Нервная система китов

Ведение

Китообразные – отряд млекопитающих, полностью приспособленных к жизни в воде. В обиходе китами называют всех китообразных, кроме дельфинов и морских свиней. Китообразные являются самыми крупными из известных животных, которые когда-либо обитали на Земле.

Киты (греч. κῆτος — «морское чудовище») — морские млекопитающие  из отряда китообразных, не относящиеся  ни к дельфинам, ни к морским свиньям. Касатки и гринды имеют слово  «кит» в своих неофициальных  названиях, хотя по строгой классификации  они являются дельфинами. В устаревшей классификации под китами подразумевали  гладких китов.

Китообразные, в частности  киты, имеют самые большие размеры  среди животных — синий кит (голубой  кит) во взрослом возрасте достигает  средней длины тела в 25 м (самый  большой 33 м), а массу — 90—120 т. Все  китообразные, включая китов, дельфинов  и морских свиней, являются потомками  сухопутных млекопитающих отряда парнокопытных. Более того, по этим данным бегемоты являются одними из ближайших живых родственников китов; они произошли от общего предка, жившего примерно 54 миллиона лет назад. Киты перешли к водному образу жизни приблизительно 50 миллионов лет назад.

 Китообразные делятся  на три подотряда:

• Усатые киты – отличающиеся усами, фильтрообразной структурой, расположенной на верхней челюсти, состоящей в основном из кератина. Ус применяется для фильтрации планктона из воды. Усатые являются наиболее крупным подотрядом китов.
• Зубатые киты – обладают зубами и охотятся на рыб и кальмаров. Замечательной способностью этой группы является возможность ощущать их окружающую среду при помощи эхолокации. К зубатым относятся дельфины и морские свиньи.
• Древние киты — в настоящее время полностью вымершая группа.

Усатые киты – подотряд китообразных. На верхней челюсти развиваются от 360 до 800 длинных (от 20 до 450 см) роговых пластинок, называемых «китовым усом», расположенных поперёк дёсен с интервалами 0,3—1,2 см одна за другой. Внутренний край и вершина каждой пластины расщеплены на тонкие и длинные щетинки, образующие подобие густого сита, или фильтра, отцеживающего из воды планктонных моллюсков, ракообразных и мелких рыб. На рыле имеются одиночные волоски — вибриссы — служащие для осязания. Ноздри парные. 10 видов: гренландский кит, южный, карликовый, серый, горбатый, синий, финвал, сейвал, малый полосатик, полосатик Брайда.

Зубатые киты – один из двух современных подотрядов китообразных. В отличие от усатых китов на их челюстях имеются зубы. Зубатые киты являются плотоядными животными и питаются преимущественно рыбой, головоногими и в некоторых случаях морскими млекопитающими.

К отряду китообразные принадлежат высокоспециализированные млекопитающие, приспособившиеся к постоянной жизни в воде. Внешне напоминают рыб, но отличаются от последних наличием теплокровности, лёгочного дыхания (отсутствие жабр), наличием остатков волосяного покрова, внутриутробным развитием плода и молочным вскармливанием детёнышей, строением кожи (отсутствие чешуи), строением глаз и другими признаками, объединяющими их с остальными млекопитающими.

Распространены китообразные во всех океанах и в некоторых  морях. Имеются холодолюбивые виды, живущие в полярных и субполярных  водах (белухи, нарвалы, гренландские киты), теплолюбивые (полосатик Брайда), тропические  и субтропические (многие дельфины, карликовые кашалоты) и виды с широким  ареалом, включая космополитичные (полосатики, кашалоты, касатки). Встречаются как  возле побережий, так и в открытом море. Представители некоторых видов  способны подниматься вверх по рекам  или постоянно жить в реках.

Большинство видов — стадные  животные; держатся группами от нескольких сотен до тысяч голов. Питание, как правило, специализированное; среди китов встречаются планктофаги, теутофаги, ихтиофаги и сапрофаги. Касатки — единственные китообразные, регулярно поедающие не только рыб и беспозвоночных, но и теплокровных животных (птиц, тюленей, др. китов). Некоторые виды плавают очень быстро (касатки, многие дельфины), другие относительно медлительны. Большинство китов держатся в поверхностных водах; некоторые могут нырять на значительную глубину (кашалот). В результате приспособления к сезонным условиям питания и размножения китообразные образовали несколько биологических групп. Для одних видов характерны строго регулярные сезонные миграции в пределах северного или южного полушария: на зиму они плывут в низкие широты для родов, а на лето — в умеренные и высокие для нагула жира (почти все усатые киты, часть клюворылых и кашалоты). Другие также совершают миграции на значительные расстояния, но менее регулярно и с нарушениями сезонных сроков (малые касатки, гринды, сейвалы, нарвалы). Третьи перешли к сравнительно оседлому образу жизни, совершая кочевки в пределах небольшой акватории (афалины, речные дельфины, серые дельфины и др.). Миграции китообразные совершают в пределах знакомых областей, придерживаясь определённых путей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Нервная система  китов

Строение мозга китообразных подтверждает мнение о том, что киты являются наиболее атипичными и специализированными представителями млекопитающих.

Для всех видов дельфинов  показано, что они для ориентировки пользуются принципом эхолокации посредством ультразвукового сонара. Соответственно этим наблюдениям в их мозге выделяются сильно развитые слуховые нервы, трапециевидное тело, медиальное коленчатое тело. Все эти образования являются центральными образованиям слухового анализатора. Уже макроскопически заметные количественные различия отдельных отрезков акустической системы у разных видов китов, по видимому, связаны с установленными биоакустическими различиями сонограмм.

Головной мозг относительно маленький, шаровидно - сдавленной формы, с хорошо развитыми извилинами на больших полушариях. Обонятельные доли недоразвиты или отсутствуют. Орган обоняния редуцирован. Слабо развит орган вкуса, сравнительно хорошо — органы осязания и зрения. Роговица глаза плоская, склера утолщенная, хрусталик шаровидный, с высокой преломляющей способностью. Слезные железы и слезные каналы отсутствуют. Из органов чувств лучше всего развит орган слуха. Ушные раковины редуцированы. Наружный слуховой проход очень узкий, у многих слепой или наглухо закрыт ушной пробкой, состоящей из переродившихся клеток эпителия и жировых включений (усатые киты). Ушная пробка своей проксимальной частью примыкает к слепому концу перепончатого выроста, напоминающего палец перчатки. Другой — открытый — конец перепончатого выроста связан с барабанной перепонкой, напоминающей сложенный зонтик.

Относительному весу мозжечка речные дельфины выделяются среди остальных зубатых китов - 6,7-11,8% общего веса мозга; у остальных - 15-19%.

Нервная система китообразных высоко развита и позволяет им свободно ориентироваться в толще воды. Органы чувств при водном образе жизни сильно изменились: одни, утратив биологическое значение, редуцировались (органы обоняния), другие, напротив, достигли большого совершенства (орган слуха). В условиях постоянного промывания ротовой полости водой орган вкуса развит относительно слабо; недостаточно развитой избирательной способностью объясняются находки инородных тел в желудках китообразных, особенно тех, которые питаются придонными организмами. Осязание развито хорошо. Через кожные рецепторы при выныривании ощущается смена среды, являющаяся безусловным раздражителем для дыхательного акта (рефлекс выныривания). Усатым китам волоски на морде помогают ориентироваться в густоте скоплений зоопланктона.

Китообразные видят не только в воде, но и на воздухе; там  и тут дальность видимости  ограничивается расстоянием лишь в  десятки метров. Слух у них очень  тонкий, воспринимает колебания от 150 до 170 000 герц. Соответственно острому слуху эти животные способны издавать звуки в пределах воспринимаемых ими частот. К 1961 г. уже были записаны фонограммы 12 видов китообразных. Механизм звучания связан с вибрирующими частями носового канала — резонирующими воздушными мешками и пневматическими синусами слуховой области. Воздушные мешки зубатых китов могут сразу издавать звуки нескольких классов, например и свист, и щелканье. Сделанный щелчок возбуждает в системе воздушных синусов и мешков резонирующие высокие частоты. А так как мешки, сокращая мышцы, способны изменять размер и форму, то частоты свиста и щелканий меняются (частотные модуляции). Отсюда — многообразие звуков. Возможно, в звучании повинны и мелкие складки слизистой гортани.

Зубатые киты пользуются эхолокацией для звуковой ориентации. Дельфины испускают в воде ультразвуковые сигналы двух типов:

1) продолжительные (от 1 до 5 сек.) импульсы с меняющейся частотой (свистки разной высоты от 7000 до 20 000 Гц).

2) короткие серии-импульсы (от 5 до более 100 в секунду) варьирующей продолжительности на очень высокой частоте— от 20000 до 170000 Гц (эти серии напоминают щелканье, треск или скрип дверных петель).

 Первый, реже наблюдаемый  тип служит для общей ориентировки  в окружающей среде (чтобы избегать  столкновения с берегом, льдами, кораблями и т.д.), а второй, чаще используемый тип — для «гидроакустического ощупывания» окружающих (особенно незнакомых) объектов и пищи. На скоплениях корма китообразные быстро собираются в крупные стада; этому способствуют звуковая ориентация и эхолокация — основные средства  разыскивания пищи с дальних, расстояний.

Ультразвуки особенно полезны китообразному при эхолокации, так как они не сбиваются посторонним шумом и многочисленными в воде звуками низких частот. Приближение объекта при эхолокации узнается «по уменьшению времени возвращения эха от многих сотен последовательных импульсов». Способность к гидролокации у прибрежных видов, чаще соприкасающихся с дном, развита лучше, чем у пелагических, а у зубатых китов (в связи с поштучным ловом добычи) — выше, чем у усатых китов, издающих лишь «низкие стоны» (менее 1000 циклов в сек.), но не щелканье и скрипыю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Спят ли киты?

Британские ученые дали ответ  на ставивший в тупик мировую  науку в течение десятилетий  вопрос о том, когда и сколько  спят киты.

Научная группа из шотландского университета Сент-Эндрюс пришла к  выводу, что киты спят в течение  короткого периода быстрого погружения в воду. Таким образом, они "набирают" по 10-15 минут сна в течение нескольких часов. Как сообщает ИТАР-ТАСС, ранее  ученые не могли установить, каким  образом спят киты, которые постоянно  находятся в движении.

Спят ли киты, когда, как  и насколько глубоко, утрачивают ли при этом свою чуткость и сознание, пробуждаются ли при каждом дыхательном акте?

Наблюдения в море над  спящими китообразными очень  редки и отрывочны. На основе этих наблюдений создавались противоречивые гипотезы. Например, одни полагали, что  китообразные вообще не спят, другие считали, что спят только на поверхности воды, а третьи утверждали, что сон бывает лишь под водой.

В настоящее время кое-что  начинает проясняться в результате наблюдений и экспериментов в  океанариях, согласующихся с представлением, что сон – это особым образом  организованная деятельность мозга.

Ночное поведение афалины, по наблюдениям В. Ф. Флейнигена, состоит  из периодов ясного бодрствования, стереотипического  плавания по кругу с коротким (на 20-30 с) закрыванием глаз и неподвижного зависания с признаками сна.

Спит дельфин на поверхности  или близ поверхности воды (на глубине  не более полуметра), с опущенным  вниз расслабленным хвостовым стеблем. Через каждые 0,5-2 мин слабый удар хвоста медленно доставляет дельфина к поверхности (поскольку за время  дыхательной паузы он успевает чуть погрузиться) и тут же, в силу рефлекса выныривания, происходит дыхательный  акт. Оба глаза, а иногда только один, бывают закрытыми. Аналогичным образом  спят у поверхности и другие виды китообразных, различны лишь продолжительность  и глубина опускания между актами дыхания. Некоторые дельфины в неволе спят семьями, касаясь грудными плавниками друг друга. Детеныш дремлет возле хвостового стебля или спинного плавника матери, и оба они поднимаются для дыхания одновременно. Частота дыхания во время сна более или менее равномерна, но в 2-3 раза реже, чем у бодрствующих особей.

Это сон приповерхностный, пассивный. В 1967 г. биолог США Дж. Маккормик  описал у афалины и короткоголового  дельфина другой тип сна – придонный, активный: дельфин погружается на дно бассейна, где выдерживает  удлиненную дыхательную паузу (у  афалины около 4 мин), затем поднимается  на поверхность, быстро дышит несколько  раз (афалина до 10-20 раз) и снова  надолго опускается ко дну.

Таким образом, у спящих дельфинов  могут быть две фазы сна:

1) глубокий (приповерхностный) сон, при котором исчезает реакция  на изменение обстановки, пропадает  брадикардия (не замечается урежения  пульса во время дыхательных  пауз) и смыкаются веки; синхронные  движения хвостового плавника, совпадающие  с дыхательным актом, удерживают  животное на поверхности воды;

2) легкий (придонный) сон  – в виде дремоты, с одним  или обоими открытыми глазами;  животные долго лежат у дна,  а вынырнув, совершают несколько  дыхательных актов и снова  залегают на дне. Физиолог США  Сэм Риджуэй наблюдал придонный  сон в условиях недостаточной  солености воды. Но, видимо, он бывает  также при низкой (отрицательной)  температуре воздуха и охлажденной  поверхности воды, как в описанном  выше случае с афалинами Милкой  и Андреем во время зимовки  в бассейне.

Тот факт, что дельфины иногда спят с одним закрытым глазом, дал  повод нейрофизиологу США Джону  Лилли предположить, что во время  сна у китообразных спит лишь одно полушарие, а другое бодрствует.