Cunha Oliveira F, Martínez NP, Aoki K, Altimiras J, Moñino L, Torrente AG, Fahlman A. · The Journal of physiology · 2026

The heart responds to pressure via the lung: Dive depth alters cardiac control in bottlenose dolphins.

Resumo em português

Mamíferos marinhos enfrentam o duplo desafio de se alimentar debaixo d’água enquanto dependem de reservas limitadas de oxigênio, tornando essencial a gestão eficiente do oxigênio para a sobrevivência. A resposta ao mergulho, que inclui bradicardia e vasoconstrição periférica, ajuda a conservar oxigênio para órgãos críticos, como o coração e o cérebro. Embora se saiba que a frequência cardíaca (FC) diminui com a duração do mergulho, o efeito independente da profundidade do mergulho, frequentemente confundido com mergulhos mais longos, ainda não é claro. Para isolar esse efeito, medimos FC e variabilidade da frequência cardíaca (VFC) em sete golfinhos-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus) durante mergulhos voluntários a 0,5 m, 5 m e 10 m, com durações controladas de mergulho de 60, 90 e 120 s. Encontramos que tanto a FC quanto a VFC diminuíram com o aumento da profundidade e da duração do mergulho, e que a taxa respiratória pré-mergulho esteve positivamente correlacionada com a FC antes e durante o mergulho. Além disso, atividade mínima para manter a profundidade não influenciou as métricas cardíacas. Esses achados apoiam a hipótese de que a pressão hidrostática influencia a função cardíaca durante o mergulho, provavelmente através de seus efeitos no volume pulmonar. Este estudo ressalta o poder da fisiologia comparada para revelar como animais marinhos respiradores de ar regulam finamente a função cardiovascular em resposta a mudanças ambientais. Compreender esses mecanismos é fundamental tanto para a biologia evolutiva quanto para prever como espécies mergulhadoras podem ser impactadas por mudanças na temperatura oceânica e na pressão hidrostática decorrentes do clima. PONTOS-CHAVE: A profundidade do mergulho influencia significativamente a função cardíaca em golfinhos-nariz-de-garrafa, mesmo quando duração e atividade do mergulho são controladas. A taxa respiratória pré-mergulho influencia a frequência cardíaca durante o mergulho, destacando a regulação cardiorrespiratória. As respostas cardíacas seguiram um padrão trifásico durante os mergulhos, semelhante ao observado em outros mamíferos marinhos. Os achados fornecem insights mecanicistas sobre estratégias de gerenciamento de oxigênio críticas para a sobrevivência e alimentação em mamíferos marinhos mergulhadores e oferecem valor preditivo para como predadores marinhos respiradores de ar podem se adaptar fisiologicamente a mudanças ambientais induzidas pelo clima.

Resumo original em inglês

Marine mammals face the dual challenge of foraging underwater while relying on limited oxygen stores, making efficient oxygen management essential for survival. The dive response, which includes bradycardia and peripheral vasoconstriction, helps conserve oxygen for critical organs, such as the heart and brain. While the heart rate (HR) is known to decline with dive duration, the independent effect of dive depth, often confounded by longer dives, remains unclear. To isolate this effect, we measured HR and heart rate variability (HRV) in seven bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) during voluntary dives to 0.5 m, 5 m and 10 m, with controlled dive durations ranging from 60, 90 and 120 s. We found that both HR and HRV decreased with increasing dive depth and duration, and that pre-dive breathing rate was positively correlated with HR before and during diving. Additionally, minimal activity to maintain depth did not influence cardiac metrics. These findings support the hypothesis that hydrostatic pressure influences cardiac function during diving, likely through its effects on lung volume. This study underscores the power of comparative physiology to reveal how air-breathing marine animals finely regulate cardiovascular function in response to environmental changes. Understanding these mechanisms is not only fundamental to evolutionary biology but also critical for predicting how diving species may be impacted by climate-driven changes in ocean temperature and hydrostatic pressure. KEY POINTS: Dive depth significantly influences cardiac function in bottlenose dolphins, even when dive duration and activity are controlled. Pre-dive respiratory rate influences diving heart rate, highlighting cardiorespiratory regulation. Cardiac responses followed a triphasic pattern during dives, mirroring patterns observed in other marine mammals. Findings provide mechanistic insight into oxygen management strategies critical for survival and foraging in diving marine mammals and offer predictive value for how air-breathing marine predators may physiologically adapt to climate-driven shifts in their environment.

Espécies citadas

• Tursiops truncatus · golfinho-nariz-de-garrafa
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Tursiops truncatus.