Функции конечностей у водных зверей существенно меняются, поэтому изменяется и их строение. У большинства земноводных зверей укоротились передние конечности, которыми они почти не пользуются при плавании, а на задних увеличились относительные размеры лапы, обычно снабженной перепонкой. Это и понятно, так как лапы выполняют роль весел или гребневых винтов.
Увеличились и относительные размеры хвоста, который облегчает зверям плавание и служит им рулем. Если у обыкновенной полевки и крота он равен одной трети длины тела, то у землеройки и бурозубки уже превышает половину длины тела, а у выхухоли почти равен ей. Меняется и форма хвоста…
Все полуводные звери могут добывать корм под водой. Эту способность обеспечила соответствующая перестройка ротового аппарата. Профессор Н. К. Верещагин указывает, что «эта способность [работать резцами под водой] тем больше, чем лучше изолированы резцы от полости рта [далеко вынесены вперед] и чем лучше мясистые углы губ могут охватывать диастему[5], отрезая путь воде в ротовую полость». Поэтому у земноводных грызунов увеличена длина твердого нёба и диастема имеет значительно большие относительные размеры, чем у многих сухопутных форм. Так, у бобра и ондатры ее длина 70 процентов от длины всего зубного ряда, у водяной крысы — 66, нутрии — около 60.
Перечень приспособлений зверей к обитанию в воде этим не исчерпывается. У большинства видов ушные отверстия и ноздри при погружении зверей в воду замыкаются особой кожистой перепонкой. У выхухоли наружные окончания дыхательных отверстий вынесены вперед и вверх при помощи специального удлиненного хоботка.
Кое-что о легких и сердце
Вот мы и закончили весьма беглое рассмотрение типичных черт строения тела околоводных млекопитающих. Можно теперь рассказать о некоторых, наиболее важных и интересных особенностях, которые ученые обнаружили в форме и строении их внутренних органов.
Укороченные конечности и шея, особая форма хвоста и т. д. — все это, естественно, определяется характером скелета. У водных зверей также наблюдается параллельное развитие составных частей таза, большая грудная клетка, обеспечивающая увеличение емкости легких, гибкость позвоночного столба и т. д.
Дыхательная система околоводных и водных зверей тоже изменена. Легкие у них обычно имеют значительные размеры и такое строение, которое позволяет вдыхать больше воздуха и дольше задерживать его в организме, а затем при помощи очень глубокого выдоха лучше вентилировать их. У выхухоли, например, дыхательное горло может запираться при помощи небной и глоточной мускулатуры. Это позволяет ей глотать пищу под водой. Не появляясь на поверхности, глотают мелкую добычу сивучи и котики. У них есть аналогичные приспособления. Однажды на острове Медном убили крупного сивуча, который при падении со скалы вывернул нижнюю челюсть. Пасть у этого зверя не закрывалась, рана зарубцевалась, и по крайней мере полгода сивуч плавал и нырял с таким уродством. Нельзя сказать, чтобы эта аномалия сильно отразилась на «фигуре» зверя, он был средней упитанности и как-то приспособился к сложившимся обстоятельствам.
У некоторых видов сиреновых — ламантинов, дюгоней — легкие настолько велики, что занимают всю спинную половину туловища; диафрагма у них располагается не вертикально, а горизонтально. У ластоногих и китообразных легкие относительно меньше, хотя их емкость у некоторых китов достигает 7–10 и даже 14 тысяч литров.
У китов (кашалота и бутылконоса) развилось очень интересное приспособление к долгому пребыванию под водой — как бы запасное легкое. У них только одна левая ноздря, через которую воздух (по левому носовому проходу) попадает в легкие. Правый носовой проход превратился в огромный резервуар — воздушный мешок емкостью 7–8 тысяч литров. Заполнив воздухом легкие, кашалот закрывает клапан левой ноздри и выдыхает не утративший кислорода воздух в воздушный мешок, где он удерживается с помощью специальных клапанов. После этого зверь делает дополнительный вдох и заполняет легкие свежим воздухом.
Хотя наши земноводные звери и лишены возможности создавать такой резерв воздуха, как киты, но они все же дышат лучше, эффективнее, чем сухопутные звери.
Сердце у многих водных форм животных относительно меньше, чем у наземных. Так, вес сердца выхухоли составляет 0,5 процента общего веса тела, сивуча — 0,7, кита финвала — 0,28, речного бобра — 0,32. Этот же показатель равен у ежа 0,5, волка и крота — 0,9. У волка сердце весит почти одну сотую общего веса тела! Это много. Но если мы представим себе хорошенько биологию тех и других групп млекопитающих, то поймем, что удивляться тут, в сущности, нечему. Удельный вес водных животных меньше, обтекаемость тела лучше. При передвижении они затрачивают относительно меньше энергии на единицу протяженности пути, чем наземные звери. Снижению сердечного индекса (который определяется как отношение веса сердца к общему весу зверя) способствует также то, что у водных зверей большой запас резервного жира.
Правда, сердечный индекс у калана и котика довольно высок — соответственно 0,90 и 0,80. Эти звери не только плавают, но и передвигаются по суше.
Строение сердца водных животных имеет очень интересные особенности. У них очень сильно развит правый желудочек. У собаки, например, стенка левого желудочка в 3 раза толще стенки правого, а у ладожского тюленя только в 2 раза. У некоторых китов правый желудочек превышает по мощности левый. Объясняется это необходимостью «проталкивать» кровь через малый круг кровообращения при очень больших легких и их сильном сдавливании водой (при нырянии).
О некоторых особенностях строения кровеносной системы мы уже говорили. Добавим, что у типичных земноводных форм (бобр, ондатра и др.) обнаружены расширения — депо в венозной системе (особенно в области печени), «чудесная сеть» в области сердца и почек (у ластоногих), система клапанов в венах и других приспособлений, смысл которых станет нам ясным при рассмотрении некоторых особенностей физиологии зверей-амфибионтов…
Кроме общих черт строения околоводных млекопитающих нельзя забывать и о различиях. А они велики. Неоднородна сама водная среда: пресноводные озера, реки, малые и большие, открытые и лесные, торфянистые и ольшаниковые болота, морские лиманы, прибрежья морей и океанов имеют неодинаковые условия обитания. Сами животные по-разному используют водную среду — от непродолжительных «экскурсий» по водоемам (кутора) до многомесячного непрерывного пребывания в водной стихии (морской котик). Огромное значение имеет и происхождение зверей-амфибионтов; какой бы отпечаток ни наложила водная среда на их облик, тысячи поколений сухопутных предков дают себя знать… Все это обусловливает и пестроту облика наших героев, и неодинаковую степень их приспособленности к обитанию в воде.
Рассматривая строение тела околоводных и водных зверей, мы встречаемся с множеством переходов от водяной куторы, у которой из специальных приспособлений есть только киль из волос на верхней поверхности хвоста да оторочка из щетинок на краях лап, до ластоногих, у которых черты специализации выражены крайне рельефно (не говоря уже о китообразных). Эти градации в сопоставлении с особенностями биологии млекопитающих наглядно показывают нам пути и ход эволюционного процесса — роль внешней среды в эволюции животного мира земли.
ГЛАВА 4
КТО ГЛУБЖЕ?
Чемпионы достают дно
Читатели, следившие за ходом предыдущих рассуждений, сами найдут правильный ответ на вопрос, поставленный названием этой главы, — глубже всего ныряют звери, наиболее приспособленные к жизни в водной среде. Как мы уже знаем, самыми специализированными водными млекопитающими можно считать китообразных. Следовательно, ответ: «Киты ныряют глубже всех» — в первом приближении будет совершенно правильным. Правда, не эти звери — главные герои нашей книги. Но понять, как полуводным млекопитающим удается достигать значительных глубин и оставаться долго под водой, можно, только познакомившись с физиологией ныряния китообразных.
5
Диастема — лишенный зубов участок челюсти между резцами и предкоренными зубами — имеется не у всех млекопитающих.