Глава

8

Покорители
морских глубин

В настоящее время свободно ныряющий человек опускается лишь в самые верхние слои моря. Ловцы губок, искатели жемчуга и кораллов в Австралии, Японии и других странах ныряют на 40 — 50 м и находятся под водой до 4 минут.
На глубину 60 м у Багамских островов нырнул, пробыв под водой 2 минуты, француз Жак Майоль. Он установил мировой рекорд погружения без акваланга. Но это ничтожно мало в сравнении с океанской бездной. Человек завоевывает каждый метр морской толщи ценой огромных усилий.
Гораздо большего в этом достигли морские млекопитающие, которых природа тренировала миллионы лет во время их питания на глубинах, и они стали непревзойденными ныряльщиками.
Как же природа решила проблему глубинного погружения у морских млекопитающих?
Из ластоногих глубже всех ныряет антарктический тюлень Уэдделла. Англичанин доктор Геральд Куйман прикреплял к телу этого тюленя манометр и из 380 ныряний зарегистрировал одно погружение в проливе Мак-Мёрдо на глубину 600 м. Максимальная скорость погружения при этом оказалась 104 м/мин.
Все китообразные — отличные пловцы. Но способности к нырянию у них весьма различны. Усатые киты, питающиеся близ поверхности, обычно глубоко не ныряют (не более чем на 100 м) и только раненные гарпуном опускаются до 350 — 500 м.
Не глубоко, но очень легко ныряют дельфины, питающиеся пелагическими видами рыб. Исследователь США Кеннет Норрис на Гавайских островах обучил морщинистозубого дельфина по кличке Поно нырять по сигналу 50 раз за 105 минут на глубину до 30 м. На подъем с такой глубины дельфин затрачивал лишь 18 секунд, тогда как водолазу в мягком скафандре потребовалось бы для этого не менее 10 часов, если он пробыл на такой глубине 10 минут.
Значительно глубже ныряют особи видов дельфинов, потребляющие придонную пищу. Обученная афалина, к которой прикреплялись манометр, особый звуковой сигнализатор и датчик глубин, в опытах С. Риджуэя в 1966 году ныряла до 170 м. При этом максимальная скорость погружения у нее достигала 143 м/мин.
В более поздних экспериментах, проведенных центром подводных исследований США в Пойнт-Магу, афалина, обученная нырять по команде, опустилась на глубину 300 м. Это точно зарегистрировал прибор (плунжер). На той же глубине удалось сделать и фотоснимок животного. Судя по характеру пищи, афалина в Гвинейском заливе может нырять на 400 — 500 м, как это утверждает французский биолог П. Ранкурель.
Из китообразных бесспорное место рекордсмена-ныряльщика занимает кашалот, способный задерживать дыхание до полутора часов (рис. 31, 32). Между прочим, экспедиция Ж. И. Кусто в Индийском океане с судна «Калипсо» установила вполне добродушное отношение этих исполинов к людям: аквалангисты и кинооператоры, забрасываемые на вспомогательных шлюпках в стадо кашалотов, бесстрашно прыгали в воду, забирались китам на спину, хватали их за плавники, метили и фотографировали животных.
Записи американских ученых Р. Баккуса и В. Шевилла, проведенные с помощью эхолота, показали свободное погружение кашалотов в одном случае на 520, а в другом — на 310 м.
Американский геолог Брус Хизен специально изучал повреждения глубоководных телеграфных кабелей, причиненные кашалотами. Четырнадцать раз из глубин вместе с кабелем извлекали запутавшихся в нем кашалотов. Чаще всего смертельные петли обвивали хвост и длинную нижнюю челюсть задохнувшихся китов. Пять из них погибли на глубине в 1 км (от 910 до 1128 м), семь — под столбом воды от 120 до 855 м и два — на неустановленной глубине.

Рис. 31 Кашалот, отдыхающий на поверхности моря (аэрофотоснимок М. Нисиваки).

Некоторые исследователи (доктор А. В. Яблоков) считают, что кашалоты могут погружаться на 2,2 км. В 1970 году американские ученые методом триангуляции (т. е. методом засечки локационных щелчков ныряющих кашалотов, произведенной из трех разных пунктов на поверхности моря) определили максимальную глубину погружения этих китов в 2,5 км! Кабели, эхолоты и метод триангуляции засвидетельствовали, что кашалот ныряет в царство вечной тьмы. Такие же способности имеют и клюворылые киты (рис. 33): они тоже остаются под водой более часа, питаются крупными глубоководными головоногими моллюсками¹ и снабжены спермацетовым органом.

1 Уже не раз на наших китобойных судах в Антарктике обнаруживали в желудках кашалотов гигантских кальмаров из рода архитеутис (рис. 34), а в 1971 году китобойная матка «Юрий Долгорукий» привезла для музея кальмара, у которого длина туловища была 1,5 м, а щупалец — 10,0 м. Специалисты, например И. И. Акимушкин, утверждают, что охотничий горизонт кашалота, судя но этим находкам, лежит на глубине 1 — 1,5 км.

Невольно возникают вопросы — какими приспособлениями обладают эти удивительные водолазы? В чем заключаются секреты их продолжительного ныряния? Что позволяет некоторым китообразным погружаться на чудовищную глубину и выдерживать колоссальное давление в 100 — 200 атмосфер?
Такие необычайные способности морских млекопитающих определяются многими их морфологическими, фенологическими и экологическими приспособлениями.
Само по себе увеличивающееся давление при погружении, видимо, не опасно для тканей китообразных, поскольку их тело на 2/3 состоит из воды, а вода практически несжимаема. Поэтому тело ныряющего кита почти не деформируется, и его выносливость к большому давлению объясняется уравновешиванием давления внутри тела кита (в полости, органах и тканях) с внешним гидростатическим давлением.
Первостепенное значение при этом имеют следующие физиологические приспособления.

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.

Рис. 34

Гигантский кальмар архитеутис (9,5 м длиной), добытый флотилией «Советская Россия» из желудка кашалота в Индийском океане. Фото Ю. А. Михалева.

Способ действия этой сети точно не установлен, но полагают, что она может быстро наполняться кровью и опорожняться, регулируя кровяное давление во время погружения и выныривания, когда резко меняется внешнее давление среды.
Исследователи из штата Флориды Юджин Нейгел с сотрудниками, изучая под лучами Рентгена кровообращение мозга у анестезированной афалины, установили, что чудесная сеть гасит толчки крови, вызванные сокращением сердца, и подает в мозг кровь равномерным потоком под постоянным давлением. Погашение пульса обусловлено быстрым вбиранием большого количества крови в венозную часть чудесной сети и быстрого ее опорожнения за счет мускулистых стенок мелких артерий.
Среди морских млекопитающих чудесная сеть сильнее всего выражена у кашалотов и полностью отсутствует у самых плохих ныряльщиков — сирен.
Все перечисленные приспособления определяют легкость и продолжительность ныряния китообразных, что долго оставалось загадкой для науки.
Одной из причин, мешающих водолазу опускаться на глубины, является кессонная болезнь. Как известно, с погружением на каждые 10 м давление воды возрастает на одну атмосферу и уже на глубине, например 100 метров, оно будет составлять 11 атмосфер. Чтобы уравновесить такое давление, водолазу нужно подавать воздух по шлангу под напором, соответствующим глубине погружения. На большей глубине водолаз вдыхает больше воздуха и по весу. При увеличении давления растворимость воздуха в крови возрастает, и мало-помалу газом насыщаются все ткани тела. Поэтому быстрый подъем водолаза с глубины может оказаться для него смертельным, так как с падением давления пузырьки азота выделяются в кровь и могут закупорить кровеносные сосуды. Вот почему водолаза поднимают с длительными остановками в декомпрессионных камерах.
Киты и дельфины не подвергаются кессонной болезни даже при стремительном подъеме с глубин в сотни метров. Разгадка проста: все китообразные, совершив один-три дыхательных акта (дельфины) или целую серию таковых (киты), погружаются в отличие от водолазов всегда только с одной порцией воздуха, притом воздуха нормального давления. Поэтому азот попадает в их кровь в небольшом и вполне безопасном количестве.
При известных условиях время, необходимое водолазам для декомпрессии, можно сократить. Уже в годы Отечественной войны водолазов поднимали с глубины 180 м за 3/4 часа вместо 7 часов. Дело в том, что для дыхания им подавали вместо воздуха газовую смесь гелия с кислородом. Гелий, как и азот, тоже нейтральный газ, но он попадает в кровь быстрее, меньше растворяется в ней и скорее исчезает из нее. Поэтому такая смесь более безопасна для человека.
Вскоре выявился иной путь покорения морских глубин: замена тяжеловесного снаряжения водолаза более легким. В 1943 году французский гидробиолог Жак Ив Кусто дал миру акваланг, или подводные легкие. Этот аппарат позволяет любому тренированному пловцу погружаться на глубину 40 — 50 м. Позже этот отважный исследователь сам опускался с аквалангом на 100 и 140 м. Ныне, при дыхании смесью кислорода и гелия, глубина ныряния человека с аквалангом в мягком скафандре увеличилась до 330 м.
Чтобы использовать несметные богатства водной толщи и недр, скрытых морем, по инициативе Жака Ива Кусто начато изучение глубин океана с помощью подводных поселений.
В сентябре 1962 года в Средиземном море близ Марселя был установлен на глубине 11 м первый подводный дом «Преконтинент-I», в котором два акванавта жили в течение недели. Они доказали возможность продолжительного существования человека под водой. Через год на глубине 27 м в Красном море на жестком дне кораллового рифа Шааб-Руми была установлена стальная пятилучевая «морская звезда», состоящая из пяти комнат, и недалеко от нее два дома иной конструкции: один в виде цилиндра, другой — грибовидной формы. Группа людей пробыла в этой «подводной деревне» «Преконтинент-II» целый месяц. В сентябре-октябре 1965 года шесть акванавтов (в их числе сын Жака Кусто — Филипп) три недели вели исследования в шаре-лаборатории «Преконтинент-III» (диаметром 5,7 м), установленном в Средиземном море близ мыса Ферра на глубине 110 — 130 м. Они дышали газовой смесью гелия (98%) и кислорода (2%) при давлении в 11 атмосфер, выплывали с аквалангами из своего шара для проведения опытов и наблюдений.
Эксперимент французских ученых («Преконтинент-II») повторили американские исследователи, организовавшие подводные морские лаборатории в 1964 году «Силэб-I» (близ Бермудских островов на глубине 60 м) и в 1965 году «Силэб-II» (в Калифорнии близ местечка Ла-Холья, на глубине 64 м). В первой работали 4 человека 11 дней, а во второй — 28 человек; их разделили на три группы, которые жили под водой по 15 суток каждая. Руководитель экспедиции «Силэб-I» и «Силэб-II» Джордж Бонд полагает, что человек в будущем сможет организовать лабораторию на глубине в 700 — 1000 м. Почти одновременно с работой «Силэб-II» на глубину 130 м была опущена на двое суток «палатка» ученого Эдвина Линка с двумя акванавтами — американцем Джоном Линдбергом и бельгийцем Робером Стенуи. На еще большей глубине (150 м) было поселение «Преконтинент-IV» в 1967 году в Аденском заливе. В перспективе лежит штурм глубины более 400 м!
С помощью специальных камер люди уже побывали на самых больших глубинах Мирового океана: 23 января 1963 года швейцарский пилот Жак Пикар и наблюдатель Дон Уолш в батискафе «Триест» достигли дна тихоокеанской котловины Челленджер в Марианской впадине. Спускались они на глубину 10 910 м 5 часов, а поднимались 3,5 часа, и 20 минут провели на дне. Здесь на металлическую гондолу давило 200 000 т воды.
Сейчас стоит очень важная задача — расширить возможности подводного плавания человека без специального снаряжения, в частности, без громоздкого акваланга. Проблема эта очень сложная, и успех будет определяться тем, удастся ли в организме ныряльщика создать условия, свойственные морским млекопитающим. Подобную задачу можно решить лишь путем тщательного изучения физиологических изменений и адаптации в организме ныряльщика, познания физиологии китообразных, в первую очередь их дыхания и кровообращения. Перспективными в этом, вероятно, были бы поиски такой газовой смеси для дыхания, которая практически не растворялась бы в крови и устраняла бы вскипание газа в кровеносных сосудах.
Возможно, в решении проблемы свободного погружения человека без специального снаряжения помогут, тончайшие, пропускающие кислород в воде избирательные кремнийорганические пленки, подобные тем, какие испытывал на хомяках инженер из США Уолтер Рабб. Эта пленка не пропускает воду, но проницаема для газов, в первую очередь для кислорода и углекислого газа. Она может выполнять ту же роль, что и жабры рыб: свободно впускать кислород из области высокого парциального давления в область низкого и в обратном направлении пропускать углекислоту. В США ученые заняты идеей создания искусственных жабр в виде портативного аппарата, который будет подавать кислород в кровь ныряльщика без помощи легких. Шланги такого аппарата должны подключаться к аорте с помощью операции. Если удастся заполнять легкие какой-либо стерильной пластической массой, то человек с помощью искусственных жабр, по мнению Жака Ива Кусто, сможет погружаться на двухкилометровую глубину. Опыты на собаках, в легкие которых нагнетали воду, насыщенную кислородом, а потом удаляли ее, показали, что легочное дыхание после подобных манипуляций может быть восстановлено у некоторых наземных млекопитающих без пагубных последствий.

---

Содержание

Глава 1. Нашествие сенсаций 8
Глава 2. «Помощники» и друзья человека в море 12
Глава 3. С суши в воду 18
Глава 4. Человек и дельфины 34
Глава 5. Поведение узников 46
Глава 6. «Тираны» китов — любимцы зрителей 62
Глава 7. Скороходы морей 70
Глава 8. Покорители морских глубин 84
Глава 9. Судьба анализаторов 94
Глава 10. «Акустические глаза» дельфинов 110
Глава 11. Поющие киты и «морские попугаи» 122
Глава 12. Обладают ли дельфины речью? 140
Глава 13. Мышление дельфинов конкретно, а действия трафаретны 148
Глава 14. Рефлексы выныривания и инстинкт сохранения вида 152
Глава 15. Сознательно ли дельфины спасают людей 160
Глава 16. «Самоубийства» среди китообразных или жертвы инстинкта 164
Глава 17. Странные попутчики или бездумные лоцманы 172
Глава 18. Дельфины и наука 176
Глава 19. Сигналы дальнего действия и звуковые маяки в океане 184
Глава 20. «Звезды моря» служат человеку 188
Глава 21. Будущее дельфинов 198

Приложение

Систематический список видов отряда китообразных 202
Алфавитный список видов китообразных 205