栖息于南大洋冰区和冰缘的威德尔海豹是打孔巨匠,也是海洋学家的有力助手。
打洞的专家--威德尔海豹(姜延元摄)
威德尔海豹需要不断浮出水面进行呼吸,每次间隔时间为10~20分钟,最长可达70分钟。在无冰时,浮到水面呼吸很容易,然而,当海面封冻时,呼吸便成了威德尔海豹的一大难题了。当威德尔海豹被封在海冰或浮冰群的底层时,就无法随时浮出水面进行呼吸,它闷得无法忍受时,就不顾一切大口大口地啃起冰来。费尽了平生之力,啃出了一个洞,它才能钻出洞外,有气无力地躺着,尽情地呼吸着空气。然而,它的嘴磨破了,鲜血直流,染红了冰洞内外;它的牙齿磨短了,磨平了,磨掉了,再也不能进食,也无法同它的劲敌进行搏斗了。正是由于这种原因,本来可以活20多年的威德尔海豹一般只能活8~10年,有的甚至只活4~5年就丧生了。更严重的是,有的威德尔海豹还没有钻出洞口,就因缺氧和体力耗尽而死亡。
为了保存自己用鲜血和生命换来的冰洞,威德尔海豹每隔一段时间就要重新啃一次,避免洞口被再次冻结。这样,冰洞就成了它进出海洋、呼吸和进行活动的门户。
威德尔海豹用鲜血和生命换来的冰洞,是海洋学家进行海洋科学研究的极好场所。海洋学家可利用这些冰洞采集海水样品,从而进行海洋化学和海洋生物学的研究;还可以把各种海洋学仪器放进冰洞,进行海洋物理学等学科的研究。假如用人工钻这样一个冰洞,要耗费很多人力和物力。因此,人们把威德尔海豹称为打孔巨匠和海洋学家的有力助手。
长潜之谜
南极威德尔海豹还是优秀的潜水者,它可以潜入600米的深海,历时1小时之久。这种深潜和长潜的奥秘在哪里?科学家在实验室模拟现场进行了研究,发现潜水时威德尔海豹的生理功能发生很大的变化,以适应下潜的需要。
善于潜游的海豹(张坤诚)
下潜时,威德尔海豹的心脏跳动立即从每分钟55次下降到15次,心脏的血流量,从每分钟40升降到6升。其他大多数器官只能得到正常血量的5~10%,但血压正常,依然保持160毫米汞柱。
下潜时血糖大量下降,上浮后开始的5~10分钟仍然继续下降,但此时心功能却大幅度提高。下潜时由于不能进行呼吸,体内贮存的氧气不久就近乎枯竭,葡萄糖的代谢只能通过无氧酵解的途径变成乳酸,因此,血液中乳酸的浓度很高,达正常值的3倍。上浮后乳酸浓度迅速下降。下潜时所需要的能量是由乳酸供应的。
肺的代谢延缓,并能吸收乳酸,这与平时不同,平时海豹的肺是利用葡萄糖而进行代谢的。
下潜时脑的代谢还不太清楚,如果也是利用乳酸,那么脑中葡萄糖的代谢要比原来高8倍,才能满足需要;如果不是这样,那就是说,没有氧也能满足脑对能量的需要。实际上,下潜70分钟后,脑消耗的糖仅占总量的33%。
令人奇怪的是,那么多乳酸是从哪里来的呢?脑和肺不可能制造乳酸,它一定是从海豹身体的其他部位来的。实验表明,乳酸来自肌肉和皮肤,因为这些部位的血流量很低,仅占15%。由于血少缺氧,这些器官只能进行无氧代谢,产生乳酸。然而,无氧代谢产生的能量是很少的,怪不得自流量很少的那些器官会消耗那么多葡萄糖,去产生乳酸。
威德尔海豹脑对氧的消耗量极低,这对潜水是很有利的。威德尔海豹血液中含有1000毫克分子的氧,脑在70分钟仅用去血氧的3~4%,而人脑在同样时间内要用去血氧的90%。威德尔海豹心脏在70分钟内用去14%的氧,而人心脏却是57%。仅从威德尔海豹脑和心脏的耗氧量来看,它还有延长潜水时间的潜力。
与人相反,威德尔海豹的脑袋小得可怜,只有人脑的5%左右。那么一个庞然大物,长着一个不到体重1/1000的小脑袋,并非没有道理,这可能是威德尔海豹能适于深潜和长潜的奥秘之一。