Текст книги "Приключения Гука"

От авторов

О ДЕЛЬФИНЕ ГУКЕ И ЕГО ПРИКЛЮЧЕНИЯХ В ОКЕАНЕ

Откуда может быть известно, как ведут себя дельфины в море, кого боятся и на кого нападают, с кем дружат и куда плавают? Попробуем очень коротко рассказать здесь, что действительно известно ученым о жизни дельфинов и об их загадочном мире.

Дельфины – млекопитающие. У них горячая кровь, и они умеют поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне, они рождают живых детёнышей и выкармливают их молоком. Наконец, их строение очень близко к строению других млекопитающих, в том числе и человека, но… Это «но» очень серьёзно и очень важно.

– Дельфины – единственные в своем классе, единственные среди млекопитающих – стали полностью водными животными. Они проводят в море всю жизнь – с момента появления на свет и до смерти. Другие млекопитающие тоже стремились освоить водную среду, и есть виды, которым это удалось, правда в разной степени. Одни проводят в воде всего несколько часов или минут: это бобр, ондатра, норка – известные всем пушным звери. Другие, например разные тюлени, живут в воде по нескольку месяцев. Но чтобы произвести на свет потомство, им обязательно надо выйти из воды.

Попытки человека освоить море пока напоминают лишь робкие первые шаги ученика: несколько минут – вот предел погружения человека под воду без снаряжения. Согласитесь, что это немного. Для того чтобы работать под водой, ученые используют громоздкое снаряжение – акваланги, компрессоры, газовые смеси, водолазные скафандры, гидрокостюмы, строят «подводные деревни». Свою неприспособленность к водной стихии человек возмещает изобретениями своего ума, творениями своих рук.

Всё это лишь подчеркивает, как сложно приспособиться к жизни в воде. Природе потребовалось много миллионов лет, чтобы эволюционный процесс смог создать столь совершенное млекопитающее, как дельфин, для которого водная стихия – дом родной. Долго жить в воде человеку или трудно, или невозможно. Вода – это особая среда. Она в восемьсот раз плотнее воздуха – в ней трудно передвигаться не только пловцам, а даже лодкам и кораблям. В воде люди становятся неуклюжими и малоподвижными.

Вода ненасытно отбирает тепло – человек в ней быстро замерзает, его начинает бить озноб после нескольких часов плавания даже в тёплой воде. Наконец, воздух, необходимый для дыхания, тот самый живительный воздух, без кислорода которого всё живое на земле гибнет, где его взять? Рыбы, моллюски, миллиарды обитателей океана извлекают кислород прямо из воды, млекопитающие дышат кислородом атмосферы. Для этого надо вынырнуть на поверхность моря – так делают все млекопитающие животные, а человек, кроме того, берет некоторый запас его под воду в баллонах акваланга или получает через шланг скафандра. Казалось бы, чем не выход? Но за это приходится платить дорогую цену: час работы на глубине 60 метров – это несколько часов постепенного подъёма водолаза, остановки для декомпрессии… Иначе человека подстерегает кессонная болезнь.

Почему возникает кессонная болезнь? Каждые десять метров погружения – это прибавка в давлении на один килограмм. Десять метров – 1 атмосфера, 100 метров – 10 атмосфер, 1000 метров – 100 атмосфер или 100 килограммов на каждый квадратный сантиметр поверхности тела.

Если человек находится на глубине 60 метров, то вода давит на него с огромной силой – 6 килограммов на каждый квадратный сантиметр. Чтобы на глубине можно было дышать, надо водолазу воздух подавать под тем же давлением, с которым давит вода. Водолаз час дышал воздухом под давлением 6 атмосфер. Все клетки его тела, все органы испытывали то же самое давление воды. Теперь, если быстро поднять его на поверхность, во всех клетках и тканях его организма выделятся миллиарды пузырьков. Это всё равно, что нагреть бутылку лимонада и открыть пробку – содержимое выплеснется из неё пенистым фонтаном.

Почему так происходит? Воздух, которым дышал водолаз, растворялся у него в крови. Кислород использовался для дыхания клеток и тканей тела, а инертный азот насыщал и насыщал кровь и ткани тела. Стоит изменить давление, и азот начнет из растворенного состояния переходить в газообразное: кровь закипит миллиардами пузырьков, которые закупорят сосуды, и наступит смерть или тяжёлый паралич. Правда, если очень быстро снова повысить давление, – например, поместить водолаза в специальную декомпрессионную камеру, – то газ снова перейдёт в раствор, затем, постепенно понижая давление, можно человека спасти, так как избыток азота будет постепенно уноситься током крови и через лёгкие выводиться наружу.

А вот киты могут нырять даже на большие глубины без всякой опасности заболеть страшной кессонной болезнью. Всё дело в том, что они ныряют с одной порцией воздуха в лёгких. Даже если весь воздух из их легких растворится в крови во время погружения, то и в этом случае быстрое всплытие не приведет к образованию газовых пузырьков – слишком мало воздуха было в организме.

Поэтому ничего не придумано в рассказе о погружении Моби Дика и Гука на огромные глубины. Замечено, что дельфины афалины (Tursiops truncatus по-латыни) погружаются на несколько сот метров. Конечно, обычно они ныряют на меньшую глубину – всего на несколько десятков метров. Кашалоты же – рекордсмены среди всех китов по глубине ныряния: несколько раз их находили запутанными в подводных кабелях на глубине свыше 1000 метров, а однажды даже на глубине свыше 2000 метров!

Итак, китообразные – млекопитающие, но их строение претерпело огромные изменения. Даже чисто внешне эти животные похожи на рыб. Вытянутое обтекаемое тело, передние конечности превратились в грудные плавники, задние исчезли совсем, и органом движения стал хвостовой плавник с горизонтальными лопастями-вёслами. Все эти перестройки позволяют быстро перемещаться в плотной среде и быть маневренным и подвижным. Так дельфины «преодолели» плотность воды.

Их кожа стала толстой и упругой, исчезли бесполезные теперь железы и волосы, но зато появился мощный слой жира, который как хороший изолятор надёжно защищает теплокровное животное от гибельного переохлаждения. Вместе с тем в коже имеется огромное число нервных окончаний и кровеносных сосудов – она стала не только органом, приспособленным для сохранения тепла и выведения из организма его избытка, образующегося при интенсивном плавании, но и служит сигнализатором о всех изменениях температуры, давления и скорости воды. Толщина, упругость, а также слой специальной мускулатуры обеспечивают ей некоторую подвижность. Удалось заметить, что во время стремительного плавания, особенно при резких поворотах, на коже образуются специальные скоростные складки, которые как бы «бегут» вдоль тела и, возможно, гасят турбулентные завихрения. А всё в целом – обтекаемая форма тела, упругая кожа, мощный хвостовой плавник – позволяет дельфинам плавать со скоростью до 50 километров в час.

Недавно высказана интересная гипотеза о ещё одном возможном качестве кожи: находящиеся в ней в огромном числе нервные окончания могут не только воспринимать температуру, давление воды, но и звуки, приходящие сбоку или сзади (как мы ощущаем дуновение ветерка, когда загораем на пляже). На такую возможность указывают не только расчеты, но и эксперименты по выяснению чувствительности дельфиньей кожи. Оказалось, что отдельные участки воспринимают давление в 10 мг/мм², а этого достаточно, чтобы чувствовать звуки давлением в 90 бар. Если добавить, что звуки дельфинов достигают 900 и 9000 бар, то станет очевидно, что дельфины их могут «принимать» своей кожей.

Дельфинам надо дышать воздухом атмосферы. Природа не заготовила им акваланга, приходится выныривать для вдоха на поверхность. Но и здесь, в этом простом и естественном акте, произошли огромные перестройки. Прежде всего изменилось строение органов дыхания – нос и рот у них разъединены. Носовые отверстия передвинулись на самую высокую, выступающую часть головы – на макушку. Стоит лишь её выставить на поверхность – и можно дышать. Правда, удобно? Но это не всё. Глотка перегорожена посредине удлинёнными хрящами гортани – настоящей хрящевой трубкой, пути пищи и воздуха навсегда разделены. Это значит, что можно под водой глотать свою добычу и не бояться, что в лёгкие попадет вода.

Необычайно интересно устроен «нос» дельфина. Он открывается наружу одной ноздрей, которая, как только выдох-вдох закончены, плотно закрывается специальным кожистым клапаном. Чем глубже погружается дельфин в воду, тем надежнее действует этот затвор. Под клапаном начинается воздухоносный путь, от которого вперёд отходит несколько пар карманов; они располагаются на разных уровнях по высоте. Оказалось, что эти карманы для воздуха могут менять свою форму и размеры под действием многочисленных мышц, а при этом воздух из них будет выжиматься через узкие отверстия. Считалось, что, регулируя усилия мышц вокруг воздушных карманов, дельфин может издавать множество самых разнообразных звуков – писки, свисты, кваканья, мяуканья, скрип и многие другие, о которых читатель уж знает из книги. Однако оказалось, что основным источником сигналов в дельфиньем носу является пара мышечных клапанов, а воздушные мешки необходимы для перекачки воздуха при издавании звуков и изменения его давления.

Долгое время считалось, что киты и дельфины лишены голосовых связок, но в последнее время установлено, что это не вполне точно: не особенно сложный, но настоящий аппарат голосовых связок есть в гортани ряда исследованных дельфинов.

Выяснилось и то, что вытянутые в трубку и плотно прилегающие друг к другу хрящи гортани могут в некоторых случаях работать как большой свисток. Таким образом, часть звуков производится носом, а часть гортанью.

Необычен процесс дыхания китов. Вдох и выдох длятся лишь полсекунды. И за это мизерное время дельфин успевает выдохнуть от трех до десяти литров воздуха, а потом снова вдохнуть такое же количество. По своей интенсивности дыхание дельфина превосходит дыхание спортсмена при забеге на сто метров, а при сравнении с нашим дыханием оно интенсивнее раз в шесть-восемь. Нос на макушке и краткость дыхательного акта – прекрасные приспособления дельфинов к постоянной жизни в воде!

Во время ныряния у дельфина происходит важное перераспределение крови в организме. Кровеносные сосуды, питающие мышцы и внутренние органы, перекрываются специальными клапанами, и кровь из лёгких, обогащённая кислородом, поступает для питания лишь нервной системы и органов чувств, которые плохо переносят кислородный голод.

А как же работают мышцы, за счёт какого горючего они сокращаются и позволяют животному стремительно нестись в водной толще? Оказалось, что они действительно вынуждены обходиться внутренними ресурсами. Надо сказать, что у китообразных мышцы почти чёрного цвета – так много в них миоглобина, связывающего кислород. Поэтому во время дыхания на поверхности они запасают кислород, а во время погружения расходуют его запасы. Когда же эти запасы кончаются, они переходят на бескислородное окисление – в них начинает накапливаться молочная кислота. Тот же процесс идёт у человека и у других животных, когда они надолго задерживают дыхание. Процесс бескислородного окисления с образованием молочной кислоты у дельфинов развит очень хорошо. Это, равно как и резкое уменьшение числа сердечных сокращений – не надо большого количества для снабжения мозга и органов чувств, можно экономно расходовать запасы кислорода из лёгких, – позволяет китам и дельфинам значительно удлинить время погружения. Кстати сказать, именно поэтому Гук и смог научиться оставаться на глубине дольше, после того как он стал там интенсивно питаться. Быстро протекающее у дельфинов и китов переваривание пищи даёт, очевидно, организму дополнительные резервы энергии. И даже если эти резервы не особенно велики – около двадцатой части энергии, которую можно было бы получить, «сжигая» полученные углеводы в присутствии кислорода, – они должны существенно помочь киту на глубине.

Обычно афалины ныряют минут на пять-восемь, но могут оставаться под водой и минут пятнадцать. Вероятно, в некоторых крайних случаях это время может быть даже несколько увеличено. Кашалоты и некоторые другие зубатые киты (например, бутылконосы, ремнезубы) могут оставаться под водой по 30–40 минут. Есть данные о полуторачасовом пребывании кашалотов под водой. Предел оптической видимости лежит не дальше 60 метров, а у нас в Чёрном море только 20. Согласитесь, что это совсем не много, а ведь большинство млекопитающих получают львиную долю всех сведений о мире с помощью зрения. Как же быть китам? Они используют свойство воды прекрасно проводить звук. Скорость его в воде почти в пять раз больше, чем в воздухе (1500 метров в секунду). Именно звук становится для них источником огромного количества информации.

Есть информация пассивная – когда мы слышим чей-то разговор, шум ветра, грохот прибоя, но есть и активная – когда мы задаём вопросы и получаем на них ответы. Задавать вопросы и получать ответы можно в словесной форме, можно и с помощью какого-то другого сигнала – например, радиоволн, выстукиванием азбуки Морзе и т. д. Дельфины используют оба эти способа. Они издают большое количество сигналов, служащих им для связи друг с другом, пользуются природным локатором высокой разрешающей способности и надежности и, конечно, великолепно разбираются во всех звуках моря.

Поэтому для Гука звуки играют решающую роль: он узнаёт издалека о приближении опасности, он определяет с помощью своего локатора расположение любого препятствия. Вполне вероятно, что ультразвук– хорошее оружие для жителей океана и что именно с помощью ультразвуковой «пушки» дельфины командуют рыбьими стаями и расправляются с акулами.

Голова китов и дельфинов крайне своеобразна – длинные, далеко выступающие вперёд челюсти, за ними горой вздымается череп с носом на самом верху. Всё пространство между черепом и челюстями заполнено жировой тканью. Что-то очень похожее на большую поварёшку ручкой вперед. Долго исследователи ломали голову по поводу столь непонятного каприза природы. Ответ был неожиданным – такая форма черепа определена деятельностью локатора. Череп как бы собирает звуки, издаваемые в носу, и одновременно играет роль рефлектора, который отражает и направляет эти звуки в жировую подушку. Здесь они фокусируются. Получилось, что дельфины обладают уникальным акустическим прожектором, в котором есть и излучатель, и рефлектор, и линза.

Чтобы получился локатор, осталось совсем немного: нужен приёмник вернувшихся обратно сигналов – эхо-сигналов. У дельфинов он есть и превосходно приспособлен к улавливанию звуков и эха в воде. Слух у них обладает большой чувствительностью – можно без сомнения сказать, что у дельфинов абсолютный слух, причём очень широкого диапазона. Мы с вами слышим лишь в обычном диапазоне частот, от 20 до 20 тысяч колебаний в секунду, а используем звуки средней части этой шкалы, самое большее до 10–12 тысяч колебаний в секунду. Дельфин превосходно слышит и инфразвуки и ультразвуки и использует их для ориентации, общения со своими сородичами, и для гидролокации. Верхний предел его слуха лежит где-то около 280 тысяч колебаний в секунду. Локатор ему во многом заменяет зрение, помогает избегать столкновений, отыскивать пищу, находить дорогу, ориентироваться в море. Буквально дельфины могут «видеть ушами». Представьте, что сигнал, посланный дельфином, помчался вперёд и через секунду вернулся обратно, «докладывая», что впереди на расстоянии 750 метров камень, стая рыб, акула или подводная лодка.

Впрочем, «ответ» дельфин получит, конечно, не в виде изображения, скажем, акулы, и не в метрах. Он слышит эхо собственного сигнала, и оно «рассказывает» ему о том, что лежит или плывёт впереди. Не верите? Зря! В этом легко убедиться. Возьмите карандаш и легонько ударьте им по столу, а теперь по книжке. Слышите? Звуки разные. Пробуйте ещё и ещё, и вы убедитесь, что всё имеет свой «голос». Потренируйтесь и вы с закрытыми глазами; по звуку от удара сможете почти как дельфины различать предметы. Вот только дельфины обходятся без карандаша, и тренировались они не пять и не десять минут, а миллионы лет.

А теперь о метрах.

Нам неизвестно, в каких единицах измеряет дельфин длину предметов, расстояние до них. Нам неизвестно и какими единицами времени пользуется дельфин. Но что дельфин ориентируется с помощью эхолокации с большой точностью, известно совершенно достоверно. Но это неизбежно значит также и то, что дельфин должен уметь с большой точностью «отсчитывать» ничтожные промежутки времени, и он это делает раз в десять лучше, чем мы определяя размеры предметов; и в опытах дельфины демонстрируют свою способность отличать одну фигурку от другой, если они отличаются по длине на несколько миллиметров. Какими мерами они пользуются? Мы не знаем, поэтому предположение о том, что дельфины меряют всё длиной своего тела, не выглядит нелепым.

Достоверно описан процесс кормления маленького Гука. Теперь, после многократных наблюдений в океанариумах разных стран мира, этот процесс хорошо известен. Вы помните, что, во-первых, само строение их глотки таково, что они могут глотать пищу, не рискуя захлебнуться, во-вторых, они не сосут. Да, мы не оговорились: для сосания надо иметь мягкие щёки, которых у дельфинов нет. Молоко им впрыскивается в рот. В молочной железе матери имеются специальные полости – цистерны, где скапливается молоко. Как только детёныш подплывает к матери и, найдя сосок, обхватывает его кончиками челюстей, тыкаясь носом ей в брюхо, сокращаются специальные мышцы и порция молока вливается прямо ему в рот. Весь процесс кормления занимает всего несколько секунд.

Очень интересно и другое: молоко китов лишь по привычке можно назвать молоком. Этот продукт скорее напоминает наши сливки или жидкую сметану. Его жирность в десять раз выше, чем у коровьего молока, оно очень богато и белками, а вот сахара в нём мало. Оно густое, а цвет бывает белым или с небольшим зеленовато-жёлтым оттенком. По вкусу оно чуть солоноватое и пахнет грибами или скорее напоминает сырое яйцо. Дельфины пьют его с удовольствием до полугода, а иногда и много дольше – до полутора лет. Молоко очень питательно, и детёныш растёт как на дрожжах.

Взглянув на следующие ниже цифры, вы согласитесь, что это именно так:

Говоря о китообразных вообще, надо всегда помнить, что это собирательное понятие. К ним относятся два больших подотряда млекопитающих животных: усатые киты и зубатые. Усатые киты – крупные животные, от 10 до 30 с лишним метров, это самые крупные среди всех когда-либо живших на земле существ. Вес 35-метрового синего кита составлял 190 тонн, а рост с десятиэтажный дом. Усатыми они названы потому, что вместо обычных зубов в их ротовой полости расположены многочисленные ряды роговых пластин с длинной и тонкой бахромой. Эти пластины служат как бы ситом, через которое кит процеживает огромные количества воды, чтобы отфильтровать планктонных рачков и водоросли, а затем с помощью языка отправить их в желудок. Иногда та же участь постигает и стайки рыб.

Усатых китов насчитывается около полутора десятков различных видов. Эти животные с незапамятных времен служили объектом промысла человека, и сейчас их количество в океане сильно сократилось. Промысел давал в основном жир, мясо и костную муку. Но сейчас людям приходится совсем отказаться от охоты на них, так как они находятся на грани уничтожения. Истребление же разных видов животных не только обедняет природу, но и нарушает сложные процессы, происходящие в ней.

Зубатые киты – более многочисленный подотряд с несколькими десятками видов, в него входят и такие гиганты, как 20-метровые кашалоты, 10-метровые касатки, 7-метровые гринды и множество видов дельфинов от 5 метров до 90 сантиметров длиной. В Чёрном море живут три вида дельфинов: афалины, знакомые читателям по этой книге, белобочка, или обыкновенный дельфин (Delphinus delphis), и морская свинья – азовка (Phocaena phocaena), или пыхтун.

Лучше всего переносит неволю афалина – самый крупный из черноморских дельфинов. Этот дельфин обычно держится вблизи берегов и питается на глубине нескольких десятков метров у дна. Мелкие – азовка и белобочка, обитатели открытого моря, – ныряют сравнительно неглубоко и кормятся в поверхностных слоях моря.

Большинство известных в истории и описанных в последние годы случаев контактов человека с дельфинами происходило именно с афалинами – и в Средиземном море, и у берегов Новой Зеландии, и у берегов Америки, и в нашем Чёрном море.