Рис. 32
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.
1 Чем меньше размеры тела китообразных, тем чаще их пульс. Кардиограммы показали частоту сердцебиения на поверхности воды и на глубине: у афалины 110 и 50 ударов, у белухи — 30 и 16, а у раненого кита-полосатика 30 и 15 ударов в минуту.
В-третьих, во время ныряния китообразных почти вдвое замедляется частота ударов сердца1, уменьшается пропускная способность сосудов мышц и перераспределяется ток крови, чему способствует система многочисленных сфинктеров в венах. Кровь начинает двигаться медленнее, и ткани получают кислород в уменьшенном количестве; это усугубляется действием сфинктеров, задерживающих кровь в большой полой вене. Благодаря такому перераспределению кровь при нырянии снабжает кислородом в первую очередь головной и спинной мозг и сердечную мышцу, наиболее чувствительные к кислородному голоданию. Кольцевидные мускулы-сфинктеры, словно «экономный снабженец» в энергетическом хозяйстве кита, перекрывают часть вен, несущих кровь из разных участков тела, и переводят на «голодный паек» многие органы и мышцы ныряющего кита, которые довольствуются лишь тем кислородом, который своевременно запасен миоглобином.
Рис.33
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.