на какую глубину может погрузиться дельфин

На какую глубину может погрузиться дельфин

Покорители
морских глубин

Кашалот, отдыхающий на поверхности моря (аэрофотоснимок М. Нисиваки).

Некоторые исследователи (доктор А. В. Яблоков) считают, что кашалоты могут погружаться на 2,2 км. В 1970 году американские ученые методом триангуляции (т. е. методом засечки локационных щелчков ныряющих кашалотов, произведенной из трех разных пунктов на поверхности моря) определили максимальную глубину погружения этих китов в 2,5 км! Кабели, эхолоты и метод триангуляции засвидетельствовали, что кашалот ныряет в царство вечной тьмы. Такие же способности имеют и клюворылые киты (рис. 33): они тоже остаются под водой более часа, питаются крупными глубоководными головоногими моллюсками 1 и снабжены спермацетовым органом.

Невольно возникают вопросы — какими приспособлениями обладают эти удивительные водолазы? В чем заключаются секреты их продолжительного ныряния? Что позволяет некоторым китообразным погружаться на чудовищную глубину и выдерживать колоссальное давление в 100 — 200 атмосфер?
Такие необычайные способности морских млекопитающих определяются многими их морфологическими, фенологическими и экологическими приспособлениями.
Само по себе увеличивающееся давление при погружении, видимо, не опасно для тканей китообразных, поскольку их тело на 2/3 состоит из воды, а вода практически несжимаема. Поэтому тело ныряющего кита почти не деформируется, и его выносливость к большому давлению объясняется уравновешиванием давления внутри тела кита (в полости, органах и тканях) с внешним гидростатическим давлением.
Первостепенное значение при этом имеют следующие физиологические приспособления.

Кашалот, пришвартованный к китобойному судну (фото В. Нассонова).

Во-первых, у китообразных понижена чувствительность дыхательного центра к накоплению углекислоты в крови, и дыхательный акт их возбуждается наступающим недостатком кислорода. В отличие от этого у наземных млекопитающих акт дыхания возбуждается накоплением углекислоты в крови, и они совершают дыхательный акт еще при значительном количестве кислорода в легочном воздухе.
Таким образом, китообразные гораздо полнее, чем наземные млекопитающие, используют кислород в крови и в легких, и могут надолго задерживать дыхание. Кроме того, их очень упругая структура легких, приспособленная к быстрому сжатию и расширению, обеспечивает обновление воздуха в легких за одно дыхание на 80 — 90%, а у человека лишь на 15%.
Во-вторых, у китообразных весьма высокое содержание мышечного гемоглобина или миоглобина — дыхательного пигмента (например, его в мышцах у дельфина-белобочки почти столько же, сколько гемоглобина в крови). Кит при дыхании на поверхности насыщает кислородом и миоглобин и гемоглобин крови, а следовательно, ныряете увеличенным (до 40%!) количеством кислорода, отдаваемого тканям во время дыхательной паузы. Миоглобин обеспечивает кислородом главным образом работающие мышцы. Японские ученые подсчитали, что в грамме мышц кашалота миоглобина содержится в 8 — 9 раз больше, чем в грамме мышц быка.

Один из лучших ныряльщиков — плосколобый бутылконос (самец 7 м длиной). Фото Ю. А. Михалева.

В течение ныряния возрастает кислородная задолженность в мышцах, где происходит бескислородный гликолиз и накапливается конечный продукт расщепления углеводов — молочная кислота. Однако она появляется в крови тогда, когда животное уже будет на поверхности. Выключение из системы кровообращения мускулатуры приводит к тому, что молочная кислота, накапливающаяся при мускульной работе, не разносится по телу, а остается в мышцах. Но как только кит вынырнет и в мышце восстановится нормальное кровообращение, молочная кислота сразу появляется в крови.
В-четвертых, кислородная емкость крови у китообразных на 1/4 — 1/3 выше, чем у человека.
В-пятых, среди механизмов, обеспечивающих бесперебойное снабжение мозга кислородом, важнейшее значение имеет «чудесная сеть» — тонкое сплетение артерио-венозных капилляров, служащее хранилищем крови, богатой кислородом. Эта сеть имеется на стенках грудной полости, в шейной области, но особенно сильно развита вокруг спинного и головного мозга. Крупных артерий, по которым бы кровь поступала в головной мозг, у дельфинов не обнаружено. Чудесная сеть создает для мозга резервы кислорода и служит кислородным депо. Емкость депо, возможно, увеличивается и за счет жировой массы, окружающей чудесную сеть: ведь кислород растворяется, например, в кашалотовом жире и спермацете в 7 раз лучше, чем в воде. Предполагают, что есть еще неизученные устройства, быстро переносящие кислород из крови в жировую массу, окружающую чудесную сеть.

Гигантский кальмар архитеутис (9,5 м длиной), добытый флотилией «Советская Россия» из желудка кашалота в Индийском океане. Фото Ю. А. Михалева.

Способ действия этой сети точно не установлен, но полагают, что она может быстро наполняться кровью и опорожняться, регулируя кровяное давление во время погружения и выныривания, когда резко меняется внешнее давление среды.
Исследователи из штата Флориды Юджин Нейгел с сотрудниками, изучая под лучами Рентгена кровообращение мозга у анестезированной афалины, установили, что чудесная сеть гасит толчки крови, вызванные сокращением сердца, и подает в мозг кровь равномерным потоком под постоянным давлением. Погашение пульса обусловлено быстрым вбиранием большого количества крови в венозную часть чудесной сети и быстрого ее опорожнения за счет мускулистых стенок мелких артерий.
Среди морских млекопитающих чудесная сеть сильнее всего выражена у кашалотов и полностью отсутствует у самых плохих ныряльщиков — сирен.
Все перечисленные приспособления определяют легкость и продолжительность ныряния китообразных, что долго оставалось загадкой для науки.
Одной из причин, мешающих водолазу опускаться на глубины, является кессонная болезнь. Как известно, с погружением на каждые 10 м давление воды возрастает на одну атмосферу и уже на глубине, например 100 метров, оно будет составлять 11 атмосфер. Чтобы уравновесить такое давление, водолазу нужно подавать воздух по шлангу под напором, соответствующим глубине погружения. На большей глубине водолаз вдыхает больше воздуха и по весу. При увеличении давления растворимость воздуха в крови возрастает, и мало-помалу газом насыщаются все ткани тела. Поэтому быстрый подъем водолаза с глубины может оказаться для него смертельным, так как с падением давления пузырьки азота выделяются в кровь и могут закупорить кровеносные сосуды. Вот почему водолаза поднимают с длительными остановками в декомпрессионных камерах.
Киты и дельфины не подвергаются кессонной болезни даже при стремительном подъеме с глубин в сотни метров. Разгадка проста: все китообразные, совершив один-три дыхательных акта (дельфины) или целую серию таковых (киты), погружаются в отличие от водолазов всегда только с одной порцией воздуха, притом воздуха нормального давления. Поэтому азот попадает в их кровь в небольшом и вполне безопасном количестве.
При известных условиях время, необходимое водолазам для декомпрессии, можно сократить. Уже в годы Отечественной войны водолазов поднимали с глубины 180 м за 3/4 часа вместо 7 часов. Дело в том, что для дыхания им подавали вместо воздуха газовую смесь гелия с кислородом. Гелий, как и азот, тоже нейтральный газ, но он попадает в кровь быстрее, меньше растворяется в ней и скорее исчезает из нее. Поэтому такая смесь более безопасна для человека.
Вскоре выявился иной путь покорения морских глубин: замена тяжеловесного снаряжения водолаза более легким. В 1943 году французский гидробиолог Жак Ив Кусто дал миру акваланг, или подводные легкие. Этот аппарат позволяет любому тренированному пловцу погружаться на глубину 40 — 50 м. Позже этот отважный исследователь сам опускался с аквалангом на 100 и 140 м. Ныне, при дыхании смесью кислорода и гелия, глубина ныряния человека с аквалангом в мягком скафандре увеличилась до 330 м.
Чтобы использовать несметные богатства водной толщи и недр, скрытых морем, по инициативе Жака Ива Кусто начато изучение глубин океана с помощью подводных поселений.
В сентябре 1962 года в Средиземном море близ Марселя был установлен на глубине 11 м первый подводный дом «Преконтинент-I», в котором два акванавта жили в течение недели. Они доказали возможность продолжительного существования человека под водой. Через год на глубине 27 м в Красном море на жестком дне кораллового рифа Шааб-Руми была установлена стальная пятилучевая «морская звезда», состоящая из пяти комнат, и недалеко от нее два дома иной конструкции: один в виде цилиндра, другой — грибовидной формы. Группа людей пробыла в этой «подводной деревне» «Преконтинент-II» целый месяц. В сентябре-октябре 1965 года шесть акванавтов (в их числе сын Жака Кусто — Филипп) три недели вели исследования в шаре-лаборатории «Преконтинент-III» (диаметром 5,7 м), установленном в Средиземном море близ мыса Ферра на глубине 110 — 130 м. Они дышали газовой смесью гелия (98%) и кислорода (2%) при давлении в 11 атмосфер, выплывали с аквалангами из своего шара для проведения опытов и наблюдений.
Эксперимент французских ученых («Преконтинент-II») повторили американские исследователи, организовавшие подводные морские лаборатории в 1964 году «Силэб-I» (близ Бермудских островов на глубине 60 м) и в 1965 году «Силэб-II» (в Калифорнии близ местечка Ла-Холья, на глубине 64 м). В первой работали 4 человека 11 дней, а во второй — 28 человек; их разделили на три группы, которые жили под водой по 15 суток каждая. Руководитель экспедиции «Силэб-I» и «Силэб-II» Джордж Бонд полагает, что человек в будущем сможет организовать лабораторию на глубине в 700 — 1000 м. Почти одновременно с работой «Силэб-II» на глубину 130 м была опущена на двое суток «палатка» ученого Эдвина Линка с двумя акванавтами — американцем Джоном Линдбергом и бельгийцем Робером Стенуи. На еще большей глубине (150 м) было поселение «Преконтинент-IV» в 1967 году в Аденском заливе. В перспективе лежит штурм глубины более 400 м!
С помощью специальных камер люди уже побывали на самых больших глубинах Мирового океана: 23 января 1963 года швейцарский пилот Жак Пикар и наблюдатель Дон Уолш в батискафе «Триест» достигли дна тихоокеанской котловины Челленджер в Марианской впадине. Спускались они на глубину 10 910 м 5 часов, а поднимались 3,5 часа, и 20 минут провели на дне. Здесь на металлическую гондолу давило 200 000 т воды.
Сейчас стоит очень важная задача — расширить возможности подводного плавания человека без специального снаряжения, в частности, без громоздкого акваланга. Проблема эта очень сложная, и успех будет определяться тем, удастся ли в организме ныряльщика создать условия, свойственные морским млекопитающим. Подобную задачу можно решить лишь путем тщательного изучения физиологических изменений и адаптации в организме ныряльщика, познания физиологии китообразных, в первую очередь их дыхания и кровообращения. Перспективными в этом, вероятно, были бы поиски такой газовой смеси для дыхания, которая практически не растворялась бы в крови и устраняла бы вскипание газа в кровеносных сосудах.
Возможно, в решении проблемы свободного погружения человека без специального снаряжения помогут, тончайшие, пропускающие кислород в воде избирательные кремнийорганические пленки, подобные тем, какие испытывал на хомяках инженер из США Уолтер Рабб. Эта пленка не пропускает воду, но проницаема для газов, в первую очередь для кислорода и углекислого газа. Она может выполнять ту же роль, что и жабры рыб: свободно впускать кислород из области высокого парциального давления в область низкого и в обратном направлении пропускать углекислоту. В США ученые заняты идеей создания искусственных жабр в виде портативного аппарата, который будет подавать кислород в кровь ныряльщика без помощи легких. Шланги такого аппарата должны подключаться к аорте с помощью операции. Если удастся заполнять легкие какой-либо стерильной пластической массой, то человек с помощью искусственных жабр, по мнению Жака Ива Кусто, сможет погружаться на двухкилометровую глубину. Опыты на собаках, в легкие которых нагнетали воду, насыщенную кислородом, а потом удаляли ее, показали, что легочное дыхание после подобных манипуляций может быть восстановлено у некоторых наземных млекопитающих без пагубных последствий.

Содержание

Глава 1. Нашествие сенсаций 8
Глава 2. «Помощники» и друзья человека в море 12
Глава 3. С суши в воду 18
Глава 4. Человек и дельфины 34
Глава 5. Поведение узников 46
Глава 6. «Тираны» китов — любимцы зрителей 62
Глава 7. Скороходы морей 70
Глава 8. Покорители морских глубин 84
Глава 9. Судьба анализаторов 94
Глава 10. «Акустические глаза» дельфинов 110
Глава 11. Поющие киты и «морские попугаи» 122
Глава 12. Обладают ли дельфины речью? 140
Глава 13. Мышление дельфинов конкретно, а действия трафаретны 148
Глава 14. Рефлексы выныривания и инстинкт сохранения вида 152
Глава 15. Сознательно ли дельфины спасают людей 160
Глава 16. «Самоубийства» среди китообразных или жертвы инстинкта 164
Глава 17. Странные попутчики или бездумные лоцманы 172
Глава 18. Дельфины и наука 176
Глава 19. Сигналы дальнего действия и звуковые маяки в океане 184
Глава 20. «Звезды моря» служат человеку 188
Глава 21. Будущее дельфинов 198

Систематический список видов отряда китообразных 202
Алфавитный список видов китообразных 205

Источник

Дайвинг. Что вы знаете о дельфинах?

Дайвинг. Что вы знаете о дельфинах?

Если вы бывали у моря, а тем более погружались под воду, вы наверняка видели дельфинов. И, конечно, всем нам с детства знакома добрая дельфинья улыбка – все видели ее на фотографиях, картинках и в мультиках. А мультфильм «Девочка и дельфин» помните? Благодаря фильмам и мультикам у каждого из нас создался свой образ, свой мысленный «портрет» дельфина. А что мы знаем о настоящих дельфинах? Давайте познакомимся с этими удивительными созданиями поближе.

Фото: Stephen Frink

Дельфины не являются рыбами – это млекопитающие. Они теплокровные, живородящие, вскармливают своих детенышей молоком, имеют легкие и дышат воздухом. Далекие предки дельфинов сначала вышли на сушу, а затем, спустя некоторое время, снова вернулись в воду. Но в анатомии дельфинов до сих пор сохранились основные признаки сухопутных млекопитающих, такие как структура скелета и расположение внутренних органов. У дельфинов даже есть волосяной покров – одна из основных черт, которую животные приобрели на суше. Правда, волосяной покров дельфинов минимален. Находки ископаемых предков дельфина позволяют проследить стадии эволюции от сухопутного млекопитающего с четырьмя лапами до морского млекопитающего с редуцированными конечностями. Дельфины имеют удивительное физиологическое сходство с людьми. У них такое же четырехкамерное сердце, очень близкий состав крови и температура тела. Размер мозга этого млекопитающего вполне сопоставим с размером мозга человека (хотя и немного превышает его). У дельфинов есть зрение, слух, осязание – словом, все те же чувства, что и у человека, за исключением обоняния. Дельфины не различают запахов. В отличие от большинства морских животных, у дельфинов нет ноздрей, но зато у них есть уши, и они обладают великолепным слухом. Уши расположены позади глаз и выглядят как два небольших отверстия размером примерно с булавочную головку. Как правило, дельфины могут слышать звуки частотой более 150 килогерц. Человек в среднем различает звуки частотой лишь до 22 килогерц.

Фото: Stuart Westmorland

Но, несмотря на то, что дельфины слышат звуки такой высокой частоты, сами они обычно производят звуки частотой 1,5 – 11,0 килогерц. У дельфинов нет голосовых связок. Вместо этого они используют систему воздушных мешков, расположенных под дыхалом. Чтобы издавать свист, дельфины перегоняют воздух туда и обратно между четырьмя воздушными мешками. Речь дельфинов достаточно сложна и разнообразна. Дельфины даже имеют имена, которые получают при рождении. В ходе экспериментов на записанный учеными свист-сигнал, означающий имя, всегда откликался один и тот же дельфин. Дельфины, также как киты и тюлени, не различают синий цвет. Благодаря этому они видят под водой так же, как мы на суше – для них вода прозрачна, она не составляет отдельного цветового фона, как для нас. Основные цвета в морских и океанских глубинах для дельфинов, как правило, имеют желтые, красные и белые оттенки. Дельфины ориентируются в пространстве при помощи сонара. Дельфин издает специфические звуки (щелканье), которые отражаются от окружающих объектов. Затем он обрабатывает полученное эхо и получает объемное изображение. Более того – поскольку дельфины являются прекрасными звукоподражателями, они могут передать это изображение сородичу. И тогда второй дельфин «увидит» то, что видел первый, практически «его глазами».

Взрослый дельфин-афалина может иметь длину от 1,9 до 4,5 метров и весить от 150 до 650 килограмм. Спинной плавник самца косатки может достигать в высоту 2,13 метров.

Фото: Flip Nicklin

Скорость, с которой могут плавать дельфины, зависит от конкретного вида. Афалины могут развивать скорость до 40 км/ч и выпрыгивать на высоту до 5 метров. Дельфины задерживают дыхание на 5-7 минут, иногда могут находиться под водой до 10-15 минут. Дельфины могут нырять на глубину 200 метров и, находясь под водой, замедлять свое сердцебиение. Максимальная зарегистрированная глубина погружения дельфина – 300 метров. Рекорд установила Таффи, специально обученный дельфин ВМФ США. Большинство дельфинов, однако, редко ныряют на такие глубины. Фактически, дельфины проводят большую часть времени на глубине менее двух метров. Некоторые специалисты предполагают, что этим удивительным животным просто не нравится холодная вода на больших глубинах.

Продолжительность жизни дельфинов зависит от вида. Афалины живут в среднем 35-40 лет. Возраст дельфина можно определить по зубу: при специальной обработке на зубе можно увидеть кольца, подобные тем, что мы видим на спиленных стволах деревьев. Сосчитав кольца, специалисты узнают возраст дельфина.

Фото: David-Hofmann У взрослого дельфина в среднем от 80 до 100 зубов. В отличие от акулы, у дельфина новых зубов не вырастает – те, что имеются, служат ему всю жизнь. Правда, пищу дельфины не пережевывают – рыбу они заглатывают целиком, и она переваривается у них в желудке. Зубы же им нужны для охоты и иногда для самообороны.

Фото: Jeff RotmanДельфины питаются несколькими видами рыбы и головоногими моллюсками (кальмарами, осьминогами). Сколько дельфин может съесть, во многом зависит от вида рыбы или головоногого. В некоторых видах рыбы, например, в макрели и сельди, содержится много жира. Таким образом, поедая эту рыбу, дельфин получает много энергии. Головоногие моллюски, напротив, высоким содержанием жира не отличаются, поэтому для того, чтобы получить то же количество энергии, что и из рыбы, дельфину придется съесть больше моллюсков. Однако в среднем, 250-килограммовый дельфин обычно съедает от 10 до 22,5 килограмм рыбы в день.

Фото: Jeff RotmanВзрослая самка дельфина способна к деторождению, начиная с возраста 8 лет. Она приносит потомство каждые 2-3 года, в целом до 8 раз за свою жизнь. Дельфины могут приносить потомство в любое время года, но чаще всего дельфинята появляются на свет весной или летом. Беременность длится у самки 12 месяцев, после чего на свет появляется только один детеныш. Роды происходят в воде, у самой поверхности – ведь новорожденному будет необходим воздух. Дельфиненок питается молоком матери до 18 месяцев, но оставаться рядом с ней может до 6 лет.

Фото: Kevin Schafer

Дельфины не спят так, как мы, потому что процесс дыхания у них сознательный, контролируемый мозгом. Если дельфин уснёт, он перестанет дышать и задохнется или утонет. Чтобы этого не произошло, одно полушарие мозга дельфина всегда бодрствует.

Дельфины не могут пить соленую морскую воду, поскольку соль, содержащаяся в воде, приведет к обратному эффекту – дегидратации организма. Поэтому необходимую им жидкость дельфины получают из поедаемой рыбы и кальмаров. Зачастую содержание воды в пище дельфина достигает 80%. Дельфинам не нужно потреблять много жидкости, так как их кожа непроницаема для воды, и они не теряют влагу с потом, как люди. Не все дельфины живут в океане. Есть пресноводные виды дельфинов. Они обитают, в частности, в реках Ганг и Амазонка. Морские же дельфины, как правило, плохо чувствуют себя в пресной воде: из-за изменившейся плавучести им сложнее двигаться, со временем они заболевают и могут даже погибнуть. Амазонские речные дельфины иногда переносят большие камни. Морские биологи считают, что самцы делают это для того, чтобы продемонстрировать самкам свою силу – доказывая таким образом, что у них хорошие гены. В Красном море обитает 9 видов дельфинов. Из них только малая косатка вырастает почти до 6 метров в длину, остальные виды имеют меньшие размеры. Наиболее распространены пятнистый дельфин или стенелла (около 2 метров) и афалина (около 2,5 метров). В черном море обитают два вида дельфинов – дельфин-белобочка и афалина.

Фото: Rene Frederick

Дельфины относятся к числу немногих животных, которые узнают себя в зеркале. Кроме них на такое способны шимпанзе, орангутанги, гориллы и слоны. У дельфинов нет рук, но они способны жестикулировать: то, как они двигаются, движения их грудных плавников, прикосновения друг к другу и положение головы – все это несет определенную смысловую нагрузку. Дельфины не умеют улыбаться. Они открывают рот не для улыбки, а чтобы лучше слышать. У дельфинов-самцов более тонкая кожа – этим объясняется тот факт, что они зачастую имеют больше царапин и шрамов, которые получают в играх или драках.

В американском сериале «Флиппер», снятом в 1950-х годах, все «дельфиньи» звуки издавали люди.

Источник

Ныряльщики-рекордсмены: как киты выживают на большой глубине

МОСКВА, 23 дек — РИА Новости, Ольга Коленцова. Из всех млекопитающих только кашалоты, южные морские слоны и клюворылые киты погружаются на глубину более километра. Их тела отлично приспособлены к высокому давлению и холоду, которые царят в голубой бездне.

Недружелюбная пучина

Солнце прогревает лишь поверхность океанов и морей. Уже на глубине в несколько метров вода становится на пару градусов холоднее. А с трех-четырех километров ее температура опускается до 0°С и даже ниже, в зависимости от степени солености и географической широты.

Однако холод на глубине — не самая большая проблема для живых существ. Намного страшнее чудовищное давление массы воды. На земле мы испытываем давление в одну атмосферу. Учитывая, что плотность воды примерно в 800 раз больше, чем воздуха, каждые 10 метров глубины увеличивают давление еще на одну атмосферу. Следовательно, на трех километрах в океанской толще все живое и неживое находится под гнетом в 300 атмосфер.

Ранее ученые полагали, что человека буквально расплющит на глубине нескольких километров. Позже выяснилось, что опасность грозит лишь местам, где ткани соприкасаются с полостями среднего уха и другими воздушными пазухами в голове, а также с легкими. Даже небольшие перепады давления могут им повредить, а высокое давление просто сомнет эти органы.

Киты сдувают легкие

Некоторые морские млекопитающие приспособились выдерживать огромное давление и спокойно опускаются на большие глубины, чтобы поохотиться, время от времени поднимаясь за глотком воздуха. Наблюдения с помощью сонаров показали, что кашалоты и южные морские слоны погружаются на два километра за 20-60 минут. Клюворылые киты способны нырять почти на три километра.

При погружении китообразные почти не задействуют мышцы, активно потребляющие кислород: животные просто скользят вниз — буквально тонут за счет уменьшенного объема легких. Активно двигаться киты начинают, только увидев жертву. А кислород киты черпают в мышцах и крови. Недаром ее удельные объемы у морских млекопитающих в три-четыре раза больше, чем у человека, — 200-250 миллилитров на килограмм массы.

Транспорт кислорода у китообразных тоже усилен: концентрация гемоглобина (перевозчика О₂) у них в два раза выше, чем у людей, поэтому цвет их крови темно-красный, почти черный. А содержание миоглобина, белка для хранения кислорода в мышцах, превышает человеческое в 10 раз. Если учесть, что молекулы миоглобина вообще склонны склеиваться (что и вызывает такие заболевания, как диабет и болезнь Альцгеймера), для человека такая концентрация стала бы фатальной. А вот в теле китообразных молекулы хранящего кислород белка положительно заряжены, поэтому отталкиваются друг от друга, предотвращая слипание.

При погружении у глубоководных млекопитающих прекращается пищеварение, почки и печень работают ограниченно. Для экономии кислорода они уменьшают частоту сердечных сокращений. Например, сердце тюленей Уэдделла, ныряющих на глубину более 700 метров, бьется всего четыре раза в минуту.

Источник