Биология китов [1973 -

Киты прекрасно приспособлены к существованию в воде, и строение каждой части тела соответствует их образу жизни. Форма тела кита сигаро - или торпедообразна, так что когда кит движется, он испытывает минимальное сопротивление воды. Киты утратили волосяной покров, который имели их наземные предки, и их гладкая кожа скользит в воде, вызывая чрезвычайно малое трение. Правда, немного волос у китов все же сохранилось в виде мелких осязательных усиков - вибрисс, в общем сходных с вибриссами у наземных млекопитающих. Такие усики, растущие у рта, имеет большинство видов китообразных в период их эмбрионального развития, но небольшое количество волосков сохраняется и у взрослых китов - вокруг губ и на нижней части головы.^* Функцию же полностью утраченного волосяного покрова - сохранение тепла в организме, постоянно находящемся в холодной среде, теперь осуществляет у китообразных толстый слой подкожного жира.

^* (Возможно, с их помощью киты могут обнаруживать корм.- Прим. ред.)

Плывущий кит посылает свое тело вперед мощными ударами хвоста, который на конце разделяется на две большие горизонтальные лопасти. Эти лопасти и спинной плавник - он имеется не у всех китов - состоят главным образом из кожи и плотной фиброзной ткани; внутри них нет костной основы, какая есть у рыб, плавники и хвост которых опираются на твердые плавниковые лучи. Передние конечности китов, превратившиеся в плавники, используются главным образом для поддержания равновесия и для изменения направления движения; задние же конечности полностью атрофированы, по крайней мере, снаружи их не видно.

Еда - первая и постоянная потребность всех животных. Крупные киты поглощают огромное количество пищи, поставляемой им морем, и делают это в основном двумя способами. Одни виды питаются главным образом кальмарами или рыбой, ловя свою добычу поодиночке, как это делают хищные животные на суше. Киты, питающиеся таким способом, обычно имеют зубы и вследствие этого известны как зубатые киты (Odontoceti). Другие виды - усатые киты (Mystacoceti) заглатывают пищу "оптом", как травоядные животные на суше, которые собирают траву не по одному стебельку, а сразу целыми пучками. Хотя при случае усатые киты заглатывают и мелкую рыбешку, например сельдь, как правило, они питаются животными гораздо меньших размеров, кишащими в поверхностных водах, которые представляют собой своеобразные "луга" и "пастбища", где "пасутся" киты.

Усатые киты не имеют зубов, но снабжены совершенно особым механизмом, позволяющим им захватывать свою добычу огромными порциями. Это - цедильный аппарат из пластин китового уса. На верхней челюсти, там, где у других млекопитающих находятся зубы, у усатых китов имеется две, а то и три сотни плоских пластин, поставленных наискосок по краям нёба и свисающих с него. Пластины эти твердые, но гибкие, волокнистые по структуре, внутренний их край расщеплен в виде длинной грубоволокнистой бахромы. Бахромчатые края соседних пластин находят один на другой и частью переплетаются, так что если заглянуть в пасть кита изнутри, то ее внутренние боковые стенки выглядят как огромные мохнатые занавески. Эти "занавески" служат фильтром для отцеживания пищи от воды. Когда усатый кит находит большое скопление рачков, или "криля", он, раскрыв пасть, врезается в их массу, и рачки попадают в его воронкообразную пасть в огромном количестве. Потом он закрывает пасть и, подняв язык, выталкивает из нее воду сквозь фильтр, образованный китовым усом. Бахромчатая завеса задерживает планктон, а вода вытекает из пасти через щели между пластинами. Проглотив отцеженную таким образом массу пищи, кит снова наполняет пасть.

У быстрых и подвижных усатых китов-полосатиков поверхность горла, груди и живота прорезана снаружи большим числом продольных борозд; длина их - от одной до двух третей общей длины туловища кита. Борозды эти, глубиной около 6 сантиметров, очень похожи на трамвайные рельсы; они как бы разрезают кожу на ровные полосы. Обычно считают, что, когда кит питается, борозды растягиваются, и таким образом емкость его пасти сильно увеличивается, но никто никогда еще не видел, как это происходит. Может быть, какой-нибудь подводный пловец с ластами и сможет подтвердить или опровергнуть это предположение, если окажется настолько храбрым, что рискнет повторить приключение Ионы. Во всяком случае, ясно, что благодаря бороздам пасть кита может растягиваться. Доказательством этого служит следующий факт. После смерти кита газы, образующиеся при разложении, заполняют именно эту часть тела, раздувая ее, как воздушный шар. Поэтому в тех случаях, когда китобои вылавливают столько китов, что их туши невозможно быстро обработать, на береговых китобойных базах эти "шары" протыкают, чтобы они не взорвались, так как такой взрыв представляет опасность для рабочих.

У более объемистых, но менее длинных настоящих, или гладких, китов борозд на горле нет, но емкость их ковшеобразной пасти увеличивается иначе. Линия нижней челюсти у них сильно выгнута кверху, а нёбо - узкое; китовый ус, свисающий с него, очень длинен: у гренландского кита, например, он достигает трех и более метров, в то время как даже у самых крупных полосатиков длина его не превышает 1 метра. Нижняя челюсть гладких китов отстоит далеко от верхней даже тогда, когда пасть их закрыта. Промежуток нёба между верхней и нижней челюстями закрывается двумя половинами огромной нижней губы, которые поднимаются справа и слева, как борта угольного бункера. Серый кит, живущий в северной части Тихого океана, представляет собой в этом отношении промежуточную форму между полосатиками и настоящими китами: его верхняя челюсть не имеет столь отчетливо выраженного сводчатого строения.

Усатые киты потребляют пищу разного рода, хотя в каждом районе земного шара в основном довольствуются каким-либо одним ее видом. Но где бы они ни находились, в их рацион всегда входит зоопланктон.

Планктон - это совокупность мелких животных и растений, которые обитают в море, но настолько малы, что не могут передвигаться самостоятельно на большие расстояния, как это делают рыбы, дельфины или киты,- их переносят с места на место океанские течения. Хотя многие представители зоопланктона и обладают способностью двигаться, но перемещаются они не столько по горизонтали, сколько по вертикали. Некоторые из них днем погружаются в глубину, а ночью всплывают на поверхность, другие - наоборот.

Основа пищи всех животных, обитающих в море,- растительные микроорганизмы, которые, используя солнечную энергию с помощью имеющегося в них хлорофилла, преобразуют растворенные в воде неорганические вещества в органические. Растения эти чрезвычайно малы, каждое из них, как правило, состоит всего из одной клетки, но число их столь велико, что, в конечном счете, именно они составляют пищевую основу, обеспечивающую существование всей морской рыбы, китов - как больших, так и малых - и миллионов других живых существ. Эти одноклеточные растения - диатомовые водоросли и динофлагелляты - съедаются мельчайшими животными, а этих животных в свою очередь поедают животные больших размеров, и, таким образом, пищевая цепочка в конце концов протягивается от крошечной диатомеи до гигантского кашалота. Цепь, идущая к усатому киту,- короче, так как он питается непосредственно планктоном. Точно так же, как на суше всякое мясо в конечном счете - трава, в море всякая рыба, китовое мясо и все остальное - диатомовые.

Кроме диатомовых, в море есть бесчисленное множество других мельчайших организмов - и растительных, и животных, вплоть до бактерий, составляющих различные звенья пищевой цепи. Некоторые из таких мельчайших организмов имеют известковую или кремниевую оболочку, которая после их смерти погружается на дно, и с течением времени на дне океана накапливаются отложения толщиной до 100 метров и более.

Ракообразные - одно из важнейших звеньев пищевой цепочки - отличаются от прочего планктона тем, что сами питаются диатомовыми. И среди них особое место занимают маленькие существа - ветвистоногие (шизоподы) и веслоногие рачки копеподы (Copepoda). Эти крохотные животные, всего несколько миллиметров длиной, по обеим сторонам головы имеют длинные, похожие на весла усики, с помощью которых они и плавают. Они способны погружаться глубоко в воду, но, гребя своими усиками и другими крошечными конечностями, могут держаться на одном уровне или даже подниматься вверх. Характерный признак их - наличие только одного глаза. За это один из видов пресноводных веслоногих получил название "циклоп".

Разные виды копепод составляют в определенное время года главную пищу для сельди и макрели, а также и для многих других морских животных. Но удивительно, что эти же копеподы - в огромных скоплениях - составляют столь же существенную часть питания сейвала - одного из видов больших усатых китов, который распространен почти по всему Мировому океану. В Антарктике сейвал питается крилем, как и прочие усатые киты; в северном же полушарии он, как установлено, питается - по крайней мере, какое-то время года - копеподами, которыми кишат поверхностные воды океана весной и в начале лета. Сейвал может питаться этими крошечными ракообразными по той причине, что его ус тоньше, чем ус синих китов и финвалов, а волосовидные волокна, из которых состоит цедильный аппарат, у него мягкие, шелковистые и извитые, так что они составляют очень плотную завесу, в которой задерживаются даже самые крошечные животные.

По-видимому, наиболее распространенные планктонные ракообразные - шримсовидные, и самые крупные из них - эвфаузииды (длина их около 6 сантиметров) обитают в водах Антарктики. Летом они держатся в южных морях огромными скоплениями. От момента их вылупления из яйца до достижения полной зрелости проходит несколько лет, и все это время, переносимые течениями на сотни миль, они путешествуют в океане по разным направлениям и на разных глубинах. Достигнув полной зрелости, они собираются вместе в несметных количествах, обеспечивая богатую пищу китам, которые плавают в холодных водах, накапливая за счет этих рачков подкожный жир.

"Криль" - это условное название, которым китобои пользуются для обозначения кишащих скоплений мелкой морской живности; на самом же деле особого вида животных под таким названием не существует.

Но богатый "урожай" рачков собирают не одни киты - ими питаются еще многие морские животные: антарктические пингвины и другие птицы, тюлени-крабоеды (почему они так и называются)^*, кальмары и огромные косяки различных рыб. Вот почему усатые киты, гоняясь за рачками, иногда вместе с ними заглатывают и других животных: в их желудках не раз обнаруживали то рыбу, то кальмара, а иногда даже пингвина или баклана, по-видимому, съеденных случайно, когда они сами преследовали тех же рачков.

^* (Название не очень точное: следовало бы называть этого тюленя рачкоедом, креветкоедом или крилеедом.- Прим. ред. )

Эвфаузииды (Euphausia superba) обычно локализуются в южных океанах, но другие виды криля, которыми питаются усатые киты, водятся и в северных водах. Скопления подобных же креветкообразных рачков, но только меньшего размера, иногда попадаются в поверхностных водах Северной Атлантики и Тихого океана. Это тоже эвфаузииды (Boreophausia, Meganietiphanes и Thysanoessa). Однако в Арктике планктон, находящийся в приповерхностных водах, часто представлен и множеством других животных. Это крылоногие моллюски, или "морские бабочки", и родственные им двустворчатые моллюски - устрицы, сердцевидки. Все они - крохотные создания: самые крупные из них редко достигают 2 сантиметров в длину. Часть их тела выступает наружу в виде "крылышек", с помощью которых эти животные плавают и добывают себе пищу, состоящую из еще более мелкого планктона. Эти крылышки по сути дела - плавники, но они движутся хлопающими движениями, что и придает моллюскам известное сходство с бабочками. Некоторые из них имеют раковинку, похожую на маленькую раковину улитки, другие совсем лишены твердой оболочки. Например, лимацина (Limacina helicina) имеет витую раковинку диаметром около полусантиметра, а клион (Сliоnе borealis), крошечное слизнеобразное существо, обходится безо всякой оболочки. Все эти морские бабочки иногда скапливаются в таком изобилии, что море на целые мили меняет свой цвет. В высоких широтах, по окраинам Арктики огромные стаи клиона долго служили основной пищей для прославленного гиганта - гренландского кита, который с давних времен был главной добычей северных китобоев.

Киты, снабженные цедильным аппаратом, не могут выбирать те или иные виды пищи по своему желанию. И если они питаются каким-то одним видом зоопланктона, то лишь потому, что эти животные держатся такими большими и плотными стаями, что другие виды зоопланктона почти не имеют возможности смешаться с ними. Случается, что усатые киты, особенно полосатики, съедают вместе с планктоном и мелких планктоноядных рыб, например сельдей, но обычно это самые мелкие сельди, которые плавают плотными косяками.

Питание зубатых китов - совсем иное. Их пища состоит из более крупных животных, которых они заглатывают преимущественно поодиночке. Все зубатые киты, независимо от их размеров,- от огромного кашалота до обычной морской свиньи - питаются кальмарами и рыбой, но основная их пища - кальмары. Кальмары, как и крохотные крылоногие, относятся к моллюскам, но только они наиболее высокоорганизованные представители этого класса. В отличие от своих родственников - осьминогов и каракатиц - они живут не на дне морском, а свободно плавают в океане на самых различных глубинах. Благодаря торпедообразной форме тела и двум плавникам, расположенным на его заостренном заднем конце, они весьма подвижны. На голове у них находятся большие глаза и венец щупалец, из которых два очень длинные, а остальные значительно короче. Щупальца располагаются вокруг рта, снабженного роговыми челюстями, напоминающими по форме клюв попугая. Когда кальмар плывет медленно, он пользуется только плавниками, но когда ему нужно двигаться быстро, он набирает воду в полость, имеющуюся в его теле, и с силой проталкивает ее, как через трубку, наружу, благодаря чему с огромной скоростью, подобно реактивному двигателю, резкими рывками продвигается вперед. Внутренняя поверхность его щупалец покрыта многочисленными присосками, с помощью которых он цепко держит захваченную им жертву. Длинные щупальца, имеющие присоски только на концах, обладают способностью втягиваться внутрь, а затем мгновенно выбрасываться вперед. Они хватают добычу и передают более коротким щупальцам, которые уже препровождают ее в пасть. Поверхность присосок представляет собой роговые кружки, края которых зазубрены, что помогает еще крепче держать добычу.

Старинная гравюра. Два разъяренных кита, нападающих на судно. Чтобы отвлечь их внимание, моряки бросают в море бочки. Матрос, стоящий на высокой корме корабля, играет на трубе, пытаясь успокоить страшных животных звуками музыки

Гравюра XYI века. Моряки, по ошибке приняв спящего на поверхности моря кита за остров, воткнули в гигантское животное якорь, сошли на его спину и, разведя огонь, стали готовить пищу. Кит проснулся, пришел в ярость. На рисунке показано как он старается перевернуть корабль. Плавник кита изображен как лапа сухопутного животного. Судя по изображению, это Трольвал (кит-дьявол)

Этот прекрасный фриз из Кносского дворца на острове Крит (создан около 2000 года до нашей эры) - самое раннее из известных изображений дельфинов, если не считать наскальных рисунков эпохи неолита, найденных в пещерах. Характерные черты дельфинов переданы здесь очень точно

Изображения китов - один из распространенных мотивов скандинавских наскальных рисунков. Этот рисунок, по-видимому, относится к каменному веку. Выполнен он схематично, что характерно для наскальных рисунков южной Норвегии

Редкая для человека возможность потрогать морду кита. На фото - остромордый кит, плавающий в полынье, его стадо оказалось запертым ледяной перемычкой в одном из заливов Антарктики

Старинная гравюра на дереве, изображающая легендарного кита-носорога в момент борьбы с раком фантастических размеров

Кит-чудовище топит судно, полное смертельно перепуганных моряков. Кит, изображенный на этой гравюре, сочетает утрированные черты кашалота и усатого кита: зубы кита превратились в огромные клыки, а китовый ус оказался на его морде в виде бороды

Дельфины - семейство, включающее много различных видов. Вверху - обыкновенный бурый дельфин (Common dolphin), теплокровное, живородящее млекопитающее дышащее легкими. Рыба, изображенная внизу, не имеет с дельфинами ничего общего, кроме названия: рыба-дельфин, или дорадо (Coryphaena), холоднокровное, дышит жабрами

Скелет настоящего усатого кита. По тому, как далеко отстоит верхняя его челюсть от нижней, можно судить о длине пластин китового уса. Хорошо видно, как огромна в сравнении с общей длиной кита голова. Справа - череп усатого кита снизу; рисунок дает представление о положении пластин китового уса на верхней челюсти, которая намного уже нижней

Криль, пища усатых китов. Вверху - эвфаузинды; в центре, слева,- морские рачки Calanus; справа - головоногие моллюски морские бабочки; внизу - фитопланктонные организмы (диатомеи и динофлагеллянты)

Пластины китового уса. У настоящего кита пластины длиннее, уже, а волокна на них длиннее и мягче, чем у синего кита (справа)

В изображении выброшенного на берег кашалота на этой старинной гравюре есть кое-какие неточности, не искажающие, однако, общего облика животного. Хотя главная цель картины - показать гигантские размеры кита, здесь они преувеличены в меньшей степени, чем это обычно делалось в старину

Криль, извлеченный из вскрытого желудка этого усатого кита, весит около тонны. Вместе с крилем кит заглотил две небольшие рыбы

Череп и нижняя челюсть кашалота. В большом корытообразном углублении над его верхней челюстью помещается спермацетовый мешок. Узкая нижняя челюсть, снабженная огромными зубами, резко контрастирует с широкой верхней челюстью с недоразвитыми зубами

В центре - ротовое отверстие, окруженное щупальцами и снабженное роговыми челюстями, напоминающими клюв попугая. Щупальца снабжены роговыми присосками. Гигантский кальмар, извлеченный из желудка кашалота

Верхняя челюсть финвала. Пластины его уса расположены по обе стороны узкого нёба

Продольный разрез слуховой пробки финвала; ясно видна ее слоистая структура. На широком конце пробки находятся самые свежие слои. Длина пробки - 15 сантиметров

Внизу - продольный разрез зуба кашалота. Последний, самый свежий слой дентина окружает полость, в которой находится пульпа зуба; округлые пятна - узелки остеодентина

Дельфины решили посмотреть, что происходит над водой

Кальмары - основная пища кашалотов. Вверху - гигантский кальмар; в желудках кашалотов часто находят отдельные части тела этих гигантов. Внизу - кальмары меньших размеров, таких кашалоты обычно заглатывают целиком

Стадии рождения дельфина (снимки сделаны в бассейне). В отличие от других млекопитающих, детеныши китообразных выходят из чрева матери хвостом вперед. Момент рождения - критический для детеныша дельфина; сразу же после появления на свет он должен сделать свой первый вдох, для чего новорожденного нужно вытолкнуть на поверхность, чтобы голова его оказалась над водой. Обычно сделать этот первый решающий шаг в жизнь детенышу помогает мать

Кальмары водятся в океанах в огромных количествах, но поймать их с помощью тех приспособлений или сетей, которыми обычно пользуются биологи, изучающие морскую фауну, трудно: они так подвижны и быстры, что всегда успевают удрать. Но зубатые киты и дельфины, более приспособленные для такой охоты, все же умеют ловить кальмаров, и в содержимом их желудков обычно находят роговые клювы головоногих, плохо поддающиеся перевариванию. Большинство кальмаров, которыми питаются зубатые киты, небольшого размера - 30 - 60 сантиметров в длину, но попадаются и более крупные экземпляры (таких обычно заглатывают кашалоты).

Совершенно поразительное зрелище являет собой гигантский кальмар, длина которого достигает иногда 15 метров; впрочем, по сути дела он не так огромен: его длина увеличивается за счет пары длинных щупалец, а тело и относительно короткие щупальца составляют вместе в длину 5 - 6 метров. Эти животные встречаются редко, так как, видимо, живут на значительных глубинах. Иногда таких гигантов мертвыми прибивает волной к берегам, но чаще их находят в желудках кашалотов. По-видимому, большие кальмары, схваченные кашалотом, вступают с ним в безнадежную, но жестокую борьбу, доказательством чего служит тот факт, что кожа на голове кашалотов и около пасти иногда бывает испещрена круглыми следами, оставленными роговыми краями присосок кальмара.

Большинство дельфинов имеет острые и, как правило, весьма многочисленные зубы. Обычно считают, что наличие множества зубов - следствие приспособления к питанию такими активными и необычайно подвижными животными, как рыбы и кальмары. Но вот у клюворылов (Ziphiidae), например, которые тоже питаются кальмарами, очень мало зубов: бывает, что у них прорезывается всего одна пара, да и то только у самцов, а чаще зубы отсутствуют вовсе. Каким образом клюворылы захватывают свою столь проворную добычу, до сих пор неясно. В то же время некоторые из пресноводных дельфинов, например гангский дельфин, имеют множество острых, как иглы, зубов, которые служат не для захватывания быстро движущейся добычи, а для выбирания червей и лангустов из донного ила.

Когда люди изобрели водолазный костюм, что дало им возможность достигать значительных глубин и ходить по морскому дну, они столкнулись с непредвиденными трудностями. Водолаз дышит воздухом, который подается ему в скафандр по трубке. Выдыхаемый им воздух вместе с излишками свежего воздуха стравливается через клапан в водолазном шлеме, поднимаясь пузырьками на поверхность. Но все же давление воздуха внутри скафандра больше, нежели давление воды снаружи, и чем глубже опускается водолаз, тем давление в скафандре выше. Дышать сжатым воздухом для водолаза не представляет трудностей, неприятности начинаются лишь тогда, когда водолаз возвращается на поверхность и давление падает.

Во время погружения азот, содержащийся в сжатом воздухе, растворяется в крови водолаза и проникает в ткани мышц до такого предела, до какого может быть насыщен организм человека при данном давлении, не вызывая при этом у водолаза никаких неприятных ощущений. Но когда водолаз поднимается на поверхность, азот, растворенный в крови, выделяется быстрее, чем легкие способны вывести его из организма. И тогда в кровеносных сосудах и во всех тканях образуются крошечные газовые пузырьки, точно так же как образуются пузырьки в газированной воде, когда бутылка открыта и давление внутри нее падает. Пузырьки эти, возникая в капиллярах, препятствуют нормальному кровообращению, создается угроза воздушной эмболии - явления очень опасного и зачастую приводящего к роковым последствиям. Но даже если резкое падение давления и не приводит к эмболии, газовые пузырьки причиняют человеку сильнейшую боль, особенно в суставах,- это одно из проявлений так называемой кессонной болезни. Единственное спасение в таких случаях - вновь поднять давление в скафандре и затем плавно, постепенно его снижать. Поэтому обычно водолазов и опускают на глубину, и поднимают очень медленно, так что иногда этот процесс занимает много часов. В последнее время водолаза при спуске и подъеме помещают в барокамеру, это не менее утомительно, но все же более удобно.

Киты погружаются в море очень глубоко, гораздо глубже, чем до сих пор мог погрузиться человек. И тоже подвергаются большому давлению. Как же им удается избежать кессонной болезни? Ответ очень прост - они избавлены от риска ею заболеть. На первый взгляд это кажется странным, но при более внимательном изучении того, что происходит в организме кита, становится ясно, что ничего непонятного тут нет. Разница между китом и человеком, погружающимся в глубину моря, состоит в том, что водолаз под водой все время дышит сжатым воздухом, так что азот может растворяться в его крови до полного насыщения, а кит уносит с собой в глубину лишь то количество воздуха, которое может поместиться при вдохе в его легких и дыхательных путях, поэтому у него в крови и тканях содержится не слишком много азота.

Когда кит ныряет, давление воды распределяется равномерно на всю поверхность его тела, но, поскольку тело животного само состоит на 90% из воды, а вода практически несжимаема, тело кита не деформируется. А вот воздух, находящийся в легких, поддается сжатию, и с увеличением глубины легкие кита все более и более сжимаются, так что воздух из них с силой проталкивается в дыхательное горло и дыхательные пути, ведущие к дыхалу. Эти дыхательные пути снабжены кровеносными сосудами значительно меньше, чем легкие, поэтому газообмен в мышечных тканях здесь уменьшен. Кроме того, когда легкие сжимаются, их ткань также становится плотнее, так что кровь, содержащаяся в легочных капиллярах, оказывается почти лишенной кислорода.

Кроме того, у китов есть еще одно приспособление, позволяющее им нырять так глубоко. Воздушные пути, ведущие от их дыхательного горла к дыхалу,- не прямая трубка, они извилисты и связаны с несколькими сложными боковыми проходами и обширными воздушными мешками, плотно прилегающими снизу к черепной коробке. Эти мешки наполнены пенообразной эмульсией, состоящей из воды, жира и воздуха, видимо, она и абсорбирует азот.^* Когда кит выплывает на поверхность и делает выдох, часть этой пены извергается наружу, унося с собой излишки азота. Видимый фонтан, который выпускает кит, обычно считался струей воды, сконденсировавшейся в его дыхательном аппарате. Во всяком случае, нет никакого сомнения в том, что, когда наружный воздух холодный, водяные пары теплого выдыхаемого воздуха конденсируются в мелкие капельки жидкости. Но фонтан этот заметен и в тропиках, где тепло; там эту видимую струю составляет в основном пена. Хотя возможно, что даже и в теплом воздухе видимый фонтан образуется частично за счет конденсации: ведь выдыхаемая струя вырывается под давлением.^**

^* (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" различных предметов подводного мира.- Прим. ред.)

^** (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 йод 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 сливной 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 ныряет", 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 гонки, 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.^*

^* (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 пли 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 узлов^*. 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.

^* (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.

Известно, что древнейшие ископаемые киты жили в эоцене^*, то есть около 40 миллионов лет назад. Некоторые из них по форме тела были похожи на дельфинов, другие имели сильно вытянутое длинное тело и больше походили на гигантских угрей (их называют Archaeoceti), но эти животные не были прямыми предками нынешних китов, так как они вымерли не менее чем 25 миллионов лет назад. Однако еще до их появления должны были, видимо, существовать две другие предковые линии, ведущие к нынешним усатым и зубатым китам. Их самые ранние окаменелые останки появляются в отложениях олигоцена, то есть существование наиболее ранних форм китообразных датируется периодом, отстоящим от нас приблизительно на 20 миллионов лет, а некоторые окаменелости даже несколько старше. Таким образом, живущие ныне киты - потомки несчетных поколений, прошедших огромный путь развития.

^* (Эоцен, олигоцен - это эпохи третичного периода кайнозойской эры, отстоящие от нас соответственно на 40 и 25 миллионов лет.- Прим. ред.)