棲息于南大洋冰區和冰緣的威德爾海豹是打孔巨匠,也是海洋學家的有力助手。
打洞的專家--威德爾海豹(姜延元攝)
威德爾海豹需要不斷浮出水面進行呼吸,每次間隔時間為10~20分鐘,最長可達70分鐘。在無冰時,浮到水面呼吸很容易,然而,當海面封凍時,呼吸便成了威德爾海豹的一大難題了。當威德爾海豹被封在海冰或浮冰群的底層時,就無法隨時浮出水面進行呼吸,它悶得無法忍受時,就不顧一切大口大口地啃起冰來。費盡了平生之力,啃出了一個洞,它才能鉆出洞外,有氣無力地躺著,盡情地呼吸著空氣。然而,它的嘴磨破了,鮮血直流,染紅了冰洞內外;它的牙齒磨短了,磨平了,磨掉了,再也不能進食,也無法同它的勁敵進行搏斗了。正是由于這種原因,本來可以活20多年的威德爾海豹一般只能活8~10年,有的甚至只活4~5年就喪生了。更嚴重的是,有的威德爾海豹還沒有鉆出洞口,就因缺氧和體力耗盡而死亡。
為了保存自己用鮮血和生命換來的冰洞,威德爾海豹每隔一段時間就要重新啃一次,避免洞口被再次凍結。這樣,冰洞就成了它進出海洋、呼吸和進行活動的門戶。
威德爾海豹用鮮血和生命換來的冰洞,是海洋學家進行海洋科學研究的極好場所。海洋學家可利用這些冰洞采集海水樣品,從而進行海洋化學和海洋生物學的研究;還可以把各種海洋學儀器放進冰洞,進行海洋物理學等學科的研究。假如用人工鉆這樣一個冰洞,要耗費很多人力和物力。因此,人們把威德爾海豹稱為打孔巨匠和海洋學家的有力助手。
長潛之謎
南極威德爾海豹還是優秀的潛水者,它可以潛入600米的深海,歷時1小時之久。這種深潛和長潛的奧秘在哪里?科學家在實驗室模擬現場進行了研究,發現潛水時威德爾海豹的生理功能發生很大的變化,以適應下潛的需要。
善于潛游的海豹(張坤誠)
下潛時,威德爾海豹的心臟跳動立即從每分鐘55次下降到15次,心臟的血流量,從每分鐘40升降到6升。其他大多數器官只能得到正常血量的5~10%,但血壓正常,依然保持160毫米汞柱。
下潛時血糖大量下降,上浮后開始的5~10分鐘仍然繼續下降,但此時心功能卻大幅度提高。下潛時由于不能進行呼吸,體內貯存的氧氣不久就近乎枯竭,葡萄糖的代謝只能通過無氧酵解的途徑變成乳酸,因此,血液中乳酸的濃度很高,達正常值的3倍。上浮后乳酸濃度迅速下降。下潛時所需要的能量是由乳酸供應的。
肺的代謝延緩,并能吸收乳酸,這與平時不同,平時海豹的肺是利用葡萄糖而進行代謝的。
下潛時腦的代謝還不太清楚,如果也是利用乳酸,那么腦中葡萄糖的代謝要比原來高8倍,才能滿足需要;如果不是這樣,那就是說,沒有氧也能滿足腦對能量的需要。實際上,下潛70分鐘后,腦消耗的糖僅占總量的33%。
令人奇怪的是,那么多乳酸是從哪里來的呢?腦和肺不可能制造乳酸,它一定是從海豹身體的其他部位來的。實驗表明,乳酸來自肌肉和皮膚,因為這些部位的血流量很低,僅占15%。由于血少缺氧,這些器官只能進行無氧代謝,產生乳酸。然而,無氧代謝產生的能量是很少的,怪不得自流量很少的那些器官會消耗那么多葡萄糖,去產生乳酸。
威德爾海豹腦對氧的消耗量極低,這對潛水是很有利的。威德爾海豹血液中含有1000毫克分子的氧,腦在70分鐘僅用去血氧的3~4%,而人腦在同樣時間內要用去血氧的90%。威德爾海豹心臟在70分鐘內用去14%的氧,而人心臟卻是57%。僅從威德爾海豹腦和心臟的耗氧量來看,它還有延長潛水時間的潛力。
與人相反,威德爾海豹的腦袋小得可憐,只有人腦的5%左右。那么一個龐然大物,長著一個不到體重1/1000的小腦袋,并非沒有道理,這可能是威德爾海豹能適于深潛和長潛的奧秘之一。