Cetfélék (a Cetacea rend), az emlősök egy teljesen vízi csoportjának tagjai, közismert nevén bálnák, delfinek és delfinek. Az ókori görögök felismerték, hogy a cetfélék lélegeznek, fiatalon szülnek, tejet termelnek és hajjal rendelkeznek - az emlősök minden tulajdonsága. Test formájuk miatt azonban a cetféléket általában a halakkal csoportosították. A cetfélék teljesen húsevők, bár a Sirenia rend tagjait (lamantinok, dugongok és Steller tengeri tehén) egykor „növényevő cetféléknek” nevezték. A múltban a cetfélék fontos erőforrások voltak (lásd a bálnavadászatot), ám a 20. század végére gazdasági jelentőségüket szinte kizárólag a bálnafigyelés, a turisztikai tevékenység és a sok ország egyes tengerparti régióinak fő jövedelemforrása okozta.
Forma és funkció
Általános jellemzők
A test felülete
Az emlősök számára jellemző hajfedés drasztikusan csökken a cetfélékben, valószínűleg azért, mert a haj nedves szigetelő, és úszás közben növeli a tapadást. A cetfélék hajszálai a fejre korlátozódnak, az alsó állkapocson és az orron izolált tüszők jelennek meg. Úgy gondolják, hogy ezek az érzékszervi pofa maradványai (vibrissa). A külső pigmentáció sok állat számára fontos az egyéni felismerés és a fajok felismerésének alapjaként. A haj meghatározza a legtöbb emlős színmintáját, de mivel a cetféléknek nagyon kevés a haja, a külső bőrréteg (epidermisz) megjelöli a jeleket, leginkább a fekete-fehér árnyalatúak. Egyes cetfélék megjelenését különböző, a bőrön vagy a bőrön élő szervezetek befolyásolják. Példaként említhetők a sárga algák, amelyek a kék bálnák (Balaenoptera musculus) alsó testfelületét színezik, valamint a szürke bálnák (Eschrichtius robustus) és a jobb oldali bálnák (Balaenidae család) testén élő, fehéres fehéres organizmusok sokfélesége.
Mozgásszervi alkalmazások
A cetféléknek a vízben való élethez való legszembetűnőbb adaptációja mozdonyrendszere. Mivel a cetfélék olyan emlősökből származnak, amelyek végtagjaikat függőleges síkban mozgatják, nem vízszintes síkban, úszáskor vertikális stroke-okat használnak, a vízszintes stroke helyett, mint krokodil vagy halak. A cetfélék négylábú (négyágú) szárazföldi állatokból - amelyeknek a végtagjai elsődleges szerepet játszottak a mozgásban - gyakorlatilag mésztelen vízi lényekké fejlődtek olyan környezetben, ahol a hátsó izmok fontosabbak. Az elülső végtagok továbbra is jelen vannak, de csak finom békalábokra redukálódnak, rövidített karcsonttal és egyetlen ujj nélkül. A végtagok teljesen elvesznek; csak a vestigiális elemek néha maradnak belsőleg. A medencemaradványok valamennyi cetfélában előfordulnak, kivéve a törpe és a csiga sperma bálnákat. A papucsok segítenek kormányozni, míg a nagyon nagy hátsó izmok a farokt vezetik az állat meghajtásához. A cetfélék vízszintes pelyheket fejlesztettek ki, amelyek növelik a hátizmok által meghajtott meghajtási területet. A halhoz hasonlóan szinte minden cetféléknek van egy hátsó uszonyuk, amely egy kerekként szolgál. A hátsó uszony és a pelyhek kötőszövetből állnak, nem pedig csontból. Más kötőszövet, például a külső fül elveszett, és a férfi nemi szervek belsőleg mozogtak.
Légzés
Általában a cetfélék lélegeznek, miközben a vízen mozognak, és csak egy rövid időt töltenek a felszínen, ahol kilégzik egy robbanásveszélyes szellőzést. A csapást erőszakkal kiutasítják, és összehasonlítható a köhögéssel. A cetfélék tüdőmennyiségük akár 80% -át használják egyetlen lélegzettel, szemben az emberekkel, akik csak 20% -ot használnak. Az ütés látható a víz kondenzációja és a nyálkahártya részecskék miatt; a kék bálnák fújása gyakran több, mint 6 méter (20 láb). Amikor egy szárazföldi emlős elveszíti eszméletét, reflexesen lélegzik, de a cetfélékben a légzés nem reflex. Így amikor a cetfélék elveszíti eszméletét, akkor nem lélegzik és gyorsan elpusztul. Ezért az állatorvosoknak tökéletesíteni kellett a légzőkészüléket, mielőtt a delfineket sikeresen érzésteleníteni lehetett.
Keringés és hőszabályozás
A cetféléknek, mint minden emlősnek, négykamrás szíve van páros kamrai és auriklusokkal. A vérkeringési mintázat hasonló a többi emlősökhöz, kivéve az oxigénezett vérre fejlesztett tartályok sorozatát, amelyet rete mirabilnak hívnak, a "csodálatos hálózat" számára. Ezek olyan megkerüléseket tesznek lehetővé, amelyek lehetővé teszik a cetfélék számára a vázizom keringésének elkülönítését a búvárkodás során, miközben a fennmaradó vérben tárolt oxigént felhasználják a szív és az agy fenntartására - a két szervre, amely a folyamatos oxigénellátástól függ.
A víz sokkal gyorsabban vezet hőt, mint a levegő, és hidegebb, mint az emlősök testhőmérséklete, körülbelül 37 ° C (98,6 ° F). A cetfélék evolúciója három módon küzdött erre a problémára: csökkenti a hőveszteséget okozó külső függelékeket, kialakít egy szigetelő réteget, és kialakítja az ellenáramú keringést a hőveszteség minimalizálása érdekében. A különféle függelékek fentiekben ismertetett csökkentése szintén megkönnyíti a víz mozgását.
A bálnákban a bőrréteg (dermis) taposó takaróvá alakul ki, amely rendkívül gazdag zsírokban és olajokban, ezért rosszul vezet hőt. Ez a takaró az egész testet lefedi és 30 cm (12 hüvelyk) vastag, nagy bálnákban, és ez az állat súlyának jelentős részét teszi ki. Például a kék bálna pelyhe olajtermelése 50 tonnáig terjedhet.
A cetfélék termoregulációjának legfontosabb mechanizmusa az ellenáramú vércserék kifejlesztése, amely olyan adaptáció, amely lehetővé teszi az állat számára, hogy szükség esetén megőrizze vagy eloszlassa a hőt. A bőr felületéből kifolyó vér a külső környezettel való szoros érintkezés révén lehűlött, és két különböző módon juthat vissza a cetfélék szívébe. Ha a perifériás úton visszatér, a vér felületes vénákon keresztül visszakerül a szívbe, ahol továbbra is hővesztesége van, és hűvös érkezik a szívbe. Ez az állat felesleges hőjét a környezetbe engedi. Az ilyen hőszennyezés különösen fontos a nagy bálnák számára, hatalmas felület-térfogat arányuk miatt. Ha azonban a bálna testhőmérséklete már hűvös, akkor az oxigénnel kimerült vénás erek inkább visszatérhetnek a szívbe az érükön keresztül, amelyek meleg vért szállító artériák köré vannak tekerve az állat perifériájára. Ezen az úton az artériás vér melegíti a vénás vért, és melegen érkezik a szívbe. Az artériás vér, mivel hőjét nem a környezetbe továbbítja, hanem a vénás vérbe, előhűtve érkezik a bőr felületére.
Adagolási adaptációk
Mielőtt a cetfélék fejlődtek ki a vízi alkalmazkodásban, teljesen differenciált fogakkal rendelkeztek (heterodont fogak), beleértve metszőfogakat, szemfogakat, premolarekat és molarákat. Mivel az állatok jobban alkalmazkodtak a vízi mozgáshoz és elveszítették az képességüket, hogy az elülső végtagjaikkal manipulálják az ételt, elkezdték megragadni az élelmüket, és egészben lenyelik. A fogazott bálnákban (Odontoceti alszám) a heterodont fogak csökkent, és helyébe egy homodont fogazat került, amelyben minden fog egyszerű kúp. A fogak száma a fogazott bálnák között változik, a csőrös bálnák közül kettőtől (a Ziphiidae család [Hyperoodontidae bizonyos osztályozásokban]) és a La Plata folyó delfinén (Pontoporia blainvillei) 242-ig, hogy lehetővé tegyék a ragadozók hatékony elfogását. A Baleen bálnák (Mysticeti alszám) viszont mindkét állkapocsnál elvesztették a fogaikat, ehelyett csak két sor baleenlemez van a felső állkapocsukban. Ez a készülék lehetővé teszi a bálna bálnák számára, hogy hatalmas mennyiségű kis zsákmányt fogyasszon egyetlen falat.
Általában a bálnáknak viszonylag nagy a szája. Az egyik felnőtt orrfej vagy a grönlandi jobb bálna (Balaena mysticetus) szája öt méter hosszú és három méter széles, és a legnagyobb szájüreg a nyilvántartásban. A cetfélék gyomrája négy rekeszből áll: erdei gyomor, fő gyomor, összekötő kamrák és pilloros gyomor. Az erdei gyomor valójában a nyelőcső tágulása, és egyszerű hámréteggel (lapos sejtek rétegeivel) van bélelt. Csak tartókamraként működik, ezért nem valódi gyomor. A fő gyomor, aktív gyomorhámmal bélelt, az első igazi emésztő rekesz, amelyet követnek a kis összekötő kamrák és a pilloros gyomor. Innentől kezdve az étel a vékonybélbe kerül a pylorikus gumiszalagon és a duodenális ampulla útján. A legtöbb cetnek nincs cekuma vagy függeléke, és a legtöbbben nincs anatómiai különbség a vékonybél és a vastagbél között.
Az érzékek
Bármely állat szenzoros rendszere szomszétikus érzékszervekre osztható - az egész testet érintő - és az egyes szervekhez, például a szemhez és a fülhöz kapcsolódó különleges érzékszervek. A szesztetikus érzékszerveket exteroceptive (a testön kívüli ingerek kezdeményezése), proprioceptive (a test belsejében kezdenek meghatározni a testrészek egymáshoz viszonyított helyzetét és a test térbeli tájolását) és a zsigeri (általában a belső szervek) bontására. és általában fájdalmas). A cetféléket, amennyire ismert, a megszokott exteroceptive érzésnek kell kitenni. Például, a fogva tartott és az átállott állatok reagálnak az érintés, a fájdalom és a hő ingereire. Mivel a többi altatás érzékszerveinek (a proprioceptiv és a zsigereknek) pontos felmérése nehéz, a tudósok egyszerűen feltételezték jelenlétüket.
A speciális érzékek reagálnak a speciális szervek vagy szövetek által regisztrált ingerekre. Az egyik módja annak, hogy számszerűsítsük az állatban a különleges érzék jelenlétét, az érintett szervek megfontolása.
Szag
A szaglást úgy lehet meghatározni, mint az orrról az agyra a szaglóideg által továbbított érzéseket. A fogazott bálnák elveszítették a szaglás ideget, tehát definíciójuk szerint nem képesek szaglásra. Másrészt "kvázi-olfakciót" használnak (lásd alább). A bálna bálnák megtartották ezt az ideget, és az orrfolyadékban csökkent a szaglódás területe, de ez az érzés csak akkor aktív, ha az állat a felszínén lélegzik.
Íz
A fogságban élő delfinek (Delphinidae család) általában az emberi képességgel összehasonlítható ételíz-megkülönböztetést alkalmaznak annak ellenére, hogy a cetfélékben nem bizonyították ízlelőbimbók jelenlétét. Függetlenül attól, hogy a delfinek érzékenyek a szokásos ízminőségre: édes, sós, savanyú és keserű. Megállapítást nyert, hogy a palackozott delfinek (Tursiops truncatus) rendkívül hatékony érzése van, úgynevezett kvázi-olfaction, amely a nyelv hátulján lévő gödrökön keresztül működik. Ez az érzés lehetővé teszi a delfineknek, hogy megtapasztalják azt, amit szagnak lehetne osztályozni, de a kvázi-olajlás nem jár az orrátjárásokkal.
Látás
A cetfélék fejlett szemmel és jó látással rendelkeznek. Az a népszerű elképzelés, hogy a bálnák csökkent látásmódot, valószínűleg a szemük viszonylagos méretén alapul, ám ez a feltételezés funkcionálisan helytelen. A vízben és a levegőben egyaránt látványt rabolt delfinekben kísérletileg értékelték, és kitűnőnek találták. Binokuláris látásuk van a látótér legalább egy részén, de nagyrészt érzéketlenek a színre. A delfinek egyik nemzetségében (a sáros Gangesz és Indus folyók Platanista) a szem olyan szervekre redukálódik, amelyek csak a világos és a sötét közötti különbséget tudják észlelni. A szem külső nyílása csak 2-3 cm hosszú rés.
Meghallgatás
A bálnák és a delfinek már régóta ismertek akut hallásérzéssel. A bálnák megközelítésekor a bálnák elfojtották az ekeüket, hogy megakadályozzák az állatokat. A fogságban tartott állatokkal az 1950-es években végzett kutatások kvantitatív módon bebizonyították, hogy a delfinek ultrahang-tartományba eső hangokra is érzékenyek és érzékenyek a hangokra. Úgy találták, hogy a delfinek és a delfinek képesek arra, hogy környezeteikről információkat nyerjenek az általuk előidézett hangok visszhangjainak hallgatásával (echolocation). Az echolokáló delfin által kapott információ mennyisége hasonló ahhoz, mint egy látott ember szemével.
A delfinek hangérzékenysége az emberi akusztikus spektrum alja közelében esik le (40–50 Hz), de ez a nagy bálna bálnák által használt tartomány kezdete. A finom bálnákat (Balaenoptera fizalus) és a kék bálnákat felvették 10 hertz körüli szubszonikus hangok kibocsátására, és képesek ezen a frekvencián rendkívül hangos zaj kiváltására. Ezen vokalizációk erőssége lehetővé tette, hogy egy kék bálnát rögzített hidrofon-elrendezések kövessenek az óceán fenekén 43 napig, 2700 km (1700 mérföldes) útvonalon.
