, пернатые существа могут насыщать свои легкие кислородом не только на вдохе, но и во время выдоха. Этот способ получил название "двойного дыхания". Суть его состоит в следующем — как мы знаем, легкие птиц представляют собой не полые мешки, как у большинства пресмыкающихся и млекопитающих, а плотные губчатые тела, которые мало растяжимы. Бронхи, войдя в такое легкое, пронизывают его насквозь и от концов их главных разветвлений отходят огромные тонкостенные воздушные мешки, во много раз превосходящие по объему сами легкие.

Читайте также: Почему археоптерикс летать разучился?

Так вот, при вдохе часть воздуха, проходя через легкие, совсем не задерживается в них — этот воздух идет сразу в воздушные мешки. А поскольку они не снабжены кровеносными сосудами, то извлечение из кислорода из находящегося там воздуха не происходит. Но вот во время выдоха, когда воздух из мешков устремляется наружу через легкие, именно там-то он и отдает кислород в кровь.

Традиционно считается, что такой способ дыхания является одной из адаптаций птиц к полету — благодаря двойному дыханию наши пернатые друзья не испытывают кислородного голодания, находясь на значительной высоте. Кроме того, задерживающийся в воздушных мешках воздух сильно облегчает вес птицы — это тоже весьма полезно во время полета. Однако многие зоологи считали, что на самом деле все несколько сложнее, чем принято думать — скорее всего, система воздушных мешков возникла не у самих птиц, а у кого-то из их наземных предков. Таким образом, сначала двойное дыхание вовсе не было адаптацией к полету — оно стало таковым уже позже, когда птицы поднялись в воздух.

Для того, что бы подтвердить такое предположение, ученые стали искать аналоги двойного дыхания у современных рептилий. И вот, в 2010 году биолог Коллин Фармер и ее коллеги из Ютского университета (США) обнаружили нечто подобное у аллигаторов и других крокодилов — и это несмотря на то, что их легкие не имеют выростов, подобных воздушным мешкам птиц. Исследователи поместили особые приборы в легкие шести живых миссисипских аллигаторов, которые показали, что вдыхаемый этими животными воздух распределяется не по двум ветвям бронхов ведущие к легким), а только по одной. При этом на выдохе воздух двигался по той же ветви и в том же направлении, что и при вдохе.

Таким образом, факт наличия двойного дыхания у "дедушек" птиц — крокодилов (они являются предками динозавров, от которых и произошли птицы) был подтвержден. Получается, что этот способ газообмена возник достаточно давно, и, судя по всему, исходно он развивался как адаптация к водному образу жизни — именно благодаря двойному дыханию крокодилы могут достаточно долго находится под водой. Тем не менее, такое двойное дыхание нельзя назвать типично птичьим, поскольку, как было сказано выше, воздушных мешков у крокодилов нет.

Читайте также: Большая крокодила на двух ногах ходила

И вот недавно биологи Эмма Шахнер, Роберт Цери и Джеймс Батлер из группы все той же г-жи Фармер смогли обнаружить типичное двойное дыхание при помощи воздушных мешков у сухопутного родственника птиц (правда, очень и очень дальнего) — степного или капского варана (Varanus exanthematicus). Сначала биологи с помощью компьютерной томографии установили, что легкие этих рептилий состоят из большой камеры, от которой отходят более мелкие и вытянутые полости, расположенные параллельно друг другу. Число таких ответвлений может достигать 11, а соединены они особыми отверстиями, которые пропускают воздух только в одну сторону. Как видите, это практически воздушные мешки птиц — другое дело, что у варанов эти образования занимают не столь большой объем, как у их пернатых родственников.

Изучив строение легких капского варана, ученые извлекли эти органы у мертвых животных, после чего наполнили их водой со специальными частицами, за перемещениями которых можно было наблюдать без всякого микроскопа. В итоге биологи увидели, что жидкость в большой камере перемещается туда и обратно, а в малых вытянутых движется действительно только в одном направлении. Полученные результаты подтвердили опыты, во время которых нескольким живым рептилиям вживили специальные датчики, отслеживавшие поток воздуха в легких. Эти же датчики зарегистрировали и то, что благодаря такой системе камер с однонаправленным током воздуха в легких варанов поглощение кислорода осуществлялось как во время вдоха, так и во время выдоха.

Таким образом, впервые ученым удалось обнаружить у рептилий систему, которая специально предназначена для двойного дыхания. Таким образом можно смело утверждать, что птицы действительно не "изобрели" ее сами в процессе эволюции, а получили "по наследству" от своих предков. Хотя если уж говорить непосредственно о варанах, то, скорее всего, такой вариант воздушных мешков появился у них совершенно независимо от птиц — все-таки родство этих групп весьма и весьма отдаленное.

По мнению исследователей, сама идея двойного дыхания могла возникнуть у наземных позвоночных потому, что в раннем триасе, когда и образовались все основные группы рептилий, кислорода в атмосфере Земли было куда меньше, чем сейчас — всего 12 процентов (сейчас это 21%). Поэтому для того, чтобы нормально двигаться, охотиться и размножаться этим древним ящерам нужно было как-то усовершенствовать способ добычи кислорода — и двойное дыхание в данном случае было оптимальным выходом из создавшегося положения.

Читайте также: В истории птиц все окончательно запуталось

Причем, судя по всему, этот способ возник раньше, чем появилась система воздушных мешков (если вспомнить то, что происходит в легких крокодила), а уж самим мешками разные группы рептилий обзавелись значительно позже. Ну, а что касается млекопитающих, то их предки появились уже в самом конце триаса, когда количество кислорода в атмосфере сильно возросло — поэтому им такой способ дыхания оказался не нужен. Из-за такого опоздания мы с вами и не можем усваивать кислород не только на вдохе, но и на выдохе — так, как это делают птицы, крокодилы и вараны…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Не забывайте присоединяться к Pravda.Ru во ВКонтакте, Telegram, Одноклассниках, Google+, Facebook, Twitter. Установи "Правду.Ру" на главную страницу "Яндекса". Мы рады новым друзьям!

До сих пор ученые не могут разгадать и половины загадок, которые таит в себе пирамида Хеопса. Однако египтолог Дэвид Мид уверен, что ему ближе всех удалось продвинуться в разгадке страшной тайны, которую скрывает эта гробница.

И снова "конец света": дату прилета Нибиру нумеролог узнал в пирамиде Хеопса
Комментарии
Украина — бомба замедленного действия для США
Владимир СКАЧКО — об украинских спецротах для алкоголиков
Решится ли Трамп на поставки оружия Украине
Путин побывает на образовательном форуме "Таврида" в Крыму
В Хабаровске чемпиона мира по пауэрлифтингу убили в драке
Сто дней президентства Макрона, или Утраченные иллюзии Франции
Сто дней президентства Макрона, или Утраченные иллюзии Франции
В полузатопленном Красноярске объявили режим чрезвычайной ситуации
Татарстан — Турция: почему Эрдоган называет Минниханова "мой брат"?
Эрдоган посоветовал властям Германии "знать свое место" и не читать нотации Анкаре
Советник главы Минздрава погиб от удара молнии в сотовый телефон
Как КПРФ пытается избежать участия в избирательном цикле 2017 года
В Хабаровске чемпиона мира по пауэрлифтингу убили в драке
В Хабаровске чемпиона мира по пауэрлифтингу убили в драке
Татарстан — Турция: почему Эрдоган называет Минниханова "мой брат"?
Татарстан — Турция: почему Эрдоган называет Минниханова "мой брат"?
Семью бизнесменов застрелили под Белгородом
Трамп назвал протесты правых "способом излечения" для страны
Зловещие пророчества северной столице
В Хабаровске чемпиона мира по пауэрлифтингу убили в драке
Лукашенко призвал к управлению по-сталински