на какую глубину опускается дельфин
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.
Глава седьмая. Глубоководные погружения
Глубоководные погружения
Обитание в водной среде создает целый ряд трудностей для животных, дышащих воздухом. Их дыхание лимитировано внешними условиями и требованиями, которых не знают наземные животные. Хотя дельфины есть повсюду, хотя их приручают, о природе их дыхательной функции почти ничего неизвестно. Но она должна управляться особым образом, иначе их жизнь в воде была бы невозможна.
Лоуренс Ирвинг, 1941
Некоторые из родственников кашалота, представители семейства клюворылых китов, хотя они и меньше по размерам, но в искусстве нырять на глубину ни в чем не уступают своему родичу-гиганту. Мелкие китообразные, как мы полагаем, таких глубин не достигают, но есть свидетельства, что обыкновенный дельфин, хорошо известный своей привычкой «седлать» волну, расходящуюся от носа корабля, по ночам охотится за рыбой и головоногими на глубине 240 м, а это тоже не мало.
Тюлени и морские львы сохранили связь с сушей и, следовательно, менее приспособлены к водному образу жизни, чем дельфины и киты. Но некоторые из ластоногих ныряльщики хоть куда! Известно, что антарктический тюлень Уэдделла может нырять на глубину 610 м. Один тюлень пробыл под водой 43 минуты, достигнув при этом глубины 200 м.
* ( Рекорд глубины для ныряльщика, не пользующегося никаким подводным снаряжением, равен 73 м. Он принадлежит специалисту по спасанию экипажей из подводных лодок Роберту Крофту. Но это именно рекорд, а не рабочее погружение с выполнением какого-то задания на глубине. Едва достигнув 73-метровой отметки, Крофт немедленно начал подъем.- Прим. авт.)
* ( Подробно рассказано о японских «ама» в книге «Физиология погружения и японские ама» (публикация № 1341 Национального исследовательского совета Национальной академии наук, Вашингтон, 1965). В книгу включена глава о ловцах жемчуга с островов Туамоту, написанная Э. Р. Кроссом. Материалы о греческих охотниках за губками большей частью взяты из статьи Питера Трокмортона в сборнике «Человек под водой», изд-во «Чилтон-букс», 1965.)
С чисто теоретических позиций очень трудно представить себе ныряльщика, уходящего под воду глубже, чем на 30 м. Уже на этой глубине, как подчеркивается в учебнике для водолазов военно-морского флота США, ныряльщик подвергается давлению 4 атмосферы. Его легкие, имеющие на поверхности объем около 6 литров, сжимаются там до 1,5 литров, то есть почти до так называемого остаточного объема, соответствующего полному выдоху. Дальнейшее погружение может вызвать травму легких вследствие сжатия грудной клетки или вдавливания диафрагмы в грудную полость. При этом кровь и лимфа выжимаются в альвеолы и бронхи, где имелся остаточный воздух под меньшим давлением. Ныряльщикам-туземцам тихоокеанских островов вряд ли об этом известно, да послужит им это неведение во благо.
Многие считают, что ныряльщику, уходящему под воду без акваланга или мягкого скафандра со шлемом, кессонная болезнь не грозит. Он мало времени проводит на дне, сжатого воздуха не вдыхает, остатки воздуха в его легких выжимаются в бронхи, откуда газ в кровь не поступает. Все это верно, если говорить об однократном погружении, но, когда ныряльщик уходит под воду несколько раз подряд, в его крови постепенно накапливается избыточное количество азота. И в конце серии погружений человек должен ощутить какие-то признаки кессонной болезни.
* ( Этот опыт провел на себе датский офицер П. Паулев. Его результаты он приводит в своей статье «Декомпрессионная болезнь после нескольких погружений с задержкой дыхания», включенной в публикацию № 1341, о которой говорится в предыдущем примечании.)
После изобретения акваланга стало широко известно о коварном действии сжатого азота, именуемом азотным отравлением. Однако в узком профессиональном кругу об этом явлении знают уже 150 лет. Первыми испытали на себе азотное отравление водолазы, надевшие металлический шлем Зибе. С ними вдруг начинало твориться что-то странное. Они начинали ощущать непреодолимое желание ловить руками рыбок, пуститься в затейливый танец и совершенно забывали о работе. Бывали случаи, когда водолаз собственной рукой перерезал шланги, подающие воздух в его шлем. Очень долго не удавалось понять, в чем здесь дело, да и сейчас это явление, которое капитан Жак-Ив Кусто назвал «зовом бездны», изучено далеко не полностью. Но под этим волнующим названием оно стало известно миллионам людей, да послужит эта известность предупреждением беспечным и неосмотрительным аквалангистам.
Простым ныряльщикам, не имеющим ни аквалангов, ни мягких скафандров со шлемами, азотное отравление, видимо, не грозит. На большие глубины, туда, где существует опасность такого отравления, они попадают очень редко, бывают там недолго, кроме того, запас воздуха у них в крови и легких очень ограничен. Но не исключено, что, сумей кто-то из них задержать дыхание на несколько минут и погрузиться на глубину свыше 60 м, как это делают морские млекопитающие, такой смельчак рисковал бы услышать «зов бездны».
* ( Опыты Поля Бэра с утками и мелкими ныряющими млекопитающими описаны в его книге «Лекции по сравнительной физиологии дыхания», вышедшей в Париже в 1870 году. О позднейших работах в этой, области можно прочесть в следующих обзорах: Лоуренс Ирвинг «Дыхание ныряющих млекопитающих» (см. журнал «Physiological Reviews», том 19, стр. 489-491, 1939); П. Ф. Шоландер «Животные в водной среде обитания: ныряющие млекопитающие и птицы» (см. сборник «Адаптация к среде обитания», изданный Американским физиологическим обществом, Вашингтон, 1964); X. Т. Андерсен «Физиологическая адаптация у ныряющих позвоночных» (см. журнал «Physiological Reviews», том 46, стр. 212-243, 1966).)
Лабораторные опыты с мелкими животными во многом прояснили физиологические явления, происходящие в организме при погружении, однако нам понятно еще далеко не все, потому что мы лишены возможности непосредственно изучать этих животных в естественных условиях. О физиологических особенностях китообразных можно только строить догадки на основании результатов исследований на палубах китобойных судов. Расчеты уровня метаболизма китообразных во многом приблизительны или основаны на предположениях. Даже по поводу того, на какую глубину ныряют киты, единого мнения нет. Одни считают, что киты ныряют очень глубоко, другие, указывая, что нам неизвестно, на какую глубину способен нырять кит, тем не менее берут на себя смелость утверждать, что при длительном погружении не возникает никаких особых физиологических проблем.
Известный английский цетолог доктор Ф. Д. Оммани высказал несогласие с утверждениями Грэя. По мнению Оммани, совпадение мест погружения и всплытия не может свидетельствовать о том, что раненый кит совершает нырок по вертикали, и, стало быть, длина вытравленного линя ни о чем не говорит. Более того, указывал Оммани, поведение животного в этих условиях нельзя считать естественным. В заключение Оммани высказал мнение, что в нормальных условиях киты ныряют не глубже, чем на 360 м. «Невероятно,- писал он,-чтобы животное могло выдержать большее давление».
* ( См. журнал «Nature», том 135, стр. 34-35, 429-430 и 656- 657, 1935.)
Не знаю, убедили ли эти доводы доктора Оммани. По-моему, спор еще некоторое время продолжался.
Изобретательный Шоландер сконструировал простейший глубиномер, заполнив окрашенной водой стеклянную капиллярную трубку и запаяв ее с одного конца. После высыхания воды на внутренних стенках трубки оставался осевший слой краски. При погружении в воду трубка частично заполнялась с открытого конца, краска на стенках заполненной части растворялась и смывалась, и по соотношению длин окрашенной и неокрашенной частей трубки можно было рассчитать, на какой глубине побывал прибор. Откалиброванные в лаборатории трубки закрепляли с помощью легкой сбруи на телах обыкновенной морокой свиньи и нескольких тюленей. К сбруе привязывали рыболовную леску длиной 180 м с поплавком на конце. Животному давали несколько раз нырнуть на свободе, а потом вновь отлавливали его и снимали снаряжение. Наибольшая глубина погружения обыкновенной морской свиньи составила 20 м, а полугодовалый серый тюлень при первом же погружении достиг 76-метровой отметки.
* ( Работа П. Ф. Шоландера «Экспериментальные исследования дыхательной функции ныряющих млекопитающих и птиц» появилась в 1940 году на норвежском языке (см. «Hvalradets Skrifter», № 22, Осло).)
* ( См. статью Б. С. Хизна «О китах, запутавшихся в глубоководных кабелях» в журнале «Deep Sea Research», том 4, стр. 105-115, 1957.)
* ( Дополнительные подробности о работе Дж. Л. Коймана см. в его статье «Анализ поведения и физиологии ныряния тюленя Уэдделла», вошедшей в сборник «Биология антарктических морей» (публикация № 1579 Американского геофизического союза, 1967).)
К моменту начала наших работ, то есть к 1960 году, общая картина взаимодействия различных биологических механизмов, срабатывающих при глубоководных погружениях, была очень неполной, а кое в чем и противоречивой.
Всеми этими вопросами очень заинтересовался Сэм Хьюстон Риджуэй, первый ветеринарный врач наших питомцев. Мы познакомились с ним в ту пору, когда он был офицером и служил на военно-воздушной базе в Окснарде, по соседству с нами. Во флотских частях своих ветеринаров не было, и, когда наши дельфины заболевали, мы, естественно, обращались за помощью к ведомству капитана Риджуэя, тем более что в этом случае нас не затруднял вопрос о стоимости лечения. Закончив военную службу, Риджуэй поступил к нам на станцию как вольнонаемный, и ему были поручены заботы о здоровье животных.
Первая работа Сэма была посвящена сравнению характеристик крови трех различных видов дельфинов. Это были: белокрылая морская свинья, о которой шла речь в главе 3, атлантический бутылконосый дельфин, обитающий на прибрежном мелководье (он может развивать скорость до 37 км/час, но никогда не считался самым быстрым пловцом среди китообразных), и тихоокеанский белобокий дельфин, или лэг,- животное, обитающее в открытом море, как и ‘белокрылая морская свинья, во уступающее ей в скорости плавания и, вероятно, в глубине погружения. Иными словами, в некоторых отношениях лэгов можно было считать занимающими промежуточное положение между бутылконосыми дельфинами и белокрылой морской свиньей.
Важной частью работы было определение способности крови запасать кислород. Запас кислорода в организме зависит от концентрации красных кровяных телец и общего объема крови. До этого никто не пытался измерить общее количество крови у живого китообразного. Проводя такие измерения на других животных, исследователь просто-напросто измерял количество крови, которое вытекало из умирающего животного, получая при этом заниженные и неточные результаты.
Сэм применил недавно разработанный безвредный способ, основанный на введении в кровь живого организма небольшой дозы (радиоактивного йода. Через 10 минут после введения (предполагается, что за это время произойдет полное обращение крови и йод распределится в ней равномерно) у животного отбирается небольшая проба крови и определяется ее радиоактивность. По степени концентрации йода определяется полный объем крови. Количество красных кровяных телец измеряется стандартным лабораторным методом.
* ( См. статью С. X. Риджуэя и Д. Дж. Джонстона «Кислородная емкость крови и экология дельфинов трех родов» в журнале «Science», том 151, стр. 456-458, 1966.)
Как указывалось ранее, при первых исследованиях физиологии ныряния животных насильственно погружали в воду. Трудно ожидать, чтобы дельфин или тюлень, привязанные к доске и опущенные под воду вопреки их желанию, вели себя точно так же, как если бы они ныряли по собственной воле. Более того, во время подобных опытов животные, случалось, гибли, хотя их не заставляли делать ничего такого, что выходило бы за пределы их возможностей.
Успешное обучение дельфинов погружениям по команде дрессировщика в открытом море позволило Сэму Риджуэю провести уникальный опыт с участием Таффи. Во-первых, Сэм решил узнать, насколько глубоко может нырять Таффи. А во-вторых, он задумал проанализировать состав воздуха, выдыхаемого Таффи, в трех различных ситуациях: а) немедленно после всплытия с большой глубины, б) после задержки воздуха в легких на время, равное времени глубоководного погружения (при условии, что дельфин не уходит с поверхности) и в) после того, как дельфин преодолеет расстояние от одного водолаза до другого на глубине 20 м (то есть на малой глубине) за время, равное времени глубоководного погружения. В конце каждого опыта Таффи должен был поднырнуть под перевернутую воронку и выдохнуть в нее воздух, после чего взятые пробы воздуха доставлялись в лабораторию. Как видите, дельфину предстояло поработать и весьма основательно.
Место работы Таффи находилось в 8 км от станции. Обычно он «седлал» волну, расходящуюся из-под винта катера Скронса, и большую часть пути «ехал зайцем». Прибыв на место, Скронс опускал учебный прибор на предписанную глубину, включал зуммер, Таффи нырял, толкал носом шток, звук выключался, дельфин возвращался, не всплывая, выдыхал воздух под воронку, а затем уже выпрыгивал на поверхность за наградой и свежим воздухом.
По поведению дельфина и его эхолокационным щелчкам было ясно, что Таффи с момента погружения прибора в воду непрерывно следит за его местонахождением. Возможно, о глубине, на которой завис прибор, дельфин мог судить по интенсивности приходящего на поверхность сигнала. Как бы то ни было, дельфин всегда знал, на какую глубину ему предстоит нырять, и перед погружением на 150-180 м гипервентиллировал свои легкие, совершая 3-4 быстрых вдоха-выдоха. Поскольку он гипервентилировался даже в том случае, когда такое глубоководное погружение было первым погружением в этот день, можно утверждать, что он действительно знал, куда его пошлют, и его поведение не было связано с затратой сил во время предыдущего погружения. Когда дельфину предстояло задерживать воздух в легких, оставаясь на поверхности, он не гипервентилировался, потому что не мог заранее знать, сколько времени ему прикажут не дышать.
* ( Пег, проходившая подобный же курс обучения, могла задерживать дыхание даже на 6 минут.- Прим. авт.)
Таффи плывет на урок, оседлав кормовую волну катера
Схема обучения глубоководным погружениям: после того как с борта катера включат подводный зуммер, дельфин нырнёт и выключит его; перед всплытием дельфин должен выдохнуть воздух под перевернутую воронку
Полученные данные позволяют утверждать, что при погружениях глубже, чем на 90 м, кислород, запасенный дельфином в легких, диффундирует в кровь очень медленно. Вероятно, то же происходит и с азотом. Значит, Шоландер прав: декомпрессионное поражение угрожало Таффи не при быстром подъеме с большой глубины, а после длительного пребывания на относительно малой глубине.
Таффи, возвращаясь с глубины, совершает выдох под перевернутую воронку; трубка от воронки ведет к шприцу, с помощью которого можно взять часть выдохнутой дельфином газовой смеси на анализ
График зависимости содержания кислорода в газовой смеси, которую выдыхал Таффи, от времени между вдохом и выдохом; приведены результаты по трем режимам: после глубоководного погружения, после задержки дыхания в положении лежа на поверхности и после преодоления расстояния между водолазами на глубине 18 м; глубины, достигнутые за данное время при погружениях, указаны надписями возле стрелок, ведущих к соответствующим точкам
На глубине около 300 м Таффи привел в действие фотокамеру и сфотографировал сам себя. Видно, что его грудная клетка сжата давлением воды
Действие давления на грудную клетку Таффи водолазы наблюдали даже на 20-метровой глубине. Чтобы увидеть, как выглядит дельфин на глубине 300 м, Сэм приспособил к контрольному прибору подводную фотокамеру, и Таффи сфотографировал сам себя в тот момент, когда выключал зуммер. На снимке ясно видно, что грудная клетка дельфина обладает способностью значительно уменьшаться в объеме безо всякого ущерба для животного.
* ( Опыты с Таффи описаны в статье С. X. Риджуэя, Б. Л. Скронса и Джона Кэнвишера «Дыхание и глубоководные погружения бутылконосого дельфина» (см. журнал «Science», том 166, стр. 1651-1654, 1969).)
Так трудами наших специалистов был пополнен запас знаний о том, как глубоко способны нырять морские млекопитающие и сколь долго они могут находиться под водой. И теперь мы имеем право сказать, что дрессированные китообразные и ластоногие могут доставлять человеку научную информацию с 500-метровых глубин в открытом море. Причем такую информацию, какой нельзя получить ни одним из известных нам способов.