Le balene respirano attraverso i polmoni, proprio come i loro parenti più stretti, i mammiferi terrestri. Tuttavia, il fatto di trovarsi nell'ambiente acquatico li costringe a venire in superficie per respirare. Sono adattati alle immersioni prolungate, motivo per cui possono trattenere il respiro per lunghi periodi di tempo e risalgono in superficie solo quando hanno bisogno di recuperare ossigeno. Ci sono alcuni fattori che influenzano la frequenza con cui devono emergere per respirare, e uno di questi è la velocità di nuoto. A velocità più elevate, consumeranno più energia, quindi dovranno emergere più spesso. Tra i mammiferi marini, le balene sono le migliori a trattenere il respiro, poiché il record osservato è detenuto dalla balena di Cuvier (Ziphius cavirostris), che è in grado di immergersi fino a 137,5 minuti a una profondità di 2992 m.
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Dove respirano le balene?
Le balene respirano attraverso gli spiracoli, ma cosa sono esattamente? I cetacei, la famiglia a cui appartengono le balene, hanno subito adattamenti anatomici per facilitare questa respirazione. Il più importante consiste in uno spostamento delle narici o narici verso la parte dorsale, appena sopra la testa. In questo momento, i fori sono chiamati spiracoli. Questa posizione superiore dello spiracolo permette loro di riposare in superficie senza dover fare un grande sforzo, oltre a consentire loro di respirare molto rapidamente, di cui parleremo più avanti.
Le balene non riescono a respirare con la bocca, poiché hanno tubi isolati per respirare e nutrirsi, motivo per cui possono nutrirsi in sicurezza per l'acqua per entrare nei polmoni. Allo stesso modo, non tutte le specie di balene hanno lo stesso numero di spiracoli. Ad esempio, i fanoni o le balene hanno due fori, mentre il resto delle balene o degli odontoceti ha solo un foro.
Come respirano le balene?
Le balene, a differenza di altri mammiferi, hanno una respirazione quasi volontariaIl breve tempo che trascorrono in superficie li costringe a scambiare CO2 con O2 molto rapidamente, ed è per questo che nei mammiferi marini lo scambio di gas è bidirezionale. Lo scambio di gas avviene negli alveoli, le terminazioni a forma di sacco dei polmoni.
Le balene possono espellere aria sia sott'acqua che in superficie Nel primo caso, l'aria raggiunge la superficie a forma di bolla. Curiosamente, possiamo dire che alcune balene usano queste bolle per catturare i pesci in "reti a bolle", permettendo ad altri della loro specie di trarne vantaggio. Nel secondo caso, invece, l'aria viene espulsa già in superficie. Tuttavia, l'introduzione di nuovo ossigeno può essere praticata solo fuori dall'acqua.
Tipo di respirazione delle balene
Si ritiene che le balene abbiano un tipo di respirazione polmonare. Successivamente, daremo un'occhiata a come respirano esattamente le balene.
Processo di respirazione delle balene
Il processo respiratorio delle balene inizia con l'espulsione della CO2. All'interno dell'acqua, abbiamo già visto che lo fanno sotto forma di bolle. All'esterno, invece, espellono una grande quantità di aria e acqua attraverso lo spiracolo, fenomeno che possiamo definire "soffiaggio". Ora, cosa sono esattamente questi sbuffi?
Gli sbuffi così caratteristici delle balene sono prodotti dal il rapido svuotamento dei loro polmoni Quindi, quando osserviamo una balena espellerne una grande quantità di acqua e con molta forza attraverso lo spiracolo, sappiamo che quello che sta facendo è svuotare i polmoni. Questo svuotamento è così accelerato grazie al fatto che hanno una parete toracica molto più flessibile, oltre a muscoli del torace molto potenti, che consentono loro anche di comprimere i polmoni fino a quando non sono praticamente vuoti. In questo modo possono immagazzinare quanto più ossigeno possibile per sfruttarlo durante l'immersione. A titolo di curiosità, le balenottere azzurre sono in grado di svuotare i loro polmoni da 1500 l e di riempirli in soli 2 secondi. Dopo questa scadenza di sbuffo, c'è un inspiration molto più lento, seguito da completa chiusura delle vie aeree e apnea.
Contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, i polmoni delle balene non sono più grandi (in termini di dimensioni relative) di quelli dei mammiferi terrestri. Tuttavia, hanno un volume corrente molto più alto, cioè sono capaci di ispirazioni ed espirazioni molto più profonde. I modelli di respirazione delle balene variano notevolmente tra le specie a causa del loro comportamento e della loro attività.
Nelle lunghe immersioni, gli alveoli che formano i polmoni delle balene rischiano di collassare a causa dell' alta pressione, motivo per cui a 50-100 metri di profonditàtutta l'aria in essi presente viene compressa dai loro potenti muscoli, passando tutta l'aria alveolare ai bronchioli e alla trachea dei polmoni, molto più resistente degli alveoli. In questo modo, parte dell'ossigeno viene assorbito anche comprimendo l'aria negli alveoli, fornendo loro un apporto extra quando sono profondi.
Altri adattamenti associati alla respirazione delle balene
Oltre agli adattamenti già citati nell'apparato respiratorio, i cetacei, e in questo caso le balene, hanno subito adattamenti anche nel sistema circolatorio al fine di migliorare questo scambio gassoso. Sono i seguenti:
- Un adattamento anatomico dei cetacei è il “ rete mirabile ”, che consiste in una rete di vasi sanguigni presenti nella cavità toracica e nelle estremità dell'animale. Questi vasi servono come riserva di sangue ossigenato da fornire durante le immersioni.
- Un altro adattamento è mirato alla molecola che immagazzina ossigeno nei muscoli, la mioglobina A differenza dell'emoglobina (una proteina che trasporta il sangue nel resto del corpo), la mioglobina si trova esclusivamente nei muscoli. Nel caso delle balene, hanno una concentrazione da 10 a 30 volte superioredi questa molecola nei loro principali muscoli natatori rispetto a quella di qualsiasi mammifero terrestre. Inoltre i vasi sanguigni delle specie più subacquee sono più grandi di quelli che si immergono di meno, tutto questo per immagazzinare una maggiore quantità di ossigeno nel sangue. Possono anche ridurre il flusso sanguigno in alcuni organi, come i reni o l'apparato digerente, dando così la priorità all'ossigenazione degli organi vitali e dei muscoli natatori.
Come respirano le balene quando dormono?
Le balene, a differenza di un mammifero terrestre, hanno bisogno di venire in superficie per respirare mentre dormono. Per risolvere questo problema, le balene hanno un sonno molto leggero, caratteristico dei cetacei, che viene chiamato “ sonno uniemisferico”. In cosa consiste esattamente? Nell'addormentare uno degli emisferi cerebrali per consentire all' altro di continuare a lavorare, garantendo che la balena non affondi e possa continuare a respirare.
Grazie a questo adattamento, si potrebbe dire che stanno semisvegli, il che permette loro di uscire di tanto in tanto per prendere un respiro veloce e continuare a dormire. Questo tipo di respirazione delle balene durante il sonno non è un'esclusiva di loro, anche i delfini, ad esempio, lo praticano. Scopri come dormono i delfini in questo altro articolo.
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