這個月來分享的資訊是鯨豚在海洋環境中生活所特有的防禦機制,除了大家最常知道的保存能量用的鯨脂以外,其實還有其他機制,本文接下來要介紹的迷網和淚膜便是在海水環境中演化出來的機制,讓我們先從迷網開始吧!

        迷網(rete mirabile)又稱細脈網,他是細小的動脈跟靜脈交織但不連通,從而形成一種網狀的結構,從魚類到鳥類都能見到這種構造,大部分動物的迷網會將熱量從溫暖來自軀幹的動脈血交換到寒冷從肢體末稍回來的靜脈血。鯨豚在鰭的末梢也確實有類似的構造,但這個緻密的構造在海豚的顱骨周圍也有被發現,並且研判在鯨豚潛水時,其顱骨周圍的迷網會發揮兩個功能:

  1. 規律他們在潛水時壓力的變化,鯨豚所生活的環境的挑戰之一就是在潛到深水的巨大壓力,在高壓下心臟打出的血液要流到末梢需要更大的壓力,也就是心臟會需要收縮得更用力,但這會使身體裡靠近心臟的核心器官承受比較高的血壓,而鯨豚要怎麼在高血壓的狀況下保護自己的大腦呢?研究測試了11種鯨豚的血管模型,利用數學模型模擬了他們在深海中的運作狀態,他們發現他們龐大的迷網散佈在顱骨周圍與脊椎裡外,能夠消除97%的血壓波動,同時他們發現上下擺動的尾鰭比起左右擺動的尾鰭更不會造成血壓的波動。
  2. 散與吸收位在血管內的氣泡,鯨豚所生活的環境的挑戰之二就是回到水面時的巨大壓力變化,人類在潛水時最常面對的便是減壓病,當身體暴露於壓力下降的環境時,氮氣會被釋放到離開身體的氣體中,造成氣泡栓塞。202303.jpg (109 KB) 泡栓子阻塞血管的示意圖

    而鯨豚的主要活動深度是100米內,對它們而言一口氣在水中上升10公尺是很常見的行為,但這個行為的背後需要特別的構造來緩衝,在顱骨周圍的迷網的每一條小血管都被脂肪包裹,而脂質與氮氣親和性較高,因此在氣泡凝集成形之前,便會被緻密的迷網吸收。

    202303-1.png (600 KB) 被脂肪包裹的迷網

        講完了迷網,接下來說說為什麼大家常看到海豚臉上掛著兩條長長的眼淚,一路拖到下巴,根據R. Kelleher20092010年做的研究,他比較了鯨豚、鰭腳類(海獅海豹等)跟人類的淚膜有何不同,發現鯨豚跟鰭腳類的眼淚裡面的黏液蛋白比例較高,而且鯨豚的淚水中的蛋白質分子又比人類的更大。因為鯨豚的淚液在分泌之後會因為裡面大分子的黏液蛋白把淚膜凝聚在一起,不易揮發跟流失,久而久之,淚膜便會成果凍狀的黏固在臉上。