Cá voi di chuyển khắp đại dương, lao mình, nhảy và chơi đùa, với sự duyên dáng và nhanh nhẹn cho thấy kích thước khổng lồ của chúng. Bí mật cho lối sống đáng kinh ngạc của chúng, bên cạnh cấu trúc xương và cơ bắp thích nghi tốt, là một hệ thống hô hấp rất độc đáo chuyên dùng để lặn biển sâu. Trong quá trình tiến hóa của mình, hệ hô hấp này đã phải vượt qua những thách thức về giải phẫu của động vật có vú.
Cũng giống như bất kỳ động vật có vú nào khác, cá voi cần không khí được cung cấp oxy để tồn tại. Chúng có một bộ phổi lớn và phức tạp liên tục trao đổi oxy tươi lấy carbon dioxide để duy trì sự sống. Vì cá voi thiếu mang nên chúng không thể hút oxy trực tiếp từ nước. Điều này khiến chúng dễ bị ngạt thở nếu chúng không trở lại bề mặt kịp thời. May mắn thay, động vật giáp xác đã tiến hóa một số cách thích nghi cực đoan để tồn tại trong cuộc hành trình dài và khó khăn bên dưới bề mặt.
Khám phá thêm: Cá voi ăn gì?
Đọc tiếp để tìm hiểu về việc cá voi có thể nín thở trong bao lâu.
Cá voi thở như thế nào?
Đặc điểm quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống hô hấp nào của cetacean (cho dù đó là cá nhà táng, cá voi lưng gù, cá voi sát thủ, v.v.) là lỗ thổi nằm trên đỉnh đầu. Lỗ xả vẫn đóng theo mặc định để ngăn nước xâm nhập vào cơ thể. Sau khi trở lại bề mặt, cá voi mở lỗ thổi bằng cách co một vạt cơ nhỏ; sau đó nó thở ra không khí cũ từ cơ thể trong một luồng không khí có áp suất cao ngất ngưởng. Vòi nước mà bạn nhìn thấy phát sinh từ lỗ xả không đến từ phổi. Thay vào đó, hơi thở ra từ lỗ thổi mạnh đến mức đưa nước xung quanh từ bề mặt cơ thể lên trên thành một màn sương mịn trong không khí.
Khi không khí cũ đã được tống ra khỏi cơ thể, cá voi sẽ hít thở nhanh để bổ sung oxy. Hầu hết các loài chỉ nổi lên trong vài phút trước khi chúng thả lỏng các cơ xung quanh lỗ thổi một lần nữa và sau đó lặn trở lại bên dưới bề mặt. Để ngăn nước ra khỏi phổi khi chúng ăn, động vật giáp xác thường không thở bằng miệng. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một số cá heo có lỗ thổi bị hư hại có thể học cách thở bằng miệng như một biện pháp cuối cùng.
Có voi có thể nín thở trong bao lâu?
Câu trả lời cho câu hỏi đó chắc chắn phụ thuộc vào loài (cũng như từng cá thể). Một trong những điều ấn tượng nhất của tất cả những người lặn biển là cá nhà táng (loài có cái đầu to hình chữ nhật). Nó có thể nín thở khoảng 90 phút trong khi lặn xuống độ sâu hơn 3.000 feet để thưởng thức bữa ăn yêu thích, mực khổng lồ.
Tuy nhiên, cá nhà táng không phải là loài động vật giáp xác ấn tượng duy nhất. Cá voi xanh (loài động vật lớn nhất từng tồn tại) có thể nín thở đến 90 phút và thường nổi lại sau khoảng 30 phút; lần lặn sâu nhất từng được ghi nhận từ một con cá voi xanh là khoảng 1.000 feet dưới bề mặt.
Cá voi lưng gù (có đặc điểm rõ ràng nhất là cái bướu lớn trên lưng) có thể nín thở đến 1 giờ mỗi lần, nhưng chuyến đi kiếm ăn điển hình kéo dài trung bình khoảng 4 đến 7 phút. Nó trồi lên mặt nước, mất 6 đến 8 nhịp thở nhanh, và sau đó lặn trở lại. Lần lặn sâu nhất của cá voi lưng gù từng được ghi nhận là hơn 600 feet.
Ngược lại, cá voi sát thủ thực hiện phần lớn hoạt động săn mồi ở gần bề mặt. Điều này được phản ánh qua khả năng hô hấp của nó: nó chỉ có thể nín thở trung bình khoảng 15 phút. Tuy nhiên, khi con mồi không dễ tìm thấy gần bề mặt, cá voi sát thủ có khả năng lặn sâu vài trăm mét dưới bề mặt để tìm kiếm con mồi thích hợp. Nó sẽ nổi lên khoảng 3 đến 5 phút một lần khi di chuyển trên một quãng đường dài.
Con người, để so sánh, có khả năng thở yếu hơn nhiều. Người bình thường chỉ có thể nín thở trong vài phút mỗi lần. Lần lặn dài nhất của con người từng được ghi nhận, liên quan đến nhiều năm đào tạo, do thợ lặn người Croatia Budimir Sobat thiết lập vào năm 2021. Anh ấy đã nín thở trong 24 phút 37 giây đáng kinh ngạc.
Kỉ lục nào về lần lặn cá voi lâu nhất?
Cá voi có mỏ Cuvier, một loài sống ở đại dương sâu có thể dài tới 23 feet và nặng tới 6.800 pound, đang giữ kỷ lục về lần lặn dài nhất từ trước đến nay của loài cetacean. Có khả năng đạt tới độ sâu gần 10.000 feet, loài cá voi có mỏ này liên tục lập các kỷ lục mới (do con người quan sát). Vào năm 2014, một con cá voi được gắn thẻ được cho là ở dưới nước khoảng 138 phút trước khi nó nổi lên. Kỷ lục này tồn tại trong khoảng 6 năm cho đến khi một con cá voi khác được quan sát thấy vào năm 2020 hoàn thành chuyến lặn kéo dài hơn 3 giờ.
Cá voi có mỏ của Cuvier là một loài thú vị để các nhà sinh vật biển nghiên cứu. Người ta ước tính rằng chúng dành khoảng 90% thời gian ở dưới bề mặt, có lẽ nhiều hơn bất kỳ loài động vật có vú nào khác. Điều này dường như đang đẩy giới hạn về khả năng chịu đựng của cá voi và không hoàn toàn rõ ràng tại sao.
Làm thế nào để một con cá voi nín thở?
Bí mật về khả năng thở của cá voi nằm ở sự hiệu quả của toàn bộ hệ thống hô hấp. Điều này bắt đầu từ khoảnh khắc của hơi thở đầu tiên của họ. Trong khi con người chỉ có thể hấp thụ khoảng 5% oxy trong mỗi lần thở, cá voi có thể dễ dàng hấp thụ tới 90% oxy, điều này cho phép chúng tạo ra nhiều năng lượng hơn sau mỗi lần hít thở.
Trái ngược với những gì một số người tin rằng, cá voi không có phổi lớn hơn (ít nhất là so với tổng kích thước cơ thể của chúng). Thay vào đó, chúng dựa vào một số khả năng thích nghi đáng kinh ngạc khác để tồn tại khi lặn sâu dưới nước. Ví dụ, lượng máu chảy qua tĩnh mạch của chúng chảy trên một quy mô lớn: nó có lẽ gấp ba đến bốn lần lượng máu so với động vật có vú trên cạn có kích thước tương tự. Máu của chúng cũng chứa hàm lượng hemoglobin vận chuyển oxy cao gấp đôi so với các loài động vật có vú khác. Điều này có nghĩa là máu của chúng đặc biệt giàu oxy để cung cấp cho các tế bào đói của chúng.
Khi cá voi lặn xuống nước, cơ thể của chúng sẽ tự động chuyển hướng dòng máu đến các cơ quan trung tâm quan trọng như não và cơ bắp và tránh xa bất kỳ cơ quan nào mà chúng không sử dụng vào lúc này, bao gồm cả thận và gan. Chỉ với những cơ quan quan trọng nhất vẫn còn hoạt động, cá voi có thể làm chậm nhịp tim của chúng xuống khoảng 4 đến 8 nhịp mỗi phút, chỉ đủ để sống sót. Cá voi xanh cung cấp một ví dụ đặc biệt cực đoan về điều này. Nó dường như có thể làm giảm nhịp tim xuống khoảng 2 nhịp mỗi phút.
Cuối cùng, nếu vẫn thất bại và cạn kiệt nguồn dự trữ oxy, cá voi luôn có thể chuyển sang hô hấp kỵ khí, giúp tiết kiệm lượng oxy quý giá nhưng lại khiến axit lactic tích tụ nhanh chóng, làm kiệt sức các cơ. Đây thường là một lựa chọn của phương sách cuối cùng; hầu hết cá voi đã hoàn thành hơn 90% quá trình lặn trước khi chúng chuyển sang hô hấp kỵ khí. Một ngoại lệ đáng chú ý (một lần nữa) là cá voi có mỏ của Cuvier. Nó dường như có thể ở dưới nước ít nhất một giờ nữa sau khi quá trình hô hấp kỵ khí bắt đầu mà không bị mỏi cơ rõ ràng. Điều này có thể cho thấy có điều gì đó bất thường xảy ra trong quá trình trao đổi chất của cá voi có mỏ mà các nhà khoa học chưa hiểu rõ.
Một vấn đề quan trọng mà bất kỳ thợ lặn biển sâu nào cũng phải đối mặt (cho dù là người hay cá voi hay bất cứ thứ gì khác) là tổn thương mô. Sự khác biệt nhỏ về áp suất giữa các khoang không khí chứa đầy khí bên trong cơ thể (chẳng hạn như phổi hoặc tai trong) và nước xung quanh có thể khiến mô bị vỡ. Điều này thường được gọi trong biệt ngữ khoa học là barotrauma. Để chịu được áp lực khi lặn sâu, người ta tin rằng một số loài cá voi có thêm các tĩnh mạch lót bên trong các hốc chứa đầy khí này. Khi cá voi đạt đến độ sâu đặc biệt, các tĩnh mạch sau đó sẽ mở rộng ra bên ngoài để lấp đầy không gian thừa bên trong khoang. Đồng thời, phổi sẽ xẹp xuống để ngăn chặn bất kỳ tổn thương nào cho chúng. Vì chúng có rất nhiều oxy chảy qua máu nên chúng không cần sử dụng phổi nữa cho đến khi lên mặt nước lần nữa.
Làm thế nào để cá voi ngủ mà không bị ngạt thở?
Các loài giáp xác thường có 2 chiến lược khác nhau để ngủ. Chúng sẽ nằm ngang hoặc dọc trong nước, hoặc chúng sẽ ngủ một chút khi bơi cạnh một cá thể khác. Cả hai phương pháp này đều liên quan đến trạng thái ngủ gần giống với giấc ngủ ngắn; phần lớn bộ não của họ vẫn tỉnh táo và hoạt động. Mặc dù tự thở là một hành động không tự nguyện, nhưng cá voi phải duy trì đủ tỉnh táo để kiểm soát lỗ thổi vì nó đòi hỏi sự chuyển động của cơ bắp một cách tự nguyện. Điều này cho thấy chúng không chính xác ngủ theo cách của con người.
Cá voi có thể chết đuối?
Cá voi không thực sự chết đuối (vì phổi của chúng hầu như không bao giờ chứa đầy nước), nhưng chúng có thể bị chết ngạt vì thiếu oxy. Điều này có thể xảy ra khi một con cá voi vướng vào lưới đánh cá và trong cơn hoảng loạn, cố gắng lặn sâu hơn hoặc vẫn bị mắc kẹt tại chỗ. Cá voi con cũng có thể phải vật lộn để vươn lên bề mặt. Đôi khi họ sẽ chết ngạt trước khi trút hơi thở đầu tiên.
Bạn có biết, cá voi sát thủ cũng là một trong những loài: cá bơi nhanh nhất thế giới.