Осьминог — одно из самых инопланетных существ в мире, но ничто так не подчеркивает это, как физиологические различия между ним и наиболее знакомыми нам существами. Как у тараканов и кальмаров, неврология осьминогов контролируется несколькими отдельными мозгами — девятью в случае этого странного осьминога.
И многие их навыки манипулирования сводятся к тому, что они могут использовать эти мозги для управления восемью различными щупальцами. Но не менее необычна и их система кровообращения.
Сколько бывает сердец у животных?
У некоторых животных и насекомых насчитывается до 13 сердец, а у осьминога 3 сердца. Ученые точно не знают, почему у животных несколько сердец, но считается, что это связано с их способностью к регенерации поврежденных конечностей.
У осьминога несколько сердец, и этот факт может раскрыть секреты его эволюционной истории, а также помочь нам понять, как они манипулируют окружающей средой. Вот все факты, которые необходимо знать о сердцах осьминогов.
Не у каждого животного есть сердце. Морские анемоны и морские звезды обходятся без специального органа для перекачки крови — но тот факт, что медуза является самым крупным животным без сердца, свидетельствует о необходимости сердца для животных, физиологически развитых до определенного уровня.
Понятие кровеносной системы, управляемой централизованным насосом, который может доставлять кровь по всему телу, впервые появилось примерно 600 миллионов лет назад, и с тех пор оно является основой почти всей животной жизни. Независимо от того, обсуждаете ли вы лысого орла, древесную лягушку или шмеля, функция одна и та же — доставка питательных веществ и кислорода для питания тканей организма и удаление любых отходов в процессе циркуляции.
Почему у некоторых животных несколько сердец?
У большинства животных сердце одно, но даже оно может значительно отличаться по конструкции и функциональности.
- Вышеупомянутый шмель имеет открытую систему кровообращения с сердцем, которое проходит по всей длине тела и просто переливает кровь по органам.
- Чрезвычайно длинная шея африканского жирафа требует от этих лошадей невероятно мощного сердца с толстыми сердечными стенками, способного эффективно перекачивать кровь до самого мозга.
- Самое быстрое в мире сухопутное млекопитающее — гепард — также имеет невероятно быстрое сердце, способное к исключительному ускорению. Научные факты свидетельствуют о том, что за несколько секунд он может удвоить частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, составляющую около 120 ударов в минуту.
Проследить эволюционное древо в обратном направлении может быть непросто. Животные в семейном древе иногда теряют черты, которые обычно являются определяющими для их группы — как в случае с дельфинами, потерявшими ноги и перешедшими к жизни в качестве водных млекопитающих.
Но дело в том, что не существует известных млекопитающих, рептилий, амфибий или птиц с несколькими сердцами. Это говорит о том, что развитие более чем одного сердечного насоса произошло далеко назад по эволюционному древу.
Это также предполагает, что эти дополнительные сердца развились из-за необходимости выживать в экстремальных или чуждых условиях, иначе они могли бы повторяться в большем количестве мест. Понятно, что большинство животных с несколькими сердцами кажутся людям довольно чуждыми.
- Одним из самых примитивных и вездесущих существ с несколькими сердцами является дождевой червь. Пять сердец этого червя являются скорее прототипами сердца, чем реальными существами, поскольку по сути это просто специализированные кровеносные сосуды.
- Основываясь на известных фактах, можно утверждать, что у тараканов 13 сердец, хотя некоторые ученые утверждают, что у них одно сердце с 13 камерами.
- У миксин низкое качество воды, в которой они живут, требует наличия системы кровообращения, способной к фильтрации, в результате чего они имеют четыре сердца, которые могут работать без кислорода в течение полутора суток.
- И каракатицы, и кальмары имеют три сердца — эволюция, которую они также приспособили для преодоления уникальных трудностей водных экосистем, в которых они обитают.
Сколько сердец у осьминога?
На самом деле, кровеносная система кальмара и каракатицы функционально такая же, как и у осьминога — откровение, которое сводится к тому, что все они относятся к классу головоногих моллюсков. Функционально головоногие имеют сходную анатомию, что позволяет им выживать в сходных условиях.
Cephalopoda переводится как «голова-нога», и все они состоят из головы, которая служит точкой опоры для восьми или более рук и ног, помогающих им ориентироваться в воде.
Количество и характер этих рук может варьироваться в зависимости от животного, но у осьминогов они развиты особенно хорошо. Их восемь щупалец очень чувствительны и способны к невероятно тонкой моторике, а у осьминогов уже развито девять мозгов. Один центральный мозг служит для управления восемью отдельными мозгами, каждый из которых отвечает за разные щупальца.
Подобным образом у осьминогов и других головоногих моллюсков развиты три сердца. Все три сердца расположены в голове животного, причем систематическое сердце служит основным насосом кровообращения, а два ветвистых сердца оказывают помощь.
Функционально это не сильно отличается от того, как работает сердце у других существ, хотя обязанности разделены. Два ветвистых сердца берут чистую кровь, богатую кислородом, и прокачивают ее через жабры осьминога, чтобы кислород и питательные вещества могли быть распределены по удаленным тканям тела.
Как только кровь завершает свой цикл, она возвращается в систематическое сердце, где нагнетается давление и снова отправляется по циклу.
Размер и объем конечностей осьминога частично объясняет, почему этим головоногим моллюскам понадобилась такая специализированная система кровообращения, но большое количество энергии, необходимое для поддержания девяти отдельных мозгов в кислородном состоянии, также может быть серьезным фактором, способствующим этому.
Наутилус — единственный головоногий моллюск, у которого нет трех сердец, и он одновременно физиологически менее сложен и значительно более малоподвижен, чем кальмар и осьминог.
Но то, что уникальная конструкция с тремя насосами возникла в силу эволюционной необходимости, не означает, что она идеально эффективна. У осьминогов есть два основных способа передвижения — ползание по поверхности морского дна и использование щупалец и течения для продвижения вперед.
Осьминоги в основном полагаются на первый способ навигации, потому что их систематическое сердце фактически перестает работать в процессе движения. Эта неспособность к длительным нагрузкам могла способствовать тому, что осьминоги разработали методы охоты из засады и экологический камуфляж в качестве основного защитного механизма.
Почему у осьминогов голубая кровь?
Тайна голубой крови осьминога на самом деле очень важна для понимания необходимости наличия у него трех сердец. Человеческая кровь кажется красной, когда покидает тело, из-за наличия в ней белка на основе железа, называемого гемоглобином. Осьминоги вместо этого используют белок, полученный из меди, известный как гемоцианин.
Гемоцианин является более тяжелым из этих двух белков, и его уникальная химическая структура гарантирует, что кровь осьминогов при вытекании из тела выглядит голубой. Осьминоги доказали, что они очень эффективно используют весь кислород, который их сердца прокачивают через их тело, но это может быть не столько признаком того, что у них эффективная система кровообращения, сколько результатом необходимости.
Гемоцианин лишь на четверть эффективнее гемоглобина в транспортировке кислорода, поэтому необходимо три отдельных сердца, два из которых специализируются на циркуляции, а одно — на переработке.
Исследования одного из видов осьминогов, обитающих в прохладной Антарктике, могут пролить свет на то, почему у этих животных появился такой, казалось бы, неэффективный белок в составе крови. Этот вид — Pareledone charcoti — демонстрирует значительно более высокую концентрацию гемоцианина в крови: примерно на 40% больше, чем любой другой наблюдаемый вид осьминогов. Это не кажется случайным.
Исследователи считают, что это физиологическое изменение призвано помочь этим осьминогам адаптироваться к более холодным условиям, где скорость кислородного обмена гораздо менее эффективна. В то же время эти осьминоги смогли приспособиться и даже превысить эффективность кровообращения, когда их поместили в более теплые воды.
На планете существует более 300 видов осьминогов, и им удалось найти свою нишу практически во всех крупных водоемах с соленой водой. Высокий уровень приспособляемости осьминогов позволил им выжить в условиях экстремальных температур и окружающей среды, и за это можно благодарить их странное неэффективное сердце. Возможно, это даже поможет осьминогам лучше переносить грядущие изменения климата.
Читайте также:
