

在百慕大群岛附近,一只安装了特殊传感器的宽吻海豚,用吸盘将传感器固定在它的鳍上,潜得越来越深……越来越深。十三分钟后,它终于浮出水面换气,这次潜水达到了1000米——这个深度超过了世界上最高的建筑——它深入大西洋寻找食物。
这次深潜让生理学家 Andreas Fahlman 感到惊讶。该物种在佛罗里达的近海亲戚通常会将觅食时间缩短且潜水较浅,通常不超过10米。1965年,“Tuffy”号海豚曾被美国海军训练潜水300米,但Fahlman表示,近海海豚无法像同物种的远洋海豚那样潜水1000米。
Fahlman想找出答案:“问题在于,对于同一个物种,生理极限可以延伸到什么程度,以适应这些截然不同的生活方式?”
起初,他认为那些运动能力强的远洋海豚与近海的“沙发土豆”海豚相比,会有不同的肺部结构或更低的代谢率(这将有助于节省能量以应对这些大胆的下潜)。但他的研究结果表明,这两种情况都不是:两个海豚种群看起来完全相同。
他感到困惑,于是进行了一项后续研究——这两项研究本周发表在《生理学前沿》杂志上——并提出了一个新的假设:差异在于它们的血液。
Fahlman和他的团队发现,深潜海豚的红细胞数量比浅水海豚多25%。红细胞含有一种叫做血红蛋白的蛋白质,它能帮助细胞将氧气输送到全身——红细胞越多,携带的氧气就越多。
“这就像开着一个更大的油箱潜水,深潜的物种只是加满了更多的油,”Fahlman说。
海豚也可能像鲸鱼一样,通过肌红蛋白(一种存在于肌肉细胞中的携氧蛋白)将氧气储存在肌肉中。Fahlman不仅发现百慕大海豚的红细胞更多,他还认为它们还能调节血流以在深潜时保护自己。Fahlman说,近海海豚很可能也拥有这种能力,但由于它们生活在浅水区,所以没有像深潜海豚那样频繁使用的必要。

与潜水员一样,海豚也面临减压病的风险,也就是俗称的“潜水病”。当你用压缩空气潜水时,氮气会扩散到血液中。缓慢地上浮至关重要,以便气体能够自然溶解。如果你上浮过快,压力的突然下降会导致血液中形成氮气泡,这可能导致关节疼痛、头晕、行走困难,在极端情况下甚至会导致昏迷或死亡。
过去的研究表明,是海豚独特的肺部结构使它们免受疾病侵害。这些聪明的海洋生物拥有可塌陷的肺;当承受巨大压力时——就像1000米的下潜——一个肺部腔室会塌陷,而另一个腔室则保持开放以进行气体交换。Fahlman的理论是,海豚能够将血液重新导向塌陷的腔室,从而限制氮气泡的积聚。
“我们认为它们使用完全不同的方式来管理气体,而不仅仅是依赖于过去提出的肺部塌陷,”Fahlman说。“与陆地哺乳动物不同,它们可以将血液输送到不进行气体交换的肺部区域。”
研究人员尚未弄清楚远洋海豚为何会进行如此极端的深海之旅,但Fahlman认为这可能与全球变暖导致猎物分布变化有关。在深海中,至少海豚仍然可以吃到藏在海面之下深处的食物,例如鱿鱼。
然而,Fahlman表示,这种深潜能力可能会让海豚在应对气候变化方面占据优势——不像其他面临灭绝的海洋动物,它们的生存环境在不断消失。
“海豚有很多生存的方法,”他说。“无论我们如何破坏环境,它们都可以适应它们正在做的事情,并继续生存下去。”