Морфо-анатомические особенности дельфинов как водные морские млекопитающие

Общее количество крови в организме китообразных колеблется у разных видов. Так, у обыкновенного дельфина кровь составляет 8-9 % общего веса тела. Исследования показали, что между близкими формами существуют определенные различил в количестве крови в организме, совпадающие с различиями в активности животного: чем более подвижный образ жизни свойствен виду, тем относительно большее количество крови у него (у афалины — 71 мл/кг веса тела, у короткоголового дельфина — 108 мл/кг, у дельфина Далля — 143 мл/кг).

Одной из основных особенностей кровеносной системы китообразных считается высокое содержание мышечного гемоглобина. Как показано для обыкновенного дельфина, по концентрации гемоглобина отдельные группы мышц значительно различаются: в мышцах сердца и головы концентрация гемоглобина минимальная — 1200 мг/%, что все же превышает в несколько раз эти величины для наземных млекопитающих, а в спинных и брюшных мышцах — максимальная (до 3500 мг/%). Оказывается, у дельфинов на долю мышц приходится примерно такое же количество гемоглобина, какое содержится в крови, этим китообразные значительно отличаются от наземных млекопитающих, у которых на долю мышечного гемоглобина приходится 15-25 % всего гемоглобина (Китообразные дальневосточных морей…,1961).

Представляет большой интерес характеристика форменных элементов крови китообразных. По числу эритроцитов все китообразные незначительно отличаются друг от друга и от наземных млекопитающих. Общий объем эритроцитов (гематокрит) у разных видов китообразных колеблется в довольно широких пределах. — от 40 до 57 %, однако значительные колебания этого показателя даже внутри одного вида (у афалины от 40,6 до 52,0 %). Исследователи для китообразных ответили зависимость между величиной содержания гемоглобина в крови и уровнем активности животных.

Вероятно, одной из самых интересных общебиологических особенностей китообразных является выработка глубоких специальных приспособлений — для регуляции кровообращения в условиях постоянного и чрезвычайно резкого изменения внешнего давления.

Скорость погружения дельфина достигает в среднем 100 метров в минуту, тренированная афалина поднималась из глубин со скоростью 143 метра в минуту, следовательно, в течение от одной — двух минут давление крови должно измениться в организме этих дельфинов на десятки атмосфер. Во время ныряния у всех изученных китообразных происходит резкое сокращено числа сердцебиений (брадикардия). Также установлено, что при увеличении тренированности афалин к глубинному погружению скорость наступления и степень развития брадикардии увеличивается на 50-60 %.

Средняя частота пульса у афалин в океанариуме составляет около 100 ударов в минуту (наблюдается размах колебаний от 81 до 137 ударов в минуту). У косатки отмечено сокращение пульса при нырянии вдвое (60 и 30 ударов в минуту). То, что брадикардия представляет собой совершенное приспособление к задержке дыхания, теперь ни у кого из исследователей не вызывает сомнения. Об этом убедительно говорит факт увеличения брадикардии у тренированных пловцов.

Известно, что в процессе задержки дыхания в крови накапливается большое количество молочной кислоты, которая не может в условиях кислородного голодания быть окислена до углекислоты и выведена через легкие из организма. Значит, замедление кровотока в период прекращения дыхания с это — точки зрения возможно и целесообразно. Это замедление кровотока не должно сказываться на деятельности мышц, в которых у китообразных находится огромный запас кислорода в виде специального гемоглобина мышц.

У китообразных из общего количества запасаемого кислорода около половины содержится именно в гемоглобине мышц. Но есть некоторые органы (в первую очередь ЦНС), которые лишены каких-либо запасов кислорода и живут лишь на кислороде, приносимом кровью.

После выныривания период урежения работ сердца сменяется периодом его гиперфункции — чрезвычайно активной работы. Кстати, не последнюю роль в развитии брадикардии играет то обстоятельство, что сердце тоже представляет собой мышцу, для активной работы которой нужно большое количество кислорода; естественно, что при более медленном ритме работы потребление кислорода и сердечной мышцей может быть сокращено.

Обтекаемая, торпедообразная форма тела и перестройка мускулатуры обеспечивают быстрое погружение и подъем на поверхность.

Присутствие в организме только одной порции воздуха, взятой перед погружением в легкие, объясняет отсутствие кессонной болезни при быстром подъеме с большой глубины. Огромное количество гемоглобина в мышцах позволяет депонировать значительное количество кислорода во время пребывания у поверхности моря. Кислород, связанный миоглобином,, очевидно, расходуется только на мышечную работу, это обстоятельство объясняет возможность резкого замедления кровотока (частоты сердцебиении) при погружениях (Супин А.Я., 1978).

Способность гемоглобина связывать кислород у дельфинов выше, чем у наземных млекопитающих. Количество остаточного воздуха в легких китообразных невелико (за одно дыхание обновляется до 90 % всего воздуха легкого у афалины. у морских свиней — до 79 %).

Важные отличия обнаруживаются в распределении запасаемого кислорода в теле китообразных и наземных млекопитающих (Табл. 1).

Таблица 1

Распределение кислорода (в %)

	легкие	кровь	мышцы	другие органы
Человек	34	41	13	12
Дельфин	9	41	41	9

 

Адаптивное значение такого распределения кислорода в организме китообразных чрезвычайно велико: во время длительного перерыва в дыхании насыщенные кислородом мышцы не требуют кислорода крови, и этот кислород, содержащиеся в крови и воздухе легких. может быть полностью направлен в органы, лишенные его запасов, в первую очередь в ткани ЦНС.

Живой, активно передвигающийся в плотной среде организм тратит подавляющую часть энергии на деятельность мышц. Таким образом, кровь, поступающая в рабочие органы, должна нести гораздо большее количество углеводов, необходимое для энергоснабжения. Но откуда берется у дельфинов такое огромное количество углеводов, необходимых для получения энергии в мышцах? Очевидно, немалое значение (а, возможно, и решающее) имеет то обстоятельство, что китообразные при погружении интенсивно питаются. Важное значение имеет точная информация координационных центров нервной системы о необходимости выхода на поверхность. Считается, что у китообразных концентрация углекислого газа не является сигнальным моментом о необходимости подъема.

Давление на любой глубине действует проникающе, и все органы животного должны находиться под давлением и все обменные процессы в мышцах, кишечнике и других органах будут идти при колоссальном давлении.

Ткани тела дельфина, состоящие в основном из жидкости, практически несжимаемы, и потому давление им не страшно. Нестрашно такое большое проникающее давление и для работы системы кровообращения, так. как при любом проникающем давлении сердце будет создавать некоторое избыточное давление, равное обычному артериальному или близкое к нему, что позволяет проталкивать кровь по сосудам.

Зубатые киты — крайне специализированная группа млекопитающих, порвавших с сушей, но сохранивших легочный тип дыхания. Водный образ жизни вызвал у них определенные адаптивные изменения в респираторной системе, так как защита дыхательных путей и легких от попадания воды приобретает для них жизненно важное значение. Исследования, проведенные на одном из представителей черноморской фауны — дельфине афалине, свидетельствуют о наличии определенных изменений в строении трахеи, бронхов и легких, обеспечивающих их адекватное функционирование, в основное они важны при погружении животного на значительную глубину или при большой скорости плаванья. Магистральные воздухоносные пути китообразных по сравнению с наземными млекопитающими обнаруживают существенные адаптивные изменения, оптимально способствующие быстрому обмену воздуха. Кольцеобразные хрящи образуют каркас стенок трахей и бронхов вплоть до самых мелких воздухоносных путей, предохраняющих паренхиму легких от перепадов давления в момент погружения животного. В формировании воздухоносных путей, кроме того, принимает участие пластическая ткань, представленная плотными слоями продольно расположенных эластических волокон, лежащих непосредственно под слизистой.

Обобщая сказанное, необходимо отметить, что так как далекими предкам дельфина афалины и других дельфинов, являлись наземные млекопитающие, осуществившие в древности полный разрыв с сушей, то водный образ жизни не мог не отразиться на строении организма этих удивительных животных.

 

2. Систематика дельфинов

Дельфины, водные млекопитающие подотряда зубатых китов, близкородственные морским свиньям.

 

Рис.4. Виды семейства дельфиновых

Виды семейства дельфиновых (Delphinidae) (рис.4) обитают во всех открытых морях и иногда заходят в устья крупных рек. Представители семейства пресноводных, или речных, дельфинов (Platanistidae) имеют гораздо более ограниченное распространение. Большей частью они населяют внутренние пресные водоемы, хотя некоторые из них могут проникать в солоноватоводные эстуарии и даже в прибрежные зоны морей. Семейство Stenidae включает виды, обитающие в морях, пресных водах либо в обеих этих средах (Колчинская, 1980)

СЕМЕЙСТВО ДЕЛЬФИНОВЫХ

ПОДОТРЯД ЗУБАТЫХ КИТОВ

АФАЛИНЫ (TURSIOPS).

Из видов этого рода самый известный – атлантическая, или просто афалина (T. truncatus), широко распространенная в теплых водах всего мира. Иногда выделяют несколько ее подвидов, которые некоторые ученые считают самостоятельными видами (рис.5).

Рис.5. Дельфин Афалина

ДЕЛЬФИН-БЕЛОБОЧКА

(DELPHINUS DELPHIS)

из рода обыкновенных дельфинов – один из наиболее распространенных в Средиземном море представителей семейства. Это очень красивый дельфин, с черными кругами вокруг глаз и желтыми и серыми отметинами на боках, рисунок которых напоминает букву «Х». Иногда в открытом море можно наблюдать сразу огромное количество этих стройных, ярких животных (Рис.6).

Рис. 6. Процесс рождения детеныша у дельфина-белобочки

Белобочки населяют теплые и умеренные моря всего мира. Их принято разделять на три подвида: один в Атлантическом и, возможно, Индийском океанах, другой – в Тихом и третий – в Черном море. Самостоятельные, хотя и близкородственные формы иногда выделяют для Южной Африки, Японии и Красного моря. Самки белобочек приносят детеныша примерно 3 раза в 4 года и выкармливают его 4–5 мес. Считается, что максимальная продолжительность жизни у этого вида более 20 лет.

КОРОТКОГОЛОВЫЕ ДЕЛЬФИНЫ

(LAGENORHYNCHUS)

Представлены несколькими видами: в зависимости от используемой классификации их число может доходить до шести. Представители этого рода обычно населяют более холодные, чем другие дельфины, воды, а некоторые виды достигают даже паковых льдов. Один из них, тихоокеанский полосатый дельфин (L. obliquidens), регулярно выставляется в нескольких океанариумах и замечателен своей способностью перепрыгивать через высоко подвешенную перекладину. Отличительный признак рода – отчетливая борозда на клюве, однако сам он не такой длинный, как у многих других дельфинов, и не так заметен для случайного наблюдателя. Вследствие этого издалека их можно спутать с морскими свиньями (Иванова Е.И., 1984).

ПРОДЕЛЬФИНЫ

(STENELLA)

Очень разнообразны по окраске, числу зубов и другим особенностям строения. Это самый большой по числу видов род семейства, причем многие из них довольно обычны. Окраска варьирует от светлых пятен на темном фоне до сходной с узором дельфина-белобочки, имеющего темную спину и полосы вокруг головы и на боках на светлом фоне. Некоторые продельфины длинные и стройные, с очень вытянутым рылом, в то время как у других тело более массивное и рыло гораздо короче. Большинство видов живет далеко от берега в тропических и умеренных водах всего мира. Они хорошие пловцы и часто качаются на волнах перед носом кораблей.

Атлантического пятнистого ПРОДЕЛЬФИНА (S. PLAGIODON) и его близкого родственника из восточной части Тихого океана S. GRAFFIMANI иногда показывают в океанариумах. Первый вид – эффектный прыгун, часто перепрыгивающий через голову кормящего его человека. В неволе продельфины питаются рыбой, но в природе их излюбленная пища – кальмары. Полосатый продельфин (S. CAERULEOALBA) в Японии является промысловым видом; иногда он демонстрируется публике.

ГРИНДЫ, ИЛИ ШАРОГОЛОВЫЕ ДЕЛЬФИНЫ (GLOBICEPHALA)

Животные достигают в длину 6,5 м и массы ок. 2 т. Для них характерна огромная подушка на лбу, содержащая вязкий жир. Тело черное с белой отметиной на груди и такой же линией ниже середины брюха. Этот узор, а также светлое «седло» на спине за спинным плавником, типичное для некоторых форм, не всегда отчетливо выражены. Выделяют три вида.

КОСАТКА (ORCINUS ORCA)

Самый крупный и красивый вид дельфинов, отличающийся ярким черно-белым рисунком; их масса – до 8 т. Данный вид населяет все моря, от самых холодных до самых теплых, держась в основном недалеко от берега. Это единственное китообразное, которое кроме рыбы питается водными млекопитающими, морскими черепахами и птицами.

МАЛАЯ, ИЛИ ЧЕРНАЯ, КОСАТКА (PSEUDORCA CRASSIDENS)

Крупными острыми зубами очень похожа на косатку обычную, а размерами и окраской напоминает гринд, отличаясь гораздо более обтекаемой формой тела.

СЕРЫЙ ДЕЛЬФИН (GRAMPUS GRISEUS)

Внешне очень похож на гринду, однако отличается присутствием зубов обычно только на нижней челюсти, глубокой бороздой на лбу и большим количеством шрамов, разбросанных по всему телу. У самцов их особенно много: как считается, в большинстве случаев это следы сражений с сородичами. Отметины настолько характерны, что раньше их принимали за часть естественной пигментации серого дельфина.

К семейству дельфиновых относится много редких или малоизвестных видов.

КАРЛИКОВАЯ КОСАТКА (FERESA ATTENUATA)