בתוך שידות הדולפינים והלוויתנים השיניים יש תעלומה אנטומית: מבוך של כלי דם זעירים דמויי תולעת המכונים "בית החזה החזה", שתכליתו מדענים מבולבלים זה מכבר. ג'וי רידנברג, אנטומית מבית הספר לרפואה באיקאהן בהר סיני, חושבת שהיא גילתה למה זה מיועד. אם היא צודקת, זה יכול להחזיק את המפתח לפיתוח מכשיר שיוכל למנוע את המצב הקטלני שכל הצוללנים חוששים ממנו: הכפפות.
ריידנברג הוא אחד מכמה חוקרים שעבודתם הולכת ומצטמצמת על האופן בו מינים ימיים מצליחים לצלול למעמקי האוקיאנוסים ולחזור בבטחה. וההבנה ההולכת וגוברת של האנטומיה של הדולפינים, הלווייתנים, הצבים והדגים מביאה חלומות לאפשר לצוללנים אנושיים לצלול עמוק יותר, מהיר ובטוח יותר קצת יותר קרוב למציאות.
ריידנברג בדק 10 דולפינים ונקבים מתים שהיו תקועים בחוף כדי לאתר את הקשר בין כלי הדם המסתוריים לשאר האנטומיות של בעלי החיים. מה שהיא מצאה הייתה רשת שהיא חושדת שיכולה לעבוד כמעין "סדרן מטבעות" לגזים, כשהיא לוכדת את בועות החנקן הנוצרות כצוללנים שעולים לפני השטח על ידי תפיסתם בכלי שיט קטנים יותר ויותר. זה בתורו מרחיק אותם מכניסה למפרקים וחסימת אספקת הדם לאיברים, מה שעלול לגרום לחולי דיכאון קטלניים, המכונים גם את הכפיפות.
היא עדיין צריכה לבדוק באופן מלא תיאוריה זו, אולם נראה כי מחקרים אחרונים אחרים נותנים אמינות לרעיון שלה. מחקר שפורסם באפריל על ידי חוקרים במכון האוקיאנוגרפי של וודס הול וחברת Fundacion Oceanografic בספרד מצא כי ריאות היונקים הימיים דוחסים תחת לחץ בצורה כזו שמוחזקות בועות חנקן מזרם הדם.
זה שונה אצל בני אדם. ככל שאתה צולל עמוק יותר, הלחץ הגובר גורם לחנקן באוויר שנשמת להתמוסס בדם שלך. עולים מהר מדי ושהחנקן לא מתמוסס ליצירת בועות גז בזרם הדם, שם הם מתרחבים ויכולים להיתקע במפרקים ובאיברים חיוניים. ללא הסתגלות של יונקים ימיים, הצוללנים צריכים לקום לאט, לעיתים קרובות עם הפסקות, כדי להימנע מבעיה זו. זה מאפשר לבועות החנקן לפלס את דרכם בהדרגה מהדם לריאות, שם ניתן לנשוף אותם לפני השטח - בדרך בה הייתם פותחים בקפידה פח סודה כדי לשחרר את הגזים שנבנו תחת לחץ.
כדי לבחון את התיאוריה שלה לגבי תפקודו של הרט, רידנברג הייתה משאבת פיתרון דמוי סלצר דרך הורידים של פגר דולפין ומניחה את הפגר בתוך תא דחיסה שהוחדר בסורק CT. כאשר היא מגדילה את הלחץ להדמיית צלילה, הגזים בנוזל יתמוססו לזרם הדם. ואז, כשהחנקן מתחיל להתגבש כ"כדורי מיקרו "במהלך העלייה המדומה, הלבן החזה היה - יש לקוות - לשאוב אותם כדי להרחיקם מאיברים חיוניים עד שניתן יהיה לשחרר אותם לורידים המובילים את הריאות לנשוף על פני השטח .
"ככל שהם יתקרבו לפני השטח, הבועות יועברו החוצה והריאות יוכלו להתרחב מחדש והבועות בסופו של דבר נזרקות לריאות", אומר רידנברג. הנציג היה משמש מעין "לולאה עוקפת לתפוס את הגז הנוסף הזה."
נגע כדורי שנמצא בצלע של לוויתן זרע מת, שנגרם ככל הנראה מכובע בועות חנקן שנוצר כאשר הלוויתן עלה מהר מדי ממעמקי לחץ גבוה. (מוסד טום קליידינסט / וודס הול אוקיאנוגרפיה) אם הוכח פונקציה זו של ה- rete, ניתן יהיה לחתוך את הסיכונים וזמן ההמתנה עבור צוללנים אנושיים - על ידי יצירת, למעשה, מערכת חיצונית לבני אדם. האפשרויות משמעותיות: תארו לעצמכם שצוללי Navy SEAL מבצעים אופים סמויים, אומר רידנברג. "הדבר האחרון שאתה רוצה זה שהם ישבו ברווזים כמה מטרים מעל פני השטח, יחכו בתחנת הפירוק האחרונה, שהיא התחנה הארוכה ביותר. בימינו הם עשויים לוותר על עצירה זו, להתקרב מהר יותר ולהסתכן בקבלת הכפיפות. "
אך אם היה להם מכשיר תוחב על גבם, מחובר למערכת זרימת הדם שלהם דרך כלי דם סמוך לפני העור, הצלילה הייתה מהירה ובטוחה יותר - הן מבחינה בריאותית והן מבחינה צבאית. בהתחלה זה יהיה מגושם, אך, אומר רידנברג, לא יותר ממערכת IV היא חולה בבית חולים.
לא כולם משוכנעים לגבי עתידו של מכשיר כזה. "אנשים מסתכלים על בעלי חיים צוללים זה עשרות שנים ותוהים כיצד הם מתמודדים עם עומק ולחץ", אומר לורנס האוול, מהנדס מכונות מאוניברסיטת דיוק שעבד על דוגמנות חומרת הכפיפות בתרחישים שונים. לדבריו, התיאוריות של ריידנברג על הרטט הן מעניינות ו"יכולות להיות המקרה ", אך הוא ציין כי ההבדל בין יונקים ימיים לאלה יבשתית הוא שהם לוקחים נשימה אחת לפני השטח לפני שהם צוללים. אנו, בינתיים, נושמים ברציפות דרך מיכלי אוויר, מה שאומר שיש לנו יותר חנקן ליצירת בועות.
לגבי הפרוטייפ המגושם? "כן, אני לא יודע שהייתי רוצה לנסות את זה, " אומר האוול.
מעניין לציין כי יונקים ימיים לא תמיד מצליחים כיוון שהם נמנעים מהכיפופים. מחקרים שנערכו לאחרונה על שלדי לוויתן הראו כי אפילו לווייתנים יכולים לגרום לנזק בעצמות האופייניים לעיקולים. גורמי לחץ בלתי צפויים כמו סונאר נחשבים לאשמתם העיקרית, ומזעזעים את בעלי החיים במהירות מופרזת לעבר פני השטח וגורמים להם לפרוק את ריאותיהם מהר מדי.
רעיונות נגד כיפוף אינם הדברים היחידים שאנחנו יכולים ללמוד מבעלי חיים כאלה בעת תכנון הדור הבא של טכנולוגיית הצלילה. אחד ההתקדמות הגדולות ביותר בהשראת יונקים ימיים הם סנפירים המבוססים על אנטומיה של דולפין. "המונופין" קיים מאז שנות השבעים וחיסל את זמני הצלילה עבור צוללנים חופשיים על ידי החלפת שתי הרגליים המביכות שלנו עם דבק דולפין. מאז התקדמו כמה סיבובים על הסנפיר ההוא כדי להפוך אותו למראה דולפין עוד יותר.
"זה נראה בדיוק כמו הזנב של יונקים צוללים כמו לווייתנים, דולפינים וכו ', מכיוון שהוא מספק דרך יעילה מאוד להעביר כוח מהשרירים שלך לדחיפה קדימה בתוך המים. מכאן מדוע הטבע אימץ את זה, "אמר סטפן וולאן, יוצר קהילת הצלילה המקוונת DeeperBlue.com.
סנפירים אחרים מעתיקים את הברכיים, או את הגביסות שיש לגבובים שלהם, שמפחיתים את הגרירה ומשפרים את יכולת התמרון.
"הם שימשו בטחנות רוח, מעריצים, ספוילר מכוניות מרוץ. חברת זיפ הבריטית השתמשה בהם על גלגלי אופניים. מטוסים, כמובן. ספידו ייצר סנפיר אימונים בשם נמסיס, "אומר פרנק פיש, ביולוג מאוניברסיטת ווסט צ'סטר בפנסילבניה, שפיתח מספר מוצרים ביומימטיים - יישומים בהשראת הפיזיולוגיה של בעלי החיים - כולל הגידולים בהשראת הגבן. ישנן חליפות צלילה חדשות שהעתיקו את השיניים הדופקות שיניים החופפות של עור הכריש כדי להפחית גרירה, ומשקפי מגן שמעתיקים כיצד דגים וכמה פרחים לוכדים מים כדי ליצור נוף ברור יותר.
עם זאת, לא ניתן לחקות כמה עיבודים של בעלי חיים. ג'ון דבנפורט, ביולוג ביולוגי מאוניברסיטת קולג 'קורק באירלנד, עבד כדי להבין מדוע ומדוע נבוכים הטראכיות של צבי הים מעור, אשר קורסים בהדרגה ככל שהחיות צוללות עמוק יותר, בנויים כמו שהם. הוא מכנה את המבנה "בעצם התפתחות אלטרנטיבית בת 140 מיליון שנה" של מבנה הנשימה היונקים הימיים. אבל, הוא אמר, "אני חושש שאיני יכול לראות שימוש ברור במבנה קנה הנשימה של עור עור בצלילה אנושית."
העתקת הריאות המתמוטטות של הדולפינים והלוויתנים נראית גם אינה פורייה; הריאות האנושיות דביקים ואינן מתנפחות מחדש בקלות לאחר שהתמוטטו.
אבל זו יכולה להיות דרך אחרת, אולי אפילו יותר חשובה, בה נוכל לחקות את האנטומיה של היונקים הימיים.
ריידנברג עדיין מחפשת מימון לרדיפת מכשיר צלילה המונע כיפוף, אך בינתיים היא כבר החלה לנסות ללמוד מריאות החיות. בשיתוף פעולה חדש היא שיתפה פעולה עם חוקרים אחרים למפות את מערכת כלי הדם של לוויתן עוברי במאמץ להבין כיצד ריאות הלוויתן משנות את גמישותן וכיצד נוכל ליישם זאת על היפוך מחלות ריאה כמו אמפיזמה בבני אדם.
דרך אחת נוספת בה יונקים ימיים עשויה לעזור לנו למצוא דרך לנשום יותר קל - במים וביבשה.
