Читать «В мире китов и дельфинов» онлайн - страница 51

Глава 9

Судьба анализаторов

В связи с глубоким погружением китообразных сразу же возникает вопрос, как они ориентируются и ловят добычу в малопрозрачной водной толще, а иногда и в царстве вечной тьмы, ночью и днем, при далеких миграциях, как определяют путь и точно выходят к цели, отдаленной на тысячи километров? Каковы механизмы этой изумительной подводной ориентации и навигации?Каждому ясно, что в этом им помогает высокоразвитая нервная система. Деятельность мозга невозможна без непрерывного притока информации из окружающей внешней и внутренней среды. Этот приток поступает в организм через органы чувств (анализаторы), которые справедливо называют «окнами в мир». Без органов чувств, доставляющих информацию о сезонных и суточных изменениях окружающей обстановки и о многих других внешних раздражителях, не было бы у китообразных ни великолепной ориентировки в пространстве, ни правильных миграций, ни случаев возвращения в одни и те же бухты после грандиозных странствий.В новой среде понадобилось коренное переустройство всех анализаторов, полученных в наследство от наземных предков. Одни анализаторы приобретали первостепенное значение, другие — второстепенное, третьи — исчезали.Редукции у китообразных подверглось обоняние — ощущение запахов посредством органа, расположенного в носу. Сама по себе жизнь в воде еще не ведет к исчезновению органа обоняния. Вспомним хотя бы акул, которые идут на запах крови с далеких расстояний, и у них сильно развиты обонятельные доли переднего мозга. У рыб орган обоняния все время развивался и приспосабливался к улавливанию запахов в воде, а у наземных предков китообразных запахи проникали через ноздри вместе с вдыхаемым атмосферным воздухом. С переходом в воду потомки этих предков утратили обоняние, так как молекулы пахучих веществ могли проникать в носовой канал лишь в момент очень короткого вдоха, после длительной дыхательной паузы, проводимой под водой с закрытыми ноздрями. Воздух над океаном был чистым, и запахи в нем потеряли всякое значение для живущих в воде китов. Поэтому обонятельные луковицы мозга, обонятельные нервы и обонятельный эпителий в решетчатораковинном отделе черепа либо полностью исчезли (зубатые киты), либо сохранились лишь в зачаточном виде, притом лучше у зародышей (усатые киты). Растворенные же в воде химические вещества, в том числе и запахи пищи, кала и мочи сородичей, стали раздражителями другого органа чувств — вкуса.Вкусу китов считали слабо развитым или даже исчезнувшим на основании тонкого вкусового нерва и находок в их желудках несъедобных предметов (булыжники, галька, куски дерева и многое другое). Но камни, по-видимому, заглатываются для перетирания пищи и потому не могут свидетельствовать о слабом развитии вкуса. Другие инородные предметы заглатываются случайно при процеживании цедильным аппаратом всего, что попадает в сферу фильтрации, когда невозможно отделять съедобное от несъедобного. Ученые, например Э. И. Черный и А. В. Яблоков, полагают, что китообразные способны тонко различать разную соленость воды и обнаруживать своих сородичей по их «химическим следам» — по моче и фекалиям. Опресненные устья рек посещают многие морские свиньи, белухи, дельфины-соталии, орцеллы, малые полосатики, а серые киты находят полупресные лагуны, чтобы очищать кожу от вшей, погибающих от опресненной воды.Далеко не все китообразные могут долго пребывать, в пресной воде. Некоторые океанские дельфины тяжело переносят недостаточную соленость воды: они заболевают прыщами, рожистыми воспалениями, грибковыми поражениями кожи и погибают, как это было с косаткой Моби-Долл. Калифорнийские зоологи Сибеналер, Мельба и Давид Колдуэллы описали, как в Мексиканском заливе афалины по нескольку недель остаются в опресненных заливчиках, кормясь сельдевыми рыбами, которые здесь мечут икру. В это время на коже дельфинов выступает сыпь. Соленость Черного моря вдвое меньше, чем океана. Не этим ли объясняется отсутствие здесь китов и некоторых видов дельфинов, встречающихся в Средиземном море? Лишь три вида дельфинов смогли приспособиться к жизни в Черном море, обособившись в самостоятельные подвиды: дельфин-белобочка, афалина и морская свинья. Первый заселил зону открытого моря, вторая и третья — прибрежную зону, причем морская свинья заняла также мелководное и наиболее опресненное Азовское море (11‰). Черноморские дельфины, приспособившись к условиям пониженной солености (18‰), вероятно, не выходят через проливы и не общаются со средиземноморскими популяциями, а средиземноморские китообразные, привыкшие к океанской солености (35‰), не заходят в Черное море.Физиолог США Джон Лилли описал случай, как одна афалина, находясь в бассейне его лаборатории на Вирджинских островах, пришла в сильнейшее возбуждение, когда вблизи проплывала стайка сородичей. Ученый полагает, что дельфин узнал о близости стайки по «вкусу» (химическому составу) той воды, которая по шлюзу вливалась из моря в бассейн. Вкусовые ощущения, по-видимому, воспринимаются валиковидными сосочками, расположенными по краю языка. Вообще орган вкуса у китообразных изучен еще очень слабо. За последние годы в этой области сделаны интересные находки.Советский морфолог А. В. Яблоков в 1956 году нашел у корня языка белухи, а потом и у других видов зубатых китов несколько ямок, покрытых призматическим эпителием. Этот исследователь связал функцию ямок с хеморецепцией, специализированным восприятием вкусовых ощущений (лишь недавно в этих ямках морфолог Л. И. Суховская у дельфина-белобочки обнаружила и вкусовые луковицы). Московские морфологи В. Е. Соколов и О. В. Волкова также считают, что ямки на языке дельфинов несут сенсорно-вкусовую функцию, а обильные здесь слизистые железы выносят из организма китообразных соли, попадающие в их пищеварительный тракт вместе с морской водой. Сотрудник Московского университета В. Б. Кузнецов экспериментально показал разную реакцию на разные вещества в растворе, которым промывали ротовую полость подопытных дельфинов-белобочек и морских свиней. Ответственными за эту хеморецепцию считают упомянутые выше ямки на языке дельфинов.Осязание китообразных, как показывают наблюдения над живыми особями, развито достаточно хорошо. Кожа играет важнейшую роль в восприятии раздражений, поступающих из внешнего мира. Она не ороговевает сверху (роговой слой быстро слущивается), и это способствует сохранению высокой кожной чувствительности. Кожные рецепторы (тактильные, температурные, болевые) сигнализируют животному о прикосновениях к телу, о температуре среды, о болевых ощущениях, о меняющемся давлении воды. Водная среда с ее сравнительно стабильными окружающими условиями как будто мало способствует развитию высокой кожной чувствительности китообразных. Однако данные показывают другое. Киевская группа исследователей (проф. Г. Б. Агарков с сотрудниками) нашла в коже дельфинов (особенно на голове) богатые пучки нервных волокон с их окончаниями, сложные клубочковые рецепторы и инкапсулированные чувствительные аппараты типа колб Краузе и фатер-пачиниевых телец. Чувствительные окончания этих нервных структур осуществляют, по мнению ученых, трофо-, баро- и механорецепцию и служат рецепторами-датчиками, которые выполняют прямую и обратную связь с мозгом. Возможно, что очень высокие сосочки дермы, помимо выполнения своей демпферной функции, предотвращающей развитие вихревых потоков, играют также роль тактильных органов.Редукция волосяного покрова, потовых и сальных желез не притупила у китообразных кожной чувствительности. Смена среды, ощущаемая при их выныривании, служит им сигналом для открывания дыхала и дыхательного акта (поэтому к лобному выступу дельфинов, выставляющемуся из воды первым, подходит толстый чувствующий нерв). В ответ на легкое прикосновение к коже дельфины открывают и закрывают глаза. Хорошо иннервированная кожа китообразных способна управлять пограничным слоем воды с помощью тонких двигательных механизмов, тесно связанных с тактильной чувствительностью наружного покрова. Двигательные реакции кожи способствуют сохранению обтекаемых потоков вокруг тела быстро передвигающихся дельфинов. Высокая тактильная чувствительность их кожи смогла развиться при жизни в условиях относительной невесомости погруженного в воду животного. Присутствие на морде усатых китов десятков волосков, луковицы которых богато оплетены нервными окончаниями, показывает высокую кожную чувствительность в этой части тела. Такие волоски — своеобразные вибриссы: при прикосновении к ним они действуют, видимо, как рычаги, увеличивающие силу внешнего раздражения на нервные окончания. Усатые киты, наталкиваясь в воде на крошечных рачков, легко определяют густоту скопления корма при любом освещении и часто кормятся ночью.Зубатые киты, питающиеся одиночной и сравнительно крупной добычей, в осязательных волосках не нуждаются и утрачивают их еще до или вскоре после рождения. На месте выпадения волосков остаются ямки специфического строения. Иннервация их оказалась настолько богатой, что английские ученые Э. Палмер и Г. Уэдделл рассматривают эти ямки как спидометры — чувствительные приборы дельфинов для измерения их скорости движения и восприятия низкочастотных колебаний. Лишь речные дельфины с недостаточно развитым зрением, живущие в мутной воде и роющиеся в илистом дне, сохраняют волоски на клюве в течение всей жизни.Китообразным во время миграций и при нырянии приходится испытывать то тепло, то холод, и можно полагать, что они тонко ощущают температуру среды, о чем косвенно свидетельствуют их превосходная регуляция тепла и тот факт, что многие киты избегают тропических вод.Кожу китообразных называют волшебной, так как с кожным раздражением связано не только их осязание, но и исключительная быстроходность, теплорегуляция, проявление инстинкта сохранения вида, поведение во время сна и преследования судов, поощрения во время дрессировки и многое другое.Очень мало известно о проприоцептивной чувствительности китообразных (раздражение нервных окончаний при сокращении, растягивании скелетных мышц). Однако то совершенство, с которым они двигаются, позволяет думать, что у них хорошо развит проприоцептивный аппарат.Зрительный анализатор — важнейший среди анализаторов у дневных наземных млекопитающих. С его помощью человек, например, получает 80 — 85% информации из внешней среды. Зрением воспринимается окружающий мир — величина, форма, цвет, яркость, освещение и отдаленность предметов, от которых отраженный свет поступает в глаз. Море, как малопрозрачная среда, не благоприятствует сильному развитию зрения водных млекопитающих. Свет здесь быстро поглощается и уже на глубине 500 м практически наступает полная темнота.Глаз крупных китов весит около 1 кг, а у мелких дельфинов достигает величины глаза собаки. Глазное яблоко, спереди уплощенное, напоминает форму несколько сдавленного шара. Щель глаза закрывается веками, лишенными ресничек. Слезные железы отсутствуют, а поверхность глаза смазывается прозрачным и густым белковослизистым выделением гардеровых желез. Оно предохраняет глаз от вредного действия морской воды и не мешает прохождению лучей. Белковая оболочка (склера) — толстая и плотная. Родятся китообразные с открытыми глазами. В воде они видят лишь на коротком расстоянии. Раньше думали, что на воздухе они близоруки, так как их хрусталик шаровидный, а ресничные мышцы исчезли. Однако у них оказалось довольно острое зрение и хорошо развитый зрительный нерв. В 1 мм2 сетчатки обнаружено у морской свиньи 200 000, у белухи — 150000, у бутылконоса — 143000 и у финвала — 62000 палочек. Колбочки в сетчатке китообразных либо отсутствуют, либо крайне малочисленны. По этой причине считают, что китообразные не различают цветов.Благодаря особой отражательной оболочке, содержащей большое количество кристалликов гуанина, глаза дельфинов могут отражать свет подобно зеркалу. Поэтому ночью глаза у дельфинов светятся, как у кошек.Предполагают, что аккомодация глаза китообразных достигается за счет «игры» радужины, которая придает зрачку форму то узкой щели (при ярком свете — в воздухе), то круглого отверстия (при тусклом освещении — в воде). В первом случае свет, пропускаемый через узкую, но высокую щель зрачка, проходит словно через двояковогнутые очки, так как кривизна и толщина роговицы бывает наименьшей в центре и наибольшей у краев. Во втором случае свет, пропускаемый через круглое отверстие радужины, проходит через центральную (тонкую) часть роговицы и минует ее толстую часть. Кроме того, роговица способна усиливать свою кривизну под действием глазных мышц. Все это обеспечивает разную преломляющую способность глаза, и китообразные могут хорошо видеть как в воде, так и на воздухе. Косатки, кашалоты, полосатики и серые киты осматриваются, поднимая голову над водой; дельфины в неволе следят за бросаемой рыбой и кидаются туда, куда она должна упасть, а иногда схватывают ее даже в воздухе. Они точно хватают рыбу из рук дрессировщика с высоты 5 м. Дельфины свободно поворачивают глаз и мигают, если перед ними мелькает какой-либо мелкий предмет. Зрение китообразных преимущественно монокулярное и в меньшей мере стереоскопическое. Поскольку глаза их расположены по бокам вытянутой головы, далеко от переднего кончика морды, кашалоты, многие киты и часть дельфинов не могут видеть предметов впереди своего рыла. Лишь у дельфинов с маленькой мордой поле зрения левого глаза может частично перекрываться полем зрения правого глаза, и в этом случае их зрение будет частично стереоскопическим. Многие дельфины и даже косатки при разглядывании предметов в бассейне ложатся на бок и исследуют их при помощи то одного, то другого глаза.Капитан-китобой начала XIX века Вильям Скорсби описал, как гренландские киты, проходя под килем его корабля, поворачивались на бок, чтобы рассмотреть, что лежит над ними.Ученые США Уинтроп Келлог и Чарлз Раис в небольшом бассейне во Флориде испытывали на восьмилетней ручной афалине Пэдди ее способность к распознаванию различных фигур с помощью зрения. Фигуры, выставляемые на мишени, состояли из светящихся кружков, треугольников, квадратиков, крестиков, ромбиков и т. д. Когда дельфин обучился распознавать эти фигуры, ученые комбинировали их в пары и показывали ему под водой и на воздухе. В опытах под водой из 25 пар фигур-раздражителей дельфин успешно различал 21 пару (84%). Результат был отрицательный, если фигуры помещались на воздухе, а рассматривались из-под воды. Распознаванию мешала рябь на поверхности воды, искажавшая изображение фигур при разглядывании их из-под воды. Острота зрения у Пэдди оказалась наилучшей на расстоянии 1,8 м от мишени.Насколько велика роль зрения у дельфинов при лове добычи и распознавании препятствий?Биологи француз Р. Бюснель, датчанин А. Дзидзик и норвежец С. Андерсон провели серию опытов над морской свиньей в бассейне, имевшем диаметр 54 м. В бассейн погружали вертикально в шахматном порядке 30 сетей из проволоки толщиной от 0,2 до 4 мм. Сюда выпускали морскую свинью и за 20 минут свободного плавания подсчитывали, сколько раз она натыкалась на сети и сколько раз их обходила. В одной серии опытов она плавала с открытыми глазами, а в другой — с глазами, закрытыми резиновыми колпачками. Подсчет показал: чем тоньше была сеть, тем больше было сталкиваний. Сети из проволоки диаметром 0,2 мм «зрячая» морская свинья избегала в 77% случаев, а «ослепленная» — в 46%. Сети из нейлоновой лески толщиной 1,5 мм «зрячее» животное избегало в 95%, а «ослепленное» — в 72%. Ясно, что зрение помогает избегать препятствий «зрячим» особям. Но с помощью чего делают то же самое «ослепленные» дельфины?Хорошо известно, что некоторые и зубатые и усатые киты кормятся по ночам, когда зрение не помогает. У речного дельфина, живущего в мутной реке Ганге, зрение редуцировалось из-за потери хрусталика. Сильно ослаблено оно и у китайского речного дельфина-липотес. Во всех этих случаях китообразные при лове добычи обходятся без помощи глаз.Какой же орган в таком случае заменяет им зрение? Натуралисты уже давно заметили, что если среда не позволяет млекопитающим использовать зрение, оно компенсируется другим органом чувства. Таковым у китообразных оказался слух. Мир дельфинов и китов — это мир звуков. Именно слух оказался в их жизни самым важным анализатором, исключительное совершенство которого выдвинуло китообразных по уровню развития на первое место среди животных Мирового океана.Море оказалось исключительно благоприятной средой для развития тонкого слуха у водных млекопитающих: ведь звуки в воде распространяются почти в 5 раз быстрее, чем в воздухе, и на гораздо большее расстояние. Однако одного чуткого слуха оказалось недостаточно, и у зубатых китообразных развился очень совершенный гидролокатор, позволяющий ориентироваться в окружающей среде при помощи звуковых лучей. Для исследования водного пространства звуковыми лучами китообразные вначале издают звуки, а потом улавливают эхо посланных звуковых волн от окрестных предметов. По такому эху китообразные отлично ориентируются в воде независимо от освещенности и глубины и получают весьма полную информацию об окружающем — о пище, сородичах, близости берега и о многом другом. Ориентация по отраженным звукам и называется эхолокацией. Эхолокация — одно из средств обнаружения препятствия и определения его положения в пространстве с помощью посланного и отраженного звукового сигнала. Этим средством, как теперь установлено, владеют многие млекопитающие, а также птицы, например, стрижи-саланганы,- кроншнепы, живущие в пещерах американские козодои. Эхолокацией пользуются некоторые ластоногие (тюлени, например), но лучше всего она развита у рукокрылых (летучие мыши) и зубатых китов.