Рекорды в мире животных

К самым крупным млекопитающим можно отнести китов, носорогов, бегемотов (гиппопотамов), медведей, слонов и других животных. Они славятся огромными размерами и большой массой тела.

Великаны Земли

Киты относятся к семейству китообразных, отряду водных млекопитающих. Они являются самыми крупными из всех живущих на Земле животных. Давайте представим, что кит встал на хвост. Его голова будет на уровне десятого этажа многоэтажного дома. Длина синего, или голубого, кита составляет 33 м, вес – 150 т. Чтобы уравновесить такого исполина, на другую чашу весов нужно было бы поставить 2 тыс. человек или 40 автобусов.

Вес 150 т является мировым рекордом для китов, обычно синие киты весят меньше. Немного скромнее и их размеры. Из-за интенсивного промысла киты не успевают вырасти, поэтому их размеры уменьшаются порой до 24 м. Например, финвалы достигают 25 или 27 м, но так же, как и у синего кита, почти бесконтрольная добыча заметно повлияла на их рост и вес.

Когда прародители китов – хилые, небольшого роста зверьки – стали заселять водные пространства в поисках пищи и убежища, могучие представители пресмыкающихся (ихтиозавры и плезиозавры) уже прекратили свое существование и не могли быть препятствием для этих переселенцев. Тот факт, что предки китообразных были наземными существами, подтверждает наличие костей таза, сохранившихся в толще мышц по бокам позвоночника в области поясницы, а также одиночные волоски на морде у современных представителей этого отряда.

Так кто же из млекопитающих был предком китообразных? Современной науке еще не все ясно в этом вопросе, потому что слишком мало было собрано ископаемых останков. Вполне вероятно, что это были примитивные креодонтные хищники, скорее всего, насекомоядные, от которых и произошли китообразные.

Некоторые зоологи считают, что предками китов были копытные, потому что и у тех, и у других имеется многокамерный желудок, многодольчатые почки, двурогая матка.

У них практически одинаковый химический состав крови и много общего в строении половой системы (плацента, устройство и положение пениса, а также кратковременность полового акта).

Другие ученые ищут предков китообразных среди креодонтных хищников на основании строения черепа и особенностей зубной системы. Примитивные представители отряда обладали гетеродонтными (различными по форме) зубами, саггитальными и затылочными гребнями, а также скуловыми отростками черепа, аналогичными таковым же у креодонтных хищников (гиенодонты).

После исследования ископаемых останков палеонтологи пришли к выводу, что древние китообразные были связаны с очень ранними плацентарными, т. е. древнейшими насекомоядными.

Многочисленные враги, имеющиеся на суше, заставляли предков китообразных поначалу изредка, а потом все чаще и чаще погружаться в воды океана, для того чтобы найти пищу и спастись от врагов. Первые купания были весьма непродолжительными и только вблизи берега. Впоследствии они стали намного дольше и более удалены от берега.

Этот биологический переход из одной среды обитания в другую, происходивший в процессе естественного отбора, постепенно менял внешнее и внутреннее строение животных.

Предки китообразных породили три подотряда, которые объединяют в своем составе 127 вымерших и 37 ныне существующих родов: древние киты (археоцеты), усатые киты (мистакоцеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Первые из них вымерли еще в верхнем эоцене – олигоцене, что произошло около 30 млн. лет назад, вторые достигли пика своего развития в миоцене (до наших дней сохранилось только шесть родов), третьи процветают в настоящее время (в особенности семейство дельфиновых, представленное почти 50 видами и 21 родом).

Синий кит – самое крупное млекопитающее на планете. Однако поистине гигантские размеры тела являются далеко не единственным рекордом этого огромного животного. Сердце у китов также имеет большие размеры. В среднем масса сердца достигает 600—700 кг. Всем известны картинки с изображением китов, выбрасывающих высокие фонтаны. Оказывается, это не водяной столб, а струи сжатого воздуха, выталкиваемые китом из носового прохода и дыхала.

Но являются ли ныне живущие два подотряда – усатые и зубатые киты – потомками древних китов-археоцетов, которые сохранили большое количество признаков наземных животных? У биологов существует три точки зрения по этому вопросу. Одни считают, что археоцет связан лишь с усатыми китами, другие, что с зубатыми, а третьи, что оба подотряда имеют общее происхождение.

Китообразные являются самыми быстроходными обитателями океана и превосходят в скорости рыб, которыми питаются. В результате исследований ученые получили данные о скоростях, которые могут развивать киты в погоне за добычей. В 1966 году ученые из США Т. Ланг и К. Прайор провели в лагуне на Гавайских островах эксперименты над малайскими прадельфинами, обученными гоняться за плавучей приманкой. Максимальная скорость, которую они смогли развить, составила 40,6 км/ч. Но так быстро они могут плыть недолго. Вероятно, еще быстрее двигаются косатки, которые иногда атакуют даже быстроходных дельфинов. По наблюдениям с судна «Монтрей», замерявшего быстроту хода некоторых видов китообразных, максимальная скорость, которую смогли развить косатки в течение 20 мин., колебалась от 38 до 55 км/ч. Видимо, это и есть предел их возможностей.

Конечно же, не у всех китообразных одинаково хорошая скорость движения. Самыми быстроходными считаются рыбоядные виды, которые должны догнать и схватить маневренную и быструю добычу. Но есть среди китообразных и самые настоящие тихоходы, которые питаются такой же малоподвижной пищей. К ним относятся серые киты, развивающие скорость примерно 12 км/ч. Кроме того, ловко прыгающие горбатые киты, планктоноядные гладкие киты и роющиеся на дне речные дельфины даже в рывке не превышают скорости 18,5 км/ч. Что же помогло китам стать быстроходными?

Во-первых, обтекаемая форма тела с относительно гладкой поверхностью, во-вторых, очень гибкий хвостовой отдел позвоночника. Киты имеют торпедообразную форму тела, постепенно расширяющуюся в толщине от кончика головы к грудному отделу и суживающуюся к хвосту. Заканчивается тело морского гиганта горизонтально расположенным хвостовым плавником, имеющим вид широкого равнобедренного треугольника, разделенного на заднем крае на две лопасти. Задних конечностей у него нет, а передние превратились в жесткие весловидные грудные плавники, которые дают киту возможность направлять тело вверх или вниз, а также поворачивать и тормозить. Имеющийся у некоторых видов спинной плавник играет роль стабилизатора, который придает телу большую устойчивость в воде. Все плавники хорошо обтекаемы и в поперечном сечении имеют форму вытянутой капли.

Снаружи на теле кита нет ничего, что мешало бы ему быстро плавать (волосяной покров, ушные раковины и мошонка). Под кожей образовался мощный теплозащитный слой жира. Не стало на теле сальных и потовых желез, а млечные разместились под кожей в задней трети тела, по бокам мочеполового отверстия. У самцов сосков нет, а у самок они скрыты в кожном кармане, из которого выступают только в период кормления детеныша.

Голова кита посажена на короткую и жесткую шею. Она может наклоняться по отношению к туловищу примерно до 45°. У гренландского кита голова менее подвижна, чем у других его собратьев. Киты прекрасно управляют своим хвостом. Они совершают им удары сверху вниз. При этом лопасти хвоста принимают разные углы наклона к продольной оси хвостового стебля. Вращательных движений при плавании хвост не производит. Частота и размах ударов хвоста и степень наклона хвостовых лопастей влияют на скорость плавания. При быстром ходе кит выполняет 2 – 3 полных взмаха в секунду. Хвост китов имеет необычайную силу благодаря особенностям мускулатуры.

Прекращение поступления воздуха для млекопитающих означает смерть. Если вода проникнет в легкие и зальет альвеолы, то обитатель гидросферы просто погибнет. Но природа настолько мудра, что, поместив китов в водную среду, вооружила их средствами защиты. Для того чтобы жить в воде и при этом дышать воздухом, китам понадобилось коренное переустройство всей дыхательной системы. Различного рода приспособления надежно предохраняют их дыхательные пути и предотвращают возможность заливания легких водой, а также обеспечивают нормальное внешнее дыхание, сон и отдых в опасной среде, позволяют создать запас кислорода для продолжительного пребывания под водой.

Ноздри у китов располагаются над черепом и открываются на макушке головы одним отверстием у зубатых китов и двумя – у усатых. Данное отверстие носит название «дыхало». Мышцы открывают его только на короткий период вдоха-выдоха, а все остальное время оно плотно закрыто. Ритмика дыхания у китов, по сравнению с наземными млекопитающими, резко изменилась: за коротким дыхательным актом следует продолжительная дыхательная пауза, во время которой животное ныряет и питается. Возможность случайного попадания воды во время вдоха сильно ограничена тем, что сам дыхательный акт резко укорочен, т. е. он в десятки и сотни раз короче дыхательной паузы.

Но у китов имеются еще более важные средства, защищающие легкие от попадания в них воды, – два рефлекса выныривания. Первый из них заключается в том, что киты открывают дыхало и выполняют вдох-выдох всякий раз, когда их голова появляется над поверхностью воды. Второй рефлекс к моменту вдоха обеспечивает максимальное поднятие тела из воды для совершения дыхательного акта путем удара хвостом об воду. Этот удар совершает специальная мышца, которая прикреплена к ребрам и участвует в акте выдоха. Оба этих рефлекса, не допуская попадания воды в легкие, позволяют китам безопасно дышать в любую погоду, а также во время сна.

Каким образом ныряют киты? При выполнении этого действия наружное дыхательное отверстие у них закрывается. Наглухо закрывается и дыхательный путь к глотке. Все альвеолы закупориваются мускульными сфинктерами. В связи с этим воздух прочно удерживается в легких, а кислород поступает в кровь.

Для того чтобы нырять на большую глубину, кит должен уметь задерживать дыхание. Задержать дыхание – значит суметь запасти энергию, необходимую для сокращения мышц, деятельности желез и всего организма. Это умение оказалось чуть ли не самым главным, когда предки наших китов захотели поплавать в древнем океане.

Но, несмотря на все эти трудности, киты ныряют на 20 – 30 мин., а то и на целый час. Зафиксированы факты, когда крупные киты проводили под водой до 1,5 ч.

В свежем воздухе содержится примерно 21% кислорода. В воздухе, который выдыхают живые организмы, кислорода уже на 4% меньше. Значит, как человек, так и млекопитающие животные используют всего одну пятую часть кислорода, который поступает в легкие.

В воздухе, который выдыхают киты после ныряния, почти не остается кислорода. Ведь в природе, как у хорошей, экономной хозяйки, все на учете: на поверхности земли кислорода много, поэтому можно не экономить и дышать свободно. Под водой лишний раз не вдохнешь, а значит, нужно искать пути полного использования вдыхаемого на поверхности кислорода.

Учеными еще не до конца изучен механизм, который применяют киты для полного использования кислорода. Но некоторые хитрости человек уже начал понимать. Во время погружения воздух в легких должен сильно сжаться. При повышении давления в легких увеличивается давление кислорода в альвеолах. А это приводит к тому, что большое его количество может перейти из альвеолярного пространства в кровь. И тут выявляется очередной парадокс природы: чем выше давление воды, т. е. чем глубже нырнет кит, тем полнее он сможет использовать кислород, имеющийся в легких, и тем большее количество энергии получит из запасенного воздуха.

Чем глубже опускается кит под воду, тем больше времени он сможет пробыть под водой. То есть если хочешь быть долго под водой – ныряй как можно глубже. Таков закон природы.

Как бы полно ни использовал кит запасы кислорода в легких, расчеты показывают, что этого ему должно хватить сравнительно ненадолго. Значит, у кита имеются еще какие-то энергетические резервы. Где они и какие?

У китов, особенно у зубатых, к которым относится кашалот, гемоглобина в мышцах так много, что цвет мышц почти черный. Гемоглобин китов отличается от гемоглобина других животных: он способен запасать больше кислорода и активнее его связывать.

После ныряния, длящегося 40 – 50 мин., кашалот поднимается на поверхность океана. Он долго лежит без движения, пыхтит, отдувается, вентилирует легкие от скопившихся продуктов распада: углекислого газа, водных паров. Кроме этого, кит насыщает кровь и мышцы свежим запасом кислорода. Пока раз 20 не вдохнет, ничего не предпринимает. За этот период интенсивного дыхания через его легкие пройдет несколько десятков тысяч литров воздуха: ведь каждый вдох крупного кита равен по объему 8 – 10 тыс. л. Большая часть кислорода, содержащаяся в этом воздухе, переходит в кровь кита и разносится по всему организму, насыщая все свободные молекулы гемоглобина и миоглобина.

Кашалот ныряет на глубину в поисках пищи – кальмаров и рыб. Ищет, находит, хватает и проглатывает там же, на глубине. Пища сразу же попадает в желудок кита и начинает очень быстро перевариваться. Китобоям приходилось вспарывать кашалотов, которых убили сразу после выныривания. Как правило, в их желудках они находили только полупереваренные остатки рыб и кальмаров. Согласно данным специальных исследований, сила действия желудочного сока и ферментов кашалота настолько велика, что если опустить в него крупную рыбину, то она полностью растворится за 20 – 30 мин.

Итак, кит проглотил рыбину или кальмара, которые через несколько минут начинают растворяться под воздействием желудочного сока. Этот питательный раствор немедленно всасывается стенками кишечника. С током крови питательные вещества разносятся по всему организму. Общее количество углеводов, поступающих из желудка и кишечника, просто огромно.

Таким образом, питание в глубинах моря заменяет дыхание. Например, хорошая порция кальмаров для кашалота аналогична глотку свежего воздуха. Значит, чем больше пищи попадет в желудок кита под водой, тем больше времени он сможет не выныривать.

Глубинное давление само по себе не страшно киту, как не опасно оно и для нашего здоровья. Многочисленные опыты показали, что клетки и ткани органов наземных позвоночных безболезненно могут переносить давление, равное давлению воды на глубине 2 – 3 тыс. м.

Детенышей синих китов можно считать самыми быстрорастущими малышами в мире животных. С каждым днем длина тела китенка увеличивается на 4,5 см, а масса – на 80 – 100 кг. После периода отлучения малыша от материнского молока молодой кит обычно весит около 23 000 кг, а его рост составляет 17 м. Действительно, для того чтобы вскормить такого гиганта матери-китихе понадобится не один год. Вот почему малыши появляются у синих китов в среднем только один раз в два года.

Думать об опасности гидростатического давления для кита – это все равно, что опасаться за судьбу резинового мяча, наполненного водой и помещенного на дно моря. Именно поэтому не раздавливаются мыльные пузыри на поверхности земли, а ведь им приходится выдерживать давление многих килограммов воздуха.

В теле кита примерно 8 т крови. Каким же должно быть сердце, способное привести в движение такую огромную массу? Сердце финвала весит 200—250 кг. Оно перекачивает 10 л крови в секунду. Совсем неудивительно, что пульс кита недавно смогли услышать исследователи антарктических вод при помощи гидрофона. Они опустили гидрофоны на довольно значительную глубину и отчетливо уловили громкие звуки, напоминающие ритмичный стук какого-то мотора. Этот «мотор» не стоял на месте, а передвигался со скоростью 12 км/ч. Акустики подумали: «Может быть, это подводная лодка?» Долго они искали источник звука, но никак не могли его определить. И вдруг шум стих. Казалось, «двигатель» перестал работать. Но спустя некоторое время гидрофоны вновь уловили тот же самый стук.

Ученые потеряли уйму времени, но все-таки обнаружили, что стуком «мотора» было не что иное, как биение сердца кита.

Но почему это сердце работает с такими большими паузами? Выяснилось, что стук работающего сердца можно уловить только тогда, когда у кита разинута пасть. А открывает он ее для того, чтобы насытиться. Когда пасть кита закрыта, то звуки сердцебиения поглощаются огромной массой его тела.

Еще древние греки задавались вопросом, «Как кит издает звуки. И 2 тыс. лет на этот вопрос не было ответа. У зубатых китов, к которым относятся и дельфины, рот и нос навечно разделены. Рот остался на месте, а нос, имеющий одну ноздрю, переместился на макушку, на самую верхнюю точку головы. Как только дельфин выныривает, показывается макушка, следует выдох-вдох – и снова под воду. Конечно, это очень удобно, и вода не попадает в дыхательные пути. А ведь она окружает дельфина со всех сторон, вот и пришлось ему приспосабливаться.

Но и это еще не все изменения. Рот и нос не только «разъехались» друг с другом, но теперь пищевые и воздушные пути у них не пересекаются. У человека имеется надгортанник – хрящ, закрывающий при глотании вход в легкие, а у зубатых китов этот надгортанник вытянулся в длинную трубку. Она перегородила горло снизу вверх и плотно соединилась с носом. Теперь во время еды вода никак не может попасть в легкие. Через нос путь воде преграждает специальный клапан. Чем глубже ныряет кит и чем сильнее давление воды, тем плотнее он закрывается.

За клапаном в полости носа есть несколько мышечных мешочков. Сначала натуралисты думали, что это второй предохранитель от попадания воды. Если при быстром вдохе мелкие брызги попадут во вдыхаемый воздух, то в этих кармашках они осядут. Но это не подтвердилось.

Синие киты имеют самую совершенную и хорошо развитую дыхательную систему. Дыхало у китов тоже мощное. За пару секунд животные могут выбрасывать до 2000 л воздуха. Благодаря высоко развитой системе дыхания синие киты способны находиться под водой и не дышать в течение 40 минут. Синий кит является своеобразным рекордсменом среди исчезающих животных. Если ранее в мировом океане насчитывалось около 250 000 особей, то к настоящему времени этот показатель снизился примерно до 2500 особей.

Если вы попробуете плотно сжать губы и с силой станете выдувать воздух изо рта, то раздастся писк. И чем сильнее вы будете сжимать губы, тем писк будет тоньше. Примерно таким же способом действуют зубатые киты. Во время вдоха мышечные мешки в стенках полости носа наполняются воздухом: выдох-вдох длится 7 – 10 сек. Клапан закрывается. Закрываются и входы в мешки. Кит ныряет, давление воды растет. На каждые 10 м прибавляется 1 атмосфера. Это давление передается каждой клетке организма кита. Под таким же давлением находится и воздух в мешках носа. А в узком носовом проходе, окруженном костями черепа, давление меняется мало. Получается разность в давлении между воздухом в мешках и в самом носовом проходе. Теперь стоит киту лишь напрячь мышцы мешка, как воздух пойдет в образовавшуюся щель. И раздастся звук. Странные мешочки в носу заменили китам голосовые связки. Большая часть звуков у зубатых китов рождается именно так.

О сообразительности китообразных всегда много говорили и писали. Вот, например, интересный случай, связанный с хищными китами, косатками, который описывает Р. Ф. Скотт в дневнике своей последней полярной экспедиции: «Четверг, 5 января. Я сегодня немного опоздал и потому был свидетелем необыкновенного происшествия. Штук 6 – 7 косаток, старых и молодых, плавали вдоль ледяного поля впереди судна. Они казались чем-то взволнованными и быстро ныряли, почти касаясь льда.

Мы следили за их движениями, как вдруг они появились за кормой, высовывая рыла из воды. Я слыхал странные истории об этих животных, но никогда не думал, что они могут быть так опасны.