Cá voi hô hấp bằng gì?
Như đã nói ở trên, cá voi cũng hít thở không khí bằng phổi. Tuy phải nhô lên trên mặt nước để thở, nhưng chúng có thể ở dưới một khoảng thời gian tương đối dài, ước chừng từ 1 đến 2 tiếng.
Vậy tại sao chúng lại có thể ở lâu dưới nước như vậy. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng, cơ thể của cá voi có cấu tạo đặc biệt. Máu và cơ của chúng chính là kho tích trữ ôxy đặc biệt.
Như chúng ta đã biết, trong máu chứa một lượng lớn oxy và CO2. Ngoài ra, tỷ lệ máu so với thể trọng cơ thể của cá voi thường lớn nhiều hơn so với động vật sống trên cạn.
Ngoài máu ra, cơ thịt của cá voi cũng có thể tích trữ ôxy. Trong cơ thịt của chúng có một loại albumin cơ hồng, rất dễ kết hợp với oxy. Khi chúng nhô lên khỏi mặt nước để thở, oxy được hít vào, một phần kết hợp với albumin cơ hồng hình thành trạng thái kết hợp hóa học, tích trữ trong cơ. Albumin này càng nhiều, oxy được tích trữ càng lớn.
Ngoài ra, tần số thở bình thường của cá voi tuy rất thấp, nhưng khả năng hít oxy và nén khí CO2 lại rất mạnh, thuận lợi cho chúng ở dưới nước một khoảng thời gian dài. Người bình thường một lần thở chỉ có thể thay đổi 15-20% khí trong phổi, còn cá voi lại có thể thay đổi trên 80%. Đa số động vật cạn, kể cả người rất nhạy cảm với CO2 trong máu. Nếu hàm lượng CO2 trong không khí tăng lên, thì tần xuất thở của người sẽ tăng lên gấp 5 lần bình thường. Nhưng đối với cá voi, dù CO2 trong máu tăng lên cũng không xảy ra sự cưỡng chế thở.
Mục lục
Bài chi tiết: Tiến hóa của bộ Cá voi
Các loài cá voi đã tiến hóa từ các động vật có vú sống trên đất liền [có thể nhất là từ tổ tiên chung là các dạng động vật ăn thịt có móng guốc, cùng nhánh chị em đồng tiến hóa kia là các động vật guốc chẵn [Artiodactyla] như lợn và hà mã].[1] Chúng có lẽ đã thích nghi với cuộc sống đại dương vào khoảng 50 triệu năm trước.
Artiodactyla, nếu như loại bỏ nhóm Cetacea, là một nhóm đa ngành. Vì lý do này, thuật ngữ khoa học Cetartiodactyla [cá voi+guốc chẵn] đã được tạo ra để chỉ nhóm chứa cả động vật guốc chẵn và cá voi [mặc dù vấn đề có thể dễ dàng giải quyết bằng cách coi Cetacea là một phân nhóm của Artiodactyla].
|
|
|
|
|
|
|
| Pakicetus
|
Ambulocetus
|
Kutchicetus
|
Protocetus
|
Janjucetus [Mysticeti]
|
Squalodon [Odontoceti]
|
Trong khoảng thời gian vài triệu năm thuộc thế Eocen, các động vật dạng cá voi đã quay lại sống dưới biển, nơi đã từng là hốc sinh thái cho các dạng động vật săn mồi to lớn, kiếm ăn ở bề mặt nước nhưng đã bị bỏ hoang kể từ khi các loài bò sát của các nhóm Mosasaur [họ Mosasauridae] và Plesiosaur [phân bộ Plesiosauroidea] bị tuyệt chủng. Do sự tăng lên của không gian sinh sống nên đã không có giới hạn tự nhiên đối với kích thước của động vật dạng cá voi [cũng nghĩa là trọng lượng cơ thể mà các chân của chúng có thể duy trì được] do nước có sức nổi. Cũng chính vì thế mà chúng không còn cần tới các chân nữa.
Cũng trong khoảng thời gian này, động vật dạng cá voi đã mất dần đi các thuộc tính phù hợp cho sự sinh tồn trên đất liền và thu được các cơ chế thích nghi với cuộc sống dưới nước. Các chi sau biến mất và cơ thể của chúng trở thành thon và thuôn hơn – hình dạng cho phép chúng có thể di chuyển nhanh trong nước. Đuôi nguyên thủy của chúng cũng chuyển dạng thành một cặp thùy đuôi có tác dụng dẫn lái khi chuyển động theo chiều dọc.
Như là một phần của quá trình thuôn hóa này, các xương trong các chi trước của cá voi đã hợp nhất lại với nhau. Theo dòng thời gian, cái trước đây là các chân trước đã trở thành một khối đặc gồm xương, mỡ và mô, tạo ra các chân chèo rất hiệu quả và làm cân bằng kích thước to lớn của chúng.
Để duy trì nhiệt cơ thể trong các vùng biển lạnh, các loài cá voi cũng đã phát triển lớp mỡ cá voi, lớp chất béo dày nằm giữa lớp da bên ngoài và lớp thịt bên trong, có vai trò như nguồn cung cấp năng lượng trong trường hợp cấp thiết. Ở một vài loài cá voi thì lớp mỡ này dày tới hơn 30cm [1ft]. Không còn nhu cầu giữ ấm cơ thể từ bên ngoài nữa nên lớp lông của động vật dạng cá voi dần dần biến mất, tiếp tục làm giảm lực ma sát của khối cơ thể đồ sộ đối với nước.
Xương nhỏ ở tai trong gọi là xương búa bị hợp nhất với các thành của hốc xương nơi chứa các xương tai trong, làm cho việc nghe trong không khí gần như là không thể. Thay vì thế, sóng âm được truyền tải qua các xương hàm và xương hộp sọ.