海豹可感知其自身循环血中的氧含量而避免溺水

据研究人员报告，海洋哺乳动物可能拥有一种秘密武器，后者可帮助它们挺过长时间的潜水：这是一种直接感知其自身血循环中氧含量的能力，而大多数的陆地哺乳动物是没有这种能力的；这种能力使得海洋哺乳动物能够在水下停留较长时间，并在缺氧导致其溺水前再次浮出水面。呼吸空气的海洋哺乳动物已发展出一系列的能在水生环境中生存的生理适应机制，其中包括调节体温以承受深海压力的能力。然而，对于潜泳哺乳动物来说，最关键的演化挑战之一是避免溺水。尽管它们已演化出较大的储氧能力和对低氧水平的耐受性，但如果它们无法感知氧气会在何时耗尽，这些动物仍然有溺水的风险。人们通常认为，哺乳动物无法感知循环血中的氧气水平。相反，大多数哺乳动物已演化出可感知作为低氧信号的二氧化碳（CO₂）升高的能力，后者可触发诸如“空气饥饿”等不适感。虽然感受 CO₂ 的认知能力是一种至关重要的生存机制，但在屏气（此时二氧化碳会在体内积聚并滞留）潜泳时依靠它作为低氧指标可能不足以保护海洋哺乳动物在长时间潜泳时免于溺水。为评估海洋哺乳动物是否能够直接感知并因应氧气水平的波动，Chris McKnight 和同事对捕获的野生灰海豹（Halichoerus grypus）进行了一项研究：检查变化受控的吸入氧和二氧化碳水平会如何影响它们的潜水行为。McKnight 等人发现，潜水持续时间与血氧水平密切相关，但却不受 CO₂ 水平或血液 pH 值的影响。据研究结果披露，即使暴露于比环境空气高 200 倍的二氧化碳浓度时，这些海豹的潜水时间也会保持不变。然而，改变氧气水平（无论是将环境中的氧气浓度加倍还是减半）都会显著影响海豹在水下停留的时间。McKnight 等人认为，这项研究提供了令人信服的证据：灰海豹具有感受氧气浓度的认知能力，这使得它们能够相应地调节其潜泳时间。此外，鉴于海洋哺乳动物在潜泳相关适应性上广泛存在趋同演化，其他物种很可能也有类似的感知氧气的机制。Lucy Hawkes 和 Jessica Kendall-Bar 在一则相关的《视角》中更为详细地讨论了这项研究。