Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

doktor.is

Hvernig aðlöguðust spendýr lífi í sjó og af hverju?

Fræðimenn hafa lengi velt því fyrir sér hverjir hafi verið áar hvala á landi fyrir tugum milljóna ára. Með hjálp steingervingarannsókna eru þeir orðnir nokkuð sammála um að forfeður nútímahvala hafi verið hópur útdauðra spendýra sem heita Mesonychids á fræðimáli.

Við vitum til þess að þessi hópur hafi verið nefndur tveimur heitum á íslensku. Í bókinni Undraveröld dýranna kallast þeir kárnar sem er einnig fornt fuglsheiti, og Leifur Símonarson prófessor í steingervingafræði hefur nefnt þá hófhýenur, þar sem þeir líktust hýenum með hófa. Mesonychids voru kjötætur sem smám saman leituðu í auknum mæli að fæðu í hafinu.



Ein þessara tegunda af meiði kárna var andrakárni (Andrewsarchus) en leifar hans hafa fundist í Mongólíu og eru frá eósen-tímabilinu fyrir um 50 milljónum ára. Þessi skepna virðist hafa verið mjög stór þar sem hauskúpan var tæplega 1 metri á lengd. Andrakárnar hafa líklega étið skelfisk og fiska í flæðarmálinu en samkeppni um fæðu þar hefur ekki verið eins mikil og á landi. Þetta fjöruát hefur eflaust verið skref í átt að aðlögun að lífi í hafinu.

Vísindamenn telja að það hafi tekið þessa ættgrein spendýra innan við 15 milljónir ára að aðlagast sjávarlífi að fullu. Menn byggja þá staðhæfingu á merkum steingervingafundum bandarísku vísindamannanna Philip Gingerich og Hans Thewissen á 10. áratug síðustu aldar í Pakistan. Steingervingarnir eru af löngu útdauðum skepnum af ættbálki spendýra sem nefnast á fræðimáli Pakicetus og Ambulocetus. Á beinagrindum þeirra má sjá frekari aðlögun að vatnalífi en þekkist meðal kárnanna og eru þessir steingervingar mikilvægasti hlekkurinn sem fundist hefur á milli kárna og eiginlegra hvala.



Hvalir eru einu spendýrin sem hafa slitið öll tengsl við þurrlendi og ala allan sinn aldur í vatni. Nokkur önnur spendýr lifa að stórum hluta í vatni, svo sem sækýr og selir, en þurfa þó að koma á land. Til dæmis fer æxlun sela og uppeldi kópa fram á þurrlendi. Lendi hvalur hins vegar á þurru landi eru honum allar bjargir bannaðar þar sem hann getur ekki hreyft sig vegna þyngdar sinnar. Auk þess verður öndun erfiðari þar sem beinagrindin leggst smátt og smátt saman vegna eigin þyngdar enda er hún ekki aðlöguð að því að bera uppi líkama heldur fljóta um í þyngdarleysi hafsins.

Rétt eins og landdýr þurfa hvalir á súrefni úr andrúmsloftinu að halda og verða því að koma upp að yfirborðinu til að anda. Ólíkt landdýrum hafa nasir hvala færst frá andliti og aftur á höfuðið sem gerir þeim auðveldara að anda við yfirborð sjávar. Blástursgatið gegnir því lykilhlutverki í öndun en það er aðeins eitt dæmi um það hvernig líkamsgerð hvala hefur tekið breytingum til þess að létta þeim lífið í undirdjúpunum.

Hvalir geta verið mun lengur í kafi en önnur spendýr, ekki vegna þess að lungu þeirra séu hlutfallslega stærri heldur vegna þess að þeir geta geymt meira súrefni í blóði og vefjum. Í töflunni hér að neðan má sjá þann tíma sem nokkur spendýr geta verið í kafi.


Samanburður á köfunartíma nokkurra spendýra.

MaðurHomo sapiens1-2 mín.
HundurCanis familiaris3 mín.
FlóðhesturHippopotamusum 15 mín.
ÍsbjörnUrsus maritimusum 15 mín.
HöfrungurDelphinidae5-8 mín.
ReyðarhvalurBalaenopteridae20-40 mín.
BúrhvalurPhyseter macrocephalusum klukkustund

Eins og sést á töflunni er nokkur munur á köfunartíma ólíkra hvalategunda. Skýringin kann að felast í því að sumar tegundir, eins og höfrungar, leita fæðu við yfirborðið en aðrar, eins og búrhvalir, leita sér matar á miklu dýpi.

Lungu hvala eru tvö eins og hjá öðrum spendýrum en þau eru nokkuð frábrugðin lungum landspendýra. Hvort lunga fyrir sig er aðeins einn poki en greinist ekki niður í fleiri bleðjur eins og hjá landspendýrum. Annað atriði sem er frábrugðið er að barkarbrjósthringirnir ganga langt niður í lungu hvala sem gefur þeim það mikinn styrk að þau falla ekki saman undir miklum þrýstingi.

Lega lungna er önnur hjá hvölum en frændum þeirra á þurrlendi. Þau liggja ekki fremst í brjóstkassanum heldur eru þau undir hryggnum en meltingafærin liggja framarlega undir lungunum niðri á kvið dýranna. Þindin er ekki þvert í gegnum líkamsholið sem aðskilur brjósthol frá kviðarholi heldur liggur hún lárétt nokkurn veginn á ská undir lungunum og er einstaklega vöðvarík.

Þegar hvalurinn kemur upp á yfirborð til þess að anda herpist þindin saman af miklu afli og framkvæmir kraftmeiri og hraðari öndun en þekkist meðal annarra spendýra. Samanburður á öndun manna og langreyðar hefur sýnt að maðurinn er 4 sekúndur að anda að sér hálfum lítra en langreyðurinn er 2 sekúndur að anda að sér 1.500 lítrum af lofti.

Áhugasömum lesendum er bent á að kynna sér einnig svar sama höfundar við spurningunni Hvers vegna héldu forfeður hvala til sjávar?

Heimildir og myndir:
  • O'Leary M.A. og Heyning J.E. 1999. „Whale Origins“. Science. 12; 283: 1641.
  • Gingerich, P. o.fl., 1994. „New Whale from the Eocene of Pakistan and the Origin of Cetacean Swimming“. Nature 368: 844-847.
  • BBC - Science & Nature.
  • Edward T. Babinski: Cetacean Evolution (Whales, Dolphins, Porpoises).
  • Giuseppe Ardito et al. (íslenskir höfundar Óskar Ingimarsson og Þorsteinn Thorarensen), Undraveröld dýranna 12, Fjölvi, Reykjavík 1988.

Útgáfudagur

6.1.2005

Spyrjandi

Ingibjörg Jónsdóttir

Höfundur

Jón Már Halldórsson

líffræðingur

Tilvísun

Jón Már Halldórsson. „Hvernig aðlöguðust spendýr lífi í sjó og af hverju?“ Vísindavefurinn, 6. janúar 2005. Sótt 21. október 2018. http://visindavefur.is/svar.php?id=4701.

Jón Már Halldórsson. (2005, 6. janúar). Hvernig aðlöguðust spendýr lífi í sjó og af hverju? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4701

Jón Már Halldórsson. „Hvernig aðlöguðust spendýr lífi í sjó og af hverju?“ Vísindavefurinn. 6. jan. 2005. Vefsíða. 21. okt. 2018. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4701>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Helga Zoega

1976

Helga Zoega er prófessor í lýðheilsuvísindum við Læknadeild HÍ. Rannsóknir Helgu eru á sviði lyfjafaraldsfræði og beinast einkum að lyfjanotkun meðal barnshafandi kvenna og barna – hópum sem lyf eru sjaldnast prófuð á áður en þau koma á markað.