Зубы кашалота (1) и косатки (2, 3, 4).
Мозг китов отличается своей шаровидной формой, большой шириной и довольно однообразным расположением многочисленных борозд и извилин. По сравнению со всей тушей кита он очень мал, и по отношению к общему весу туши кита составляет совсем мизерную величину. Так, у сельдяного кита весом почти 54 т мозг весил немногим более 6 кг, у горбатого кита весом 32 т мозг весил около 6 килограммов.В нижней части мозга располагается важная железа внутренней секреции — гипофиз; она выделяет в кровь особые вещества — гормоны, которые влияют на рост животного, на образование в млечных железах молока, на работу щитовидной железы, на углеводный и жировой обмен и так далее. У китов гипофиз развит очень сильно и можно думать, что именно это и обусловило гигантский рост китов.Спинной мозг китов также невелик, диаметр его равен примерно одному сантиметру.Теперь расскажем о приспособлении к питанию. Киты приспособились к жизни в водной среде. Понятно, что в воде жевание затруднительно, если вообще возможно. Поэтому даже у зубатых китов, еще сохранивших многочисленные зубы, весь жевательный аппарат с мускулами и нижней челюстью подвергся большому изменению. Челюсти стали удлиненными и исключительно хватательными; это тем более необходимо, что нужно хватать скользкую добычу — рыб, головоногих моллюсков. Поэтому зубы становятся простыми, коническими и служат только для схватывания и удержания добычи.Первобытные киты были хищниками, питавшимися рыбой и другими быстроплавающими животными. Большинство современных китообразных состоит из видов, еще имеющих зубы, но зубы эти, как мы уже говорили, упростились, представляя собою простые конусы. Число зубов обычно превышает сорок четыре — число исходное для плацентарных млекопитающих. У других же видов, например у клюворылов, число зубов значительно сократилось (до четырех).Переход на питание головоногими моллюсками почти всегда сопровождается атрофированием зубной системы. Так, у кашалотов, питающихся почти исключительно головоногими моллюсками (кальмарами, осьминогами), функционирующие зубы остались только в нижней челюсти, а у клюворылов мы находим только 2 — 4 нефункционирующих зуба у самого конца нижней челюсти. У некоторых китообразных, наоборот, число зубов значительно увеличивается, так что зубы напоминают зубы рептилий. Таковы зубы у китообразных, питающихся рыбой, например, у дельфинов.У многих китов зубы совершенно исчезли и их место занимает «фильтрующий аппарат» — китовый ус. Китовым усом называются роговые бахромчатые пластины, развивающиеся в слизистом эпителии нёба — ороговевшие полоски эпителия. Они спускаются вертикально к нижней челюсти и с внутренней стороны кончаются сплетением более или менее тонких волокон или волосков — бахромой, образующей нечто вроде сита.Палеонтологическая история клюворылов сравнительно хорошо изучена, и поэтому можно проследить путь, по которому шло отмирание зубов у этой группы. У одного из представителей этих китообразных — бутылконоса или тихоокеанского клюворыла и сейчас на нёбе имеются поперечно расположенные ороговевшие полоски эпителия.Эти ороговевшие полоски есть первое указание на то, как возникли роговые «усы» у беззубых китов. Другим указанием на путь возникновения «усов» служит то, что у некоторых клюворылов, как и у усатых китов, ветви нижней челюсти сильно выдаются сбоку из-за ветвей верхней.Усатые киты когда-то имели большое количество, свыше 200, зубов. Это мы знаем потому, что у эмбрионов усатых китов в первую половину их утробной жизни мы и сейчас находим остатки этих зубов.Это говорит о том, что предки усатых китов когда-то питались исключительно рыбой и головоногими моллюсками. Впрочем, и сейчас некоторые киты иногда питаются и головоногими моллюсками, и рыбой, хотя основным кормом для них являются планктонные ракообразные.Почти все полосатики и все настоящие киты, так называемые гладкие, питаются только мелкими планктонными ракообразными и моллюсками.Для ловли этой добычи служит необыкновенно широкая пасть, которая, например у гренландского кита, занимает почти треть тела. Их расширенная верхняя челюсть покрыта тесно друг к другу прилегающими пластинами китового уса, имеющего форму прямоугольного треугольника, который своим малым катетом сидит на стенках ротовой полости, а большим катетом обращен к губам, вернее к тому месту, где должны бы быть губы, так как у китов мягких губ нет. Край, соответствующий гипотенузе этих треугольников, размочален и ограничивает собой пространство, в которое вдвинут снизу приросший к нижней челюсти огромный язык. Китовый ус образует гигантский цедильный аппарат.Усатые киты плавают в водах, обильных планктонными организмами, с широко открытой пастью. Вода, содержащая тысячи планктонных рачков, втекая в открытый рот и вытекая при замыкании челюстей между пластин китового уса, как через сито, оставляет на бахроме уса множество мелких животных, которые прессуются и подъемом языка проталкиваются в глотку. При таком питании зубы становятся совершенно ненужными.Как известно, китенок при рождении имеет длину немногим менее половины длины матери. Питаясь материнским молоком около шести месяцев, он успевает за это время почти удвоить свои размеры, а к двум годам жизни достигает половой зрелости.Несомненно, что на такой быстрый рост и созревание должно иметь основное влияние материнское молоко. Подсчитано, что во время молочного кормления (лактационный период) сосунок, например синего кита, прибавляет в весе в среднем по 100 кг в сутки и так до семимесячного возраста. В нашей лаборатории на «Алеуте» мы исследовали молоко пяти видов китов и получили следующие результаты:
Средние данные(в процентах)
Общее количество молока у крупных самок синего кита и финвала 15 — 20 ведер.Как и все животные, киты нуждаются в отдыхе и сне, и спят, конечно, на поверхности воды или у поверхности, а не на дне, как думали некоторые биологи. Мы не раз наблюдали китов, подолгу неподвижно лежавших у самой поверхности воды и изредка пускавших небольшие фонтаны. Это мы наблюдали в дневные часы и в полярные белые ночи. К таким китам обычно легко подходить особенно если удастся избежать шума, так как киты хорошо слышат шум в воде и быстро на него реагируют, то есть просыпаются и начинают двигаться. Известны случаи, когда суда натыкались на спящих китов. Я уже рассказывал, как наша пловучая база «Алеут» наткнулась на кита при подходе к Панамскому каналу. Киту легко поддерживать свое громадное тело у поверхности воды, потому что его удельный вес почти равняется удельному весу воды (полосатики) или меньше его (кашалоты и гладкие киты).А теперь остановимся на движениях китов, связанных с нырянием и передвижениями. Главный локомоторный (двигательный) орган всех китообразных — хвостовая часть с лопастями — совершает движение не только вверх и вниз, но и вправо и влево. Кит способен двигаться и без всякого участия лопастей хвоста. Это особенно заметно в момент первого броска испуганного животного: кит движется всем телом, напряженный как струна, с горизонтально лежащими лопастями. Обычно же движения хвоста кита напоминают движения весла, когда шлюпку гонят при помощи одного кормового весла (юли-юли). У агонизирующих китов я наблюдал различные движения хвостовых лопастей: правая лопасть может изгибаться кверху, а левая вниз, или наоборот; иногда одна лопасть поднимается под углом 90°, а другая остается в горизонтальном положении и лихорадочно дрожит; в другом случае весь хвостовой стебель делал движения вправо и влево, а лопасти хвоста в это время были направлены одна вверх, а другая вниз. Были случаи, когда кит при горизонтальном положении тела одновременно поднимал концы только лопастей вверх и затем вниз, а в этих движениях хвостовой стебель не принимал участия.Мы часто наблюдали китов разных видов, двигавшихся по одному с нами курсу и в непосредственной близости от судна. При прямом движении были заметны движения и вверх, и вниз, и вправо, и влево, причем последние менее заметны и менее сильны. При поворотах же хвостовой стебель сильно изгибался вправо и влево.Английский исследователь Баркрофт приводит расчет энергетических затрат кита при движении на поверхности и в погруженном состоянии. Он принимает форму кита за идеальную, не образующую водоворотов, и получает, что при движении кита под водой для скорости в пять, десять и пятнадцать миль в час необходима затрата усилий, равная: при 5 милях — 7,54, при 10 — 53,46 и при 15 — 168,08 лошадиных сил. При движении на поверхности скорость в 5 миль дает затрату 12,2 л. с., при 10 — 243,4 и при 15 — 1775,0 лошадиных сил. Во втором случае, по моему мнению, Баркрофт ошибается, не учитывая, что кит на поверхности почти никогда не передвигается: он двигается у поверхности, и это движение требует меньше энергетических затрат. Но, как бы то ни было, бесспорен тот факт, что киты, особенно крупные синие и сельдяные, обладают огромной силой и способны буксировать мощные суда, работающие задним ходом, — вперед со скоростью 4 — 7 миль в час.Приспособление к водной среде должно было охватить не только внешние признаки, не только привести к образованию рыбообразной или торпедообразной формы тела, но и к функциональным изменениям в организме, позволяющим киту длительное время держаться под водой под большим давлением, не возобновляя запаса воздуха в легких. Кислородный запас в теле животного, по сравнению с запасами питательных веществ и воды, очень незначителен. Известно, что количество кислорода, поглощаемого одним литром крови, дает величину кислородной емкости крови. Для синих китов кислородная емкость равна 213 куб. см на 1 л крови; количество крови — 8 000 л, отсюда запас кислорода в крови составляет 1 700 литров. К этому нужно прибавить количество кислорода, находящегося в воздухе легких, которого там в 3 000 л воздуха содержится около 600 литров.Количество крови у китов относительно несколько меньше, чем у человека, а кислородная емкость примерно равна емкости крови человека, но нужно помнить, что кит не только способен задерживать дыхание на длительное время, но и производить при этом огромную механическую работу при передвижении своего гигантского тела, правда, почти идеально обтекаемого, и здесь важны не морфологические, а физиологические особенности водного животного.Большую роль играет, конечно, теплоизоляционный слой сала, окутывающий все тело кита как бы сплошной жировой рубашкой и сводящий к минимуму затраты энергии для поддержания постоянной температуры тела. Этот слой, как инертная ткань, поглощает относительно мало кислорода, и поэтому соотношение между количеством крови и активными тканями (мышцы, сердце, печень, почки и т. д.) у китов, вероятно, больше, чем у человека. Возможно, что и самый обмен у китов происходит иначе, чем у наземных животных. Здесь будет уместно еще раз отметить и сильное развитие легких у китов, что безусловно связано с водным образом жизни. Передние конечности перестали поддерживать тело кита, а это неизбежно ведет к большим изменениям в грудной клетке и к развитию дыхательной мускулатуры плечевого пояса. Еще раз замечу, что приспособление организма к среде не может ограничиваться только строением тела; со строением тела теснейшим образом связано функционирование органов, и поэтому физиологическая приспособленность организма должна быть не менее совершенной, чем приспособление анатомическое. Вполне понятно, конечно, что проследить за приспособленностью строения тела животных к среде обитания значительно легче, чем за физиологической приспособленностью.
1 Эмболия — (воздушная эмболия) — в данном случае кессонная болезнь или болезнь водолазов: поражение центральной нервной системы вследствие закупорки сосудов выделяемыми из крови пузырьками газа, закупорка крупными газовыми пузырями правого сердца, крупных легочных сосудов и т. п. Наблюдается обычно после работы на сравнительно больших глубинах при давлении в 3 — 4 атмосферы.
Всем известна болезнь водолазов — кессонная болезнь 1. А вот киты в поисках пищи ныряют на довольно большие глубины — усатые до 100 м, а кашалоты свыше 500 — и затем быстро поднимаются на поверхность и не подвергаются кессонной болезни. Эта особенность уже давно интересует исследователей. Сообщение о нахождении в крови кита каких-то х-организмов, будто бы поглощающих азот (пересыщение которым приводит к эмболии), в дальнейшем не подтвердилось. Исследования показали, что емкость азота в крови кита в два раза больше, чем в крови человека.Способность китов находиться длительное время под водой под большим давлением можно объяснить так: кит и водолаз находятся под водой в разных условиях — водолаз получает постоянный приток свежего воздуха, следовательно и азота, который постепенно пересыщает его кровь. Ведь установлено, что болезненные явления при быстром возвращении на поверхность обычно тем тяжелее, чем длительнее водолаз находится под водой. Совсем иное положение у китов. Кит, уходя на глубину, уносит в своих легких ограниченное количество азота и до своего возвращения на поверхность пользуется ограниченным количеством кислорода. Следовательно, опасность эмболии устраняется. Помимо этого киту благоприятствует и большое количество жировой массы, в которой азот хорошо растворяется. Кстати заметим, что применение инертного газа (гелия) в водолазном деле, начало которого относится к тридцатым годам нашего столетия, значительно снизило опасность заболевания эмболией.Глубина, на которую способны опускаться киты разных видов, несмотря на ряд прямых и косвенных наблюдений, до сих пор является вопросом, нуждающимся в разрешении. Нам известно, что киты опускаются на глубину в поисках добычи, известны также состав пищи и ее биология. Так, некоторые виды китов питаются планктонными ракообразными, которые в наибольшем количестве в летнее время находятся в слое воды до ста метров. Глубже 100 м эти ракообразные попадали в планктонную сетку, но в очень небольшом количестве, иногда — единицами. А поэтому у меня сложилось твердое убеждение, что киты-полосатики не ныряют глубже 100 м, а скорее всего они не достигают даже этой, сравнительно большой, глубины. Единственное же непосредственное наблюдение, которому можно вполне доверять, подтверждает мнение, что усатые киты ныряют на сравнительно небольшие глубины: японцы с давних пор ловят китов сетями; в их литературе, в частности в инструкциях о ловле китов, изданных еще в 1829 г., мы находим следующее: «Киты, ныряющие глубже 27,4 м, не могут быть пойманы сетями, за исключением тех случаев, где дно не превышает этой глубины, но поскольку семи-кужира (японский гладкий кит) не ныряет глубже, он может быть пойман сетями на всех глубинах».Нужно помнить, что кит имеет громадное количество воздуха в своих обширных легких, которое не только помогает ему держаться у поверхности и в толще воды, но и заставляет его подыматься на поверхность. Киту нужно делать значительные усилия, чтобы нырнуть даже на небольшие глубины. Эти усилия заметны и по характеру ныряния животного: почти все киты ныряют круто вниз головой, энергично помогая этому движению хвостом, и это при почти идеальной обтекаемости тела.Совсем особо стоит вопрос о кашалоте. Гигантская округло-тупая, идеально обтекаемая голова кашалота в большей своей части есть не что иное, как громаднейший нос, содержащий в себе резервуар с маслянистой жидкостью — спермацетом (спермацетовый орган). Этот «нос» кашалот приобрел в процессе длительной эволюции и приспособления к питанию. Повидимому, нос служит кашалоту и как гидростатический орган, и как орган приспособления к давлению на больших глубинах. Повидимому, это и является главной функцией спермацетового органа. Я уже рассказывал о случаях, когда кашалоты запутывались в подводном транстихоокеанском кабеле на глубинах около километра и о том, что в желудках кашалотов мы, как правило, всегда находили глубоководных рыб, яйца скатов, которые прикрепляются ко дну, и глубоководных головоногих моллюсков.О гибридах китов. В числе исследованных нами китов были такие, которые имели отличительные признаки, свойственные двум разным видам. Попадались полосатики, которых по внешнему виду можно было отнести к сельдяным китам, но ус их оказывался типичным для синих китов, и наоборот. Мы исследовали китов которые казались молодыми синими китами, а ус был типичным для сельдяных китов. Безусловно, это были гибриды синего и сельдяного кита. Китобои с давних времен замечали время от времени попадающихся странных китов, которых ни к какому известному для них виду отнести не могли, и назвали их «бастардами». Мы исследовали более полуторы тысячи китов и среди них заметили только одиннадцать гибридов. Обычно мы их относили к тому виду, чьи признаки были наиболее ясными; основную роль при таких определениях для нас играл ус. Общая морфология — окраска и тому подобные признаки очень варьируют, но пластины уса имеют настолько характерные отличия, что не вызывают никаких сомнений. А поэтому этих явных гибридов мы отнесли частью к синим китам, а частью к сельдяным.Альбинизм у китов. Как среди прочих животных, среди китов встречаются настолько светлые особи, что их можно назвать альбиносами. В морях Антарктики в течение нескольких лет встречали сельдяного кита (финвала) альбиноса. Он резко выделялся своим белым цветом среди других китов. У Командорских островов мы добыли двух необычайно светлых кашалотов. Спина у них была светлосерого, почти белого цвета, а брюхо и бока молочно белые. Они резко выделялись среди своих черных собратьев. Оба альбиноса имели глаза розовато-белого цвета. Никаких других отличительных признаков обнаружено не было, несмотря на внимательное исследование.У берегов Чукотки мы встретили стадо косаток. Один крупный самец в этом стаде был совершенно белый; к сожалению, его не удалось добыть. Повидимому, альбинизм у китов явление очень редкое, так как почти все исследователи, наблюдавшие большое количество китов, ссылаются на одни и те же случаи встречи с китами-альбиносами.О продолжительности жизни китов. Одним из важнейших вопросов биологии китов является вопрос о продолжительности жизни. В литературе, посвященной изучению китов, встречаются разноречивые сведения. Одни говорят, что киты живут от 100 до 400 лет, но ничем своего мнения не подтверждают. Другие считают, и они близки к истине, что предельный возраст китов значительно меньше пятидесяти лет. И этому есть некоторые доказательства. Попытки определить возраст китов по наслоениям на усах и зубах ни мне, ни другим исследователям не дали ясных результатов, и заявления о том, что этот метод правилен и по нему можно определить возраст китов, не соответствует действительности и только вводит в заблуждение. Определить возраст китов по желтым телам беременности тоже нельзя — они в лучшем случае могут лишь подсказать число рождений (число беременностей), но не возраст, не долголетие китов.Еще в древности Аристотель указывал, что чем дольше животный организм растет, тем больше и общая продолжительность его жизни. С этим положением согласны многие выдающиеся естествоиспытатели и врачи. Бюффон, например, считал, что возможная продолжительность жизни животного в 5 — 7 раз превышает период его роста. Известный советский ученый, академик Богомолец говорит: «Если считать, что рост организма заканчивается с прекращением роста его костей в длину, то применительно к наилучше изученным домашним животным коэфициент долголетия Бюффона является более или менее соответствующим действительности».Применяя коэфициент Бюффона для вычисления возможного долголетия китов, нужно прежде всего определить время окончания интенсивного роста костей, что должно совпасть с периодом достижения физической зрелости. Тщательное исследование многих китовых скелетов позволило нам разделить их на 4 возрастные группы: 1) скелет мягкий, кости легко сгибаются и режутся ножом, все швы на черепе имеют хрящевые покрытия, кости мелкие и тонкие — это китеныши, кормящиеся молоком матери или только что закончившие это питание, в возрасте до 1 года;2) кости скелета крупные, хрящевые образования загрубевшие, но еще занимающие большое место на соединениях позвонков и швах черепа, анкилоза нет — это молодые неполовозрелые киты в возрасте, повидимому, от года до двух лет;3) скелет почти совершенно окостенел, швы закрыты, кости черепа гладкие, как и позвонки и ребра; швы на черепе имеют четкий рисунок: начало анкилоза — это половозрелые киты;4) скелет бугорчатый с наростами, швы на черепе, совсем неразличимые, череп с шероховатыми наростами: полный анкилоз — это старые киты.Сопоставляя данные по исследованию китов и подсчитывая количество желтых тел у самок, мы пришли к заключению, что рост у китов-полосатиков прекращается приблизительно в возрасте 5 — 6 лет. Следовательно, возможная продолжительность жизни определяется в 25 — 30 лет. Но гренландские киты и кашалоты живут дольше, так как известны находки в убитых гренландских китах и кашалотах гарпунов с датой сорокалетней давности.О паразитах китов. Почти все киты страдают от деятельности внутренних и наружных паразитов. Интересно отметить, что почти у каждого рода китов паразитируют разные виды наружных паразитов (эктопаразиты), поселяющихся на теле китов только одного рода, несмотря на то, что все эти киты встречаются не только во время сезонных перекочевок, но посещают и длительно задерживаются в одних и тех же местах во время жировок и размножения.Некоторые виды китов особенно страдают от деятельности наружных паразитов, колонии которых можно обнаружить на всей поверхности их тела, до зубов и уса включительно. Целые поколения растут и умирают на теле кита. Обычно встречаются три рода эктопаразитов в различных стадиях возраста, от маленьких и едва заметных экземпляров до поражающих своей величиной:1) паразиты — китовые вши — могут переселяться с одного кита на другого только при тесном соприкосновении, повидимому, при молочном кормлении и спаривании; это типичные паразиты. Они живут на коже кита, вцепившись своими крепкими коготками в тело кита и питаются пигментированным слоем его кожи и жира;2) паразиты из усоногих — коронулы, которые еще в личиночной стадии прикрепляются к коже кита головным концом, причем особая «цементная» железа выделяет клейкое вещество, затвердевающее в воде и образующее раковину. Они не питаются мясом или соками кита, но, внедряясь в сало, они настолько повреждают внешние покровы, что часто образуют гнойники и деформируют большие участки кожи; 3) веслоногие паразиты пэнелла (Penella) также прикрепляются к китам во время одной из стадий науплиуса, причем тоже имеют излюбленный субстрат — кожу некоторых видов китов.На раковинах некоторых коронул, особенно тех, которые мы находили на горбатых китах, поселяются большие колонии морских уточек из усоногих раков, которые гроздьями свешиваются с раковин коронул и образуют «заросли». Мы насчитали 15 видов наружных паразитов из мира животных, но на них живет еще много диатомовых водорослей, главным образом кокконеис. Еще больше киты страдают от деятельности внутренних паразитов (эндопаразитов), которых насчитывается до 25 видов. Количество внутренних паразитов очень велико, в некоторых желудках мы находили их сотнями. Киты, зараженные большим количеством этих паразитов, отличаются от других китов тонким слоем сала и отсутствием жировых отложений на внутренностях.Размножение — деторождение и спаривание у всех китов происходит в теплых водах, обычно в зимние месяцы северного или южного полушария. Всем упомянутым в этой книге китам свойственны следующие биологические особенности. Детеныши, как правило, рождаются один раз в два года, причем обычно родится один детеныш. Исключения в виде двух или более (до шести) зародышей бывают, но очень редко. Известен случай нахождения зародыша сельдяного кита-финвала с двумя головами. Развитие зародыша протекает точно так же, как и наземных млекопитающих. Все киты, за исключением кашалота, моногамы, следовательно, для деторождения необходимо одинаковое количество самцов и самок. Беременность длится около года, и детеныш выкармливается материнским молоком около полугода. Половой зрелости усатые киты достигают на третьем году жизни.Темп роста детенышей зависит от времени рождения: китеныши, которые родились в начале сезона размножения и период молочного кормления провели в теплых водах, растут быстрее и достигают максимально возможной для данного вида величины. Родившиеся в конце зимы и в скором времени вместе с матерью начавшие миграции в северные (арктические) или южные (антарктические) моря, вынуждены тратить много питания и энергии на движения и теплоотдачу, а поэтому растут медленнее и до максимального размера не дорастают. Китенок родится совершенно развившимся, с небольшими усами, которые у него начинают расти еще в эмбриональный период. Новорожденные же кашалоты еще долгое время (около года) зубов не имеют.Самки всех усатых китов крупнее самцов, тогда как у кашалотов и косаток самцы значительно крупнее самок.