1 Система подчерепных воздушных мешков и воздухоносных путей имеет еще, по-видимому, и другую функцию — органа генерации звуковых импульсов, и, вероятно, их же эхолокации, благодаря чему животное обладает изумительной способностью ориентации в пространстве и возможностью обнаружения и «опознания» различные предметов подводного мира. — Прим. ред.2 Наружное же давление воздуха меньше, поэтому выдыхаемая струя внезапно расширяется. А такого рода расширение сопровождается охлаждением и, следовательно, все той же конденсацией. — Прим. ред.
Заметим, кстати, что эти наполненные пеной пазухи играют существенную роль и в системе эхолокации китов, но об этом речь ниже.Извилины прохода, ведущего к дыхалу, служат также клапанами, препятствующими, с одной стороны, проникновению воды в дыхательные органы кита, а с другой — выходу воздуха из них наружу при погружении, когда кит открывает под водой пасть, чтобы схватить добычу. Такое устройство дыхательных органов, чрезвычайно целесообразное в условиях подводной жизни, не является тем не менее только результатом адаптации к жизни в воде. И доказательством этого служит тот факт, что подобное же устройство находят и у многих сухопутных млекопитающих.Считалось, что у кашалотов, о которых известно, что они имеют обыкновение уходить на очень большие глубины, толстый подкожный жировой слой служит как бы броней, которая защищает их от давления воды, как прочный корпус подводную лодку. Но подводная лодка не открывает пасть, находясь глубоко под водой, так что эта аналогия несостоятельна.Подкожный жировой слой китообразных состоит из жировой ткани, в которой клетки, заполненные маслянистым веществом, связаны между собой волокнистой соединительной тканью. Благодаря этому подкожный жир, вопреки обычному мнению, представляет собой не мягкое, желеобразное вещество, а плотное и твердое, похожее на жировой край хорошо прокопченного бекона. Толщина этого слоя колеблется от 2 сантиметров — у морской свиньи до 30 и более сантиметров — у крупных полосатиков, а у кашалотов и гладких китов этот слой еще более мощный. Жировой покров служит в основном изоляционным слоем, сохраняя тепло в организме животного, находящегося в холодной воде.Но даже киты иногда испытывают потребность избавиться от «теплой одежды». Когда сухопутное млекопитающее очень быстро движется или затрачивает какие-то усилия, температура его тела повышается и излишки тепла выводятся из организма за счет учащенного дыхания или потения. Кит, находясь в глубинах моря, не может ни потеть, ни учащенно дышать, так что от любых усилий его внутреннее тепло быстро возрастает. Но его жировой слой пронизан кровеносными сосудами, которые подводят кровь непосредственно к поверхности тела; кровообращение в этих сосудах автоматически регулируется их собственной мускулатурой, и таким образом, когда под жировым слоем образуются излишки тепла, регулируется и температура тела.Изменение притока крови к плавникам также играет существенную роль в регуляции температуры тела кита. Эффективность тепловой изоляции кита делается особенно наглядной, когда убитое животное доставляется на китобойную базу, находящуюся где-то в холодном поясе. Если туша кита разделывается не сразу, она быстро разлагается и так нагревается под жировым слоем — подобно навозу в саду, сложенному в кучу, — что мясо оказывается пропеченным. Когда верхний слой жира сдирают, мясо отстает от костей, словно тушеное.Кит дышит, держась у поверхности воды. В воду он погружается по наклонной, показывая над поверхностью воды хребет и спинной плавник. Уходя же в глубину, кит выгибает тело сильнее, чем обычно, а некоторые виды китов выбрасывают в воздух лопасти хвоста, так что они становятся в воде почти совершенно вертикально, — «кит пыряет», говорят в таких случаях старые китобои. В это время можно хорошо разглядеть, какой у него огромный и мощный, как пропеллер, хвост.Задние конечности у китов отсутствуют, от них сохранились лишь рудиментарные остатки тазовых костей, не соединенных с позвоночником и скрытых в брюшной мускулатуре. У некоторых видов китов имеется еще и пара небольших костей, представляющих собой остатки тазобедренной кости. Несмотря на свою незначительную величину, тазовые кости у китов все же, строго говоря, не являются рудиментами, лишенными всяких функций: они служат опорой для части органов размножения.Для китообразных весьма характерно специфическое устройство некоторых кровеносных сосудов. Как известно, почти у всех млекопитающих при кровообращении кровь выталкивается из сердца и по артериям распространяется по всему телу. Артерии разветвляются на все более и более мелкие кровеносные сосуды и в конце концов переходят в капилляры, то есть очень мелкие сосуды, стенки которых настолько тонки, что кислород и другие вещества, растворенные в крови, проникают сквозь них в ткани, а углекислота вместе с другими продуктами обмена веществ, наоборот, попадает из тканей в капилляры и уносится с током венозной крови. Капилляры, сливаясь, образуют мелкие вены, которые, соединяясь, в свою очередь, вливаются в более крупные вены, а те уже несут кровь обратно к сердцу. У китообразных же кровеносная система имеет характерные особенности, встречающиеся, однако, и у некоторых сухопутных млекопитающих. Эти особенности кровеносной системы состоят в том, что местами крупные сосуды разделяются на множество переплетенных, как бы перепутанных между собой ответвлений, которые сообщаются друг с другом, образуя густую сеть.Эти извилистые сосуды концентрируются преимущественно у основания черепа, идут вдоль спинного мозга, под ребрами грудной клетки — в общем, расходятся повсюду. Они выглядят так необычно, что их назвали retia mirabilia — «чудесные сети». Функция и деятельность этой «сети» сосудов до сих пор не поняты до конца, но, по-видимому, они служат чем-то вроде резервуаров для крови, которые могут быстро наполняться или опорожняться, регулируя таким образом кровяное давление при быстром погружении или всплывании кита, когда внешнее давление на поверхность его тела внезапно и резко меняется. Возможно, что эта сеть сосудов — нечто вроде эластичных емкостей, которые расположены по ходу кровеносных сосудов и способны мгновенно вобрать в себя большое количество крови, когда это становится необходимым при повышении наружного давления.1
1 По новейшим представлениям, возникновение «чудесной сети» у млекопитающих, ведущих водный образ жизни, связано с особенностями их дыхания, в частности с длительными дыхательными паузами. Наличие этого своеобразного приспособления кровеносной системы обеспечивает нормальное кровоснабжение головного мозга, наиболее чувствительного к дефициту кислорода. При этом установлено, что мозг снабжается кровью не непосредственно из сонной артерии, а исключительно через эту «чудесную сеть». Кроме этой «сети», у китообразных имеются и другие морфологические и физиологические особенности, способствующие весьма продолжительной задержке дыхания и терморегуляции. — Прим. ред.
Когда кит погружается, его крупные вены расширяются, ток крови в них задерживается — и кровообращение замедляется. Дольше всех способен задерживать дыхание кашалот: он может обходиться без воздуха целый час, а то и больше. Ни одно сухопутное млекопитающее не может не переводить дыхания больше, чем минуту или две. Если дыхание останавливается, животное быстро теряет сознание из-за того, что в мозг перестает поступать кислород, и вскоре умирает. Когда дельфин ныряет, биение его сердца резко замедляется — от ста десяти ударов в минуту до пятидесяти и даже менее, а у белухи при погружении число ударов падает с тридцати до шестнадцати. Естественно, кровообращение в организме замедляется и мышечные ткани получают необходимый им кислород медленнее, кровь задерживается в крупных венах и начинают действовать определенные механизмы, которые задерживают движение крови во всех кровеносных сосудах, кроме сосудов мозга и некоторых других органов. Кислород, поступивший в мозг, поддерживает его нормальное функционирование, предотвращая потерю сознания. Но к концу длительного погружения недостаток кислорода в тканях становится ощутимым, накапливается как бы «кислородный долг», который возмещается, когда кит поднимается на поверхность и «пускает фонтаны», то есть начинает быстро и интенсивно дышать.Кит может так долго находиться под водой еще и потому, что перед погружением он набирает полные легкие воздуха, при этом его кровь предельно насыщается кислородом. Но и это еще не все. Мышечная ткань, или, как говорят, красное мясо кита, интенсивного темно-красного цвета, так как в ней содержится большое количество миоглобина — вещества, близкого по химическому составу и свойствам к гемоглобину — кислородному транспортеру крови.Перед погружением животного миоглобин также полностью насыщается кислородом, благодаря чему создается повышенный его запас, и таким образом «кислородный долг» в организме отсрочивается на сравнительно длительное время.Усатые киты обычно не погружаются глубже, чем на 50 — 100 метров, поскольку наибольшие скопления того зоопланктона, которым они питаются, как правило, находятся на глубине 10 — 20 метров. Однако в случае необходимости — если, например, кит испуган — он в состоянии уйти на глубину 300 — 450 метров. Когда киты-полосатики питаются, они обычно ныряют на 10 — 15 минут, а затем на 5 — 10 минут поднимаются на поверхность, чтобы подышать. Но вообще они могут оставаться под водой около 40 минут. Если по истечении этого срока полосатик не поднимется на поверхность, то тонет.Гладкие киты и горбачи способны продержаться под водой еще меньше и уходят поэтому на меньшую глубину. (Для обыкновенного человека предел задержки дыхания — примерно одна минута, и только хорошо тренированные искатели жемчуга могут пробыть под водой две и даже две с половиной минуты.) А вот кашалот может находиться под водой от 30 минут до одного часа. Бутылконос, по некоторым предположениям, держится под водой до двух часов. Киты этого вида способны уходить под воду на значительно большую глубину, чем усатые киты. Рекордная глубина погружения кашалота была установлена, когда однажды был найден погибший кашалот, который запутался в подводном телеграфном кабеле, проложенном на глубине 1100 метров у тихоокеанского побережья Южной Америки.Киты могут развивать очень большую скорость. Так, например, 25-метровый синий кит в течение двух часов может плыть со скоростью 40 — 50 узлов1. И если учесть, что плывущий кит сравнительно медленно поднимает и опускает свой хвост, то эффективность тех усилий, которые он затрачивает при плавании, или, если можно так сказать, его коэффициент полезного действия весьма высок. Размах лопастей его хвоста очень большой, и с каждым ударом хвоста отбрасывается назад огромный объем воды, хотя и со сравнительно небольшой скоростью. Таким образом, происходит меньшая затрата кинетической энергии, чем затрачивалось бы на перемещение меньших объемов с большей скоростью.
1 Узел — единица скорости, соответствующая одной миле (1852 метра) в час. Иначе говоря, кит идет со скоростью курьерского поезда: 74 — 92 километра в час. — Прим. ред.
Если при скорости 20 узлов кит расходует энергию в 500 лошадиных сил, то это значит, что при данной скорости он расходует 4 лошадиных силы на каждую тонну своего веса, что соответствует 0,5 лошадиных силы при скорости в 15 узлов.Мускульная сила атлета составляет от 0,02 до 0,04 лошадиных силы на 1 килограмм его веса. Если соотнести эти цифры с мускульной силой 120-тонного кита, то получится, что кит может «выжать» 9 лошадиных сил на 1 тонну своего веса — цифра эта не более чем вдвое превышает цифру, приведенную выше. Иначе говоря, мускулы кита не обладают большей силой, чем мускулы других млекопитающих.У мелких китообразных, таких, как морские свиньи и дельфины, скорость движения в воде намного больше, чем можно было бы предположить, исходя из количества той энергии, которую они в состоянии затратить. Дельфины достигают чрезвычайно высокой скорости для таких сравнительно небольших животных. Трехметровый дельфин может передвигаться со скоростью 25 узлов. Двухметровый дельфин весом около 130 килограммов должен затратить 14 лошадиных сил, чтобы плыть под водой со скоростью 25 узлов — это усилие, равное 87 лошадиным силам на 1 тонну веса, превышает более чем в шесть раз мускульное усилие, которое может приложить самый тренированный атлет. Тот парадокс, что дельфин может плавать быстрее, чем ему позволяет его мышечная сила, объясняется не тем, что у него необыкновенно сильная мускулатура, а тем, что поверхность его тела особым образом взаимодействует с водой.Когда твердое тело обтекаемой формы буксируют в воде, сопротивление его движению остается малым только до тех пор, пока не достигнута какая-то критическая скорость. Обтекаемая форма позволяет воде скользить по поверхности тела, не образуя завихрений, — в этом случае поток воды ламинарный. Но при достижении критической скорости в ламинарном потоке образуются водовороты, завихрения — возникает турбулентное движение, при котором с ростом скорости увеличивается и сопротивление воды.Хотя, быть может, китообразные и не идеально обтекаемой формы, но они не застывшие, неподвижные твердые тела, а живые организмы — и этим объясняется все. Дело в том, что кожный покров кита, его жировая клетчатка и подстилающая их мускулатура настолько прочно, органически связаны между собой и при этом так хорошо иннервированы, что кожный покров животного в целом необычайно чутко реагирует на сопротивление водной среды — и при любой скорости движения поток воды, обтекающий тело животного, остается ламинарным.Внутренняя структура кожного покрова китообразных характерна наличием своеобразных сосочков — выростов, проникающих изнутри в соответствующие ячейки нижележащих слоев эпидермы. По-видимому, функция их заключается не столько в приспособлении кожного покрова к увеличению давления водной среды, сколько, может быть, в гашении сопротивления воды, в амортизации возникающих при быстром движении встречных потоков, то есть в конечном счете в существенном уменьшении трения, снижающего скорость движущегося тела.Глаза китов приспособлены к тому, чтобы видеть в воде. Но даже самые лучшие глаза не могут далеко видеть под водой, как бы она ни была прозрачна. И только необычайно чувствительное эхолокационное устройство, или сонар, дает китообразным возможность хорошо ориентироваться даже в турбулентных потоках воды и на больших глубинах, где света или очень мало, или он вовсе отсутствует.Глаз кита отличается от глаза сухопутных млекопитающих весьма толстой склерой — тем внешним покровом, который у людей называют глазным белком. Склера эта состоит из очень жесткой волокнистой ткани, которая, как можно было бы думать, служит для защиты глазного яблока от деформации под влиянием давления на больших глубинах. Но такое предположение было бы неверным, так как эта склера, сама состоящая почти целиком из воды, несжимаема, и давление в ней снаружи и внутри одинаковое. Может быть, массивность склеры объясняется тем, что она заменяет отсутствующую в черепе кита костную глазную впадину, которая защищает глазное яблоко (у некоторых сухопутных млекопитающих глаза так же плохо защищены).Если водная среда не позволяет далеко видеть, то зато она позволяет хорошо слышать: вода проводит звук лучше, чем воздух. Поэтому ушной аппарат — самый главный из органов чувств у китообразных, хотя еще совсем недавно исследователи думали, что слух у китов слабый, и только открытие их способности к эхолокации опровергло это мнение.Наружное слуховое отверстие, ведущее в слуховой проход, у кита очень мало, внутренний же слуховой проход достаточно велик. Однако обычно они не сообщаются между собой, так как наружный слуховой проход, минуя кожно-жировой покров, сильно сужается и на каком-то протяжении совершенно зарастает фиброзной и мышечной тканью. Дальше внутрь проход открывается снова и постепенно расширяется. Большая часть этой полости внутреннего прохода — до барабанной перепонки, которая сильно выпячивается в сторону наружного прохода в виде пальца резиновой перчатки, — заполнена плотной массой в виде пробки из слущившихся, омертвелых, накрепко спаянных между собой клеток и секрета желез. По мере того как кит становится старше, пробка эта растет, покрываясь все новыми и новыми наслоениями. И по количеству таких слоев можно определить возраст кита, так как, по-видимому, каждый очередной слой образуется за один год.Внутреннее ухо у китов — орган, через который звуковые волны попадают к слуховому нерву, — как и у других млекопитающих, расположено у основания черепа и защищено утолщенными костями, образующими массивную костную оболочку. У китов эта барабанная кость необычайно толста и массивна и либо на связках, либо на тонких костных подвесках прикреплена к черепу. Любопытно, что, когда кит умирает и его останки опускаются на дно, эти массивные барабанные кости не поддаются процессу разложения намного дольше, чем остальные части скелета. Поэтому именно эти кости чаще всего обнаруживают на дне океана и их же чаще других находят в виде окаменелостей.О размножении китов было известно весьма мало до тех пор, пока в 1920 году не были начаты специальные научные исследования в этой области. Позже, когда научились приручать дельфинов и содержать их в неволе, стали известны и многие другие детали их жизни. Продолжительность беременности самок дельфинов — около одиннадцати месяцев. Когда приближается момент родов, самка начинает плавать значительно медленнее, чем обычно, и сородичи окружают ее, чтобы оградить и защитить во время родов.Детеныш дельфина появляется на свет уже хорошо развитым, так как сразу же после рождения он должен уметь плавать и следовать за матерью. В отличие от других млекопитающих, которые рождают по одному крупному детенышу, у кита детеныш рождается хвостом вперед, а сравнительно короткая пуповина рвется сама в момент родов. Как только детеныш родится, мать начинает осторожно подталкивать его к поверхности воды, и в тот момент, когда его дыхало высовывается над поверхностью, он делает первый вдох. Млечные железы у самки кита находятся под слоем подкожного жира и не выступают наружу, как вымя. Соски помещаются в кожных складках по обеим сторонам половой щели и высовываются наружу лишь на время кормления. Но китенышу необходимо дышать через небольшие интервалы, поэтому кормление должно занимать немного времени. Когда малыш прикасается к материнскому соску, ему не приходится делать сосательных движений, так как молоко благодаря сокращениям мускулов самки, окружающих млечные железы, само выжимается и льется ему прямо в рот. В первые месяцы жизни детеныши никогда не отплывают далеко от матери и, как правило, плывут с ней бок о бок или под ее головой.Мать-китиха очень заботится о своем потомстве и никогда не оставляет малыша в опасности. Этим и пользовались китобои в прежние времена: они загарпунивали китенка и тащили его за собой, точно зная, что мать сама поплывет за ним и попадет к ним в руки.Китообразные — один из древнейших отрядов млекопитающих; возможно, что они происходят от каких-то предков, общих с сухопутными парнокопытными.