Бурный научно-технический прогресс в наше время сопровождается возникновением новых наук на стыке различных областей знания. К новой науке, возникшей в смежных областях знаний, относится бионика. Ее цель — использовать в технике принципы строения биологических систем и процессов, совершающихся в организмах. Данные биологии привлекаются для решения инженерных задач и создания новых технических устройств. Поскольку заимствования из области биологии для целей техники могут относиться к самым различным группам живой природы, возможность применения бионики чрезвычайно широка.
В живой природе существует около 1,5 млн. разных видов животных. Все они удивительно хорошо приспособлены к окружающим условиям среды. Такая приспособленность — результат естественного отбора, то есть выживания наиболее приспособленных и гибели неприспособленных. Отбор в природе отрабатывает до мельчайших деталей любой признак всякого вида. Тонкость и совершенство приспособлений объясняются длительным и непрекращающимся действием отбора, шлифующим признаки, наиболее соответствующие условиям жизни в данной среде. Эта общая закономерность в живой природе наблюдается и у водных животных. Для них важное преимущество в борьбе за существование дает быстрота передвижения. «Мудрые достижения» живой природы в этой области накапливались шаг за шагом многие тысячелетия, и в интересах человека заимствовать те из них, которые обеспечивают высокую скорость передвижения. Внимательное исследование таких приспособлений у быстроплавающих водных животных может подсказать ценные мысли для повышения скорости судов без увеличения мощности основных механизмов. С этой точки зрения более всего достойны изучения китообразные: они способны стремительно двигаться как в одиночку, так и целыми стадами. Многие из них легко догоняют рыб, которыми питаются.
Основной орган передвижения китообразных — сжатый с боков хвостовой стебель, на заднем конце которого прикреплены в горизонтальной плоскости треугольные хвостовые лопасти. Хвостовой стебель совершает удары в вертикальной плоскости (вверх — вниз), а лопасти принимают разные углы наклона к продольной оси стебля: когда стебель идет вниз, лопасти наклоняются вверх, и наоборот. Частота и размах ударов хвостового стебля и степень наклона хвостовых лопастей влияют на быстроту плавания. Дельфин длиной 210 см, плывший со скоростью 33,3 км в час, ударял хвостом 34 раза за 10 секунд, а при 25 ударах скорость сбавлялась до 16,7 км в час. Белокрылые морские свиньи, ударяя хвостом 23 раза за 10 секунд, шли со скоростью около 13 км в час. Вращательных или полувращательных движений при плавании хвостовой стебель китообразных не производит.
О высоких локомоционных свойствах китообразных, способствующих быстроте плавания, свидетельствуют также высокие прыжки над поверхностью воды, неутомимость при миграциях, простирающихся на тысячи километров, случаи далеких перемещений китов с отрезанными хвостовыми лопастями и, наконец, явление «оседлывания» волны.
Непосредственные данные о быстроте хода свободно передвигающихся китообразных накапливались во время дельфинобойного и китобойного промыслов — при погоне за добычей, а также в результате наблюдений за резвящимися дельфинами и особенно за китообразными, преследующими суда. Замечательная привычка этих животных следовать вместе с судами позволяет точно определять скорость этих животных.
Американское судно «Монтерей», делавшее 36 — 39 км в час, специально собирало сведения о скорости движения зубатых китов. На этом судне наблюдали, как косатка — лучший скороход среди китообразных — двигалась в течение 20 мин. с переменной скоростью от 38 до 55 км в час, а стада обыкновенных дельфинов в 200 — 500 голов мчались в течение 8 — 25 мин., делая 26 — 33 км в час. Советские исследователи Шулейкин, Лукьянова и Стась еще в 1937 г. установили, что скорость этих дельфинов 36 км в час. Но, кажется, они могут двигаться столь же стремительно, как и косатки; вот почему в желудках хищников еще не обнаружено остатков обыкновенных дельфинов.
По расчетам американских биологов Норриса и Прескотта гринды в большом танке Калифорнийского океанариума при движении по кругу развивали максимальную скорость до 40 — 48 км в час.
Из усатых китов наиболее быстроходны полосатики: китобоями установлено, что после неудачного выстрела из гарпунной пушки легко раненные сейвалы дают рывок со скоростью почти 55 км, а финвалы до 50 км в час.
Значительную скорость китообразные сохраняют даже при большой искусственной нагрузке: например, в тех случаях, когда загарпуненные киты тянут за собой китобойное судно или оборванный трос, либо «запряженные» дельфины буксируют лодки.
В нашей китобойной практике 1934 г., когда техника убоя еще не была совершенной, взрослая самка финвала длиной 19,5 м оборвала трос и с обрывком каната в 50 м уходила от преследователей со скоростью 26 км в час в течение более часа. Позже ее добили вторым гарпуном. В другой раз раненый взрослый финвал, выбрав 1125 м троса, все же натягивал его даже при самом полном поступательном ходе судна, делая 25 км в час. Раненые финвалы неоднократно буксировали китобойные суда водоизмещением по 260 т — «Авангард», «Трудфронт» и «Энтузиаст» — со скоростью 3 — 5 км в час даже при обратном малом ходе машины, имевшей мощность 890 лошадиных сил. В старой литературе описан случай, как финвал, зацепившись челюстью за якорь, сорвал с рейда шхуну и буксировал ее со скоростью 22 км в час.
Аналогичные факты имеются и для мелких китообразных. Мне пришлось быть очевидцем, как взрослый дельфин-белобочка длиной 170 см, «запряженный» в фелюгу, в которой сидело шесть рыбаков, протащил этот груз от Новых до Старых Гагр со скоростью пешехода. Пятнистый продельфин в Мексиканском заливе двигался близ носа судна со скоростью 18,5 км в час, несмотря на поместившуюся у него на спине рыбу-прилипало 50 см длиной.
Китообразные способны совершать очень высокие прыжки, возможные только при большой скорости. Афалины и дельфины-белобочки выбрасываются на высоту до 4 — 5 м. Афалины могут полностью выскакивать из воды даже возле самого берега над глубиной лишь в 2 — 3 м или в искусственных бассейнах с диаметром не более 20 — 25 м. Высокие прыжки дельфинов и полное выпрыгивание их из воды даже в узких пространствах подтверждают не только быстроходность этих животных, но и эффективность движения, которая кажется непропорциональной их мускульной силе.
Легкость и быстрота движения позволяют китообразным ежегодно совершать сезонные миграции на расстояние в тысячи километров между холодными (иногда полярными) и теплыми (субтропическими) водами. О высокой эффективности движения свидетельствует случай добычи на миграционных путях серого кита с полностью отрезанными в прошлом обеими хвостовыми лопастями. Этот кит мог двигаться лишь с помощью ударов хвостового стебля, совершаемых не в обычном спинно-брюшном направлении, а в боковом, как у рыб. При поступательном движении кит поворачивался на бок и ударял сжатым с боков хвостовым стеблем вправо — влево (т. е. вверх — вниз), а перед самым выныриванием, чтобы совершить дыхательный акт, поворачивался спиной (дыхалом) вверх. Несмотря на это, кит без обеих хвостовых лопастей, как уверяет Гилмор, проплыл расстояние в 6 300 км за 70 — 79 дней.
Какими приспособлениями обеспечивается и чем объясняется высокая скорость передвижения китообразных?
Еще в 1936 г. американский исследователь Джэмс Грэй обратил внимание на явление, впоследствии названное «парадоксом Грэя»: дельфины каким-то способом уменьшают турбулентность (завихрения) при движении в воде и развивают такую высокую скорость, которая явно не соответствует их мускульной силе. Заметив, что поток воды вблизи хвоста плывущего дельфина движется относительно окружающих слоев воды назад, Грэй предположил, что уменьшает турбулентность задняя часть тела дельфина. Гидродинамические свойства этого животного оказались гораздо более совершенными, чем в конструкциях любой торпеды или подводной лодки, созданной человеком.
Этой проблемой вскоре заинтересовались зарубежные конструкторы подводных лодок и скоростных самолетов. Особое значение имел экспериментально установленный факт: точно воспроизведенная по весу и форме жесткая модель дельфина, которой сообщалась равная тяга, продвигалась в воде гораздо медленнее, чем живой дельфин. Немецкий ученый М. О. Крамер в 1960 г. показал, что сопротивление воды, испытываемое дельфином при движении, в 10 раз меньше, чем сопротивление при движении модели такого же размера с обычной обшивкой. Очевидно, быстроходность китообразных обеспечивается не одной лишь формой тела и сильной мускулатурой хвоста, но и кожей.
Какие же у них имеются приспособления в коже, связанные с высокой скоростью передвижения? Это — специфическая структура кожного покрова с его гидрофобными, антитурбулентными и демпферными (гасящими) свойствами и двигательный механизм кожи, сбивающий вихревые потоки вокруг быстро перемещающегося тела.
При движении в воде всякое тело испытывает сопротивление. Сила сопротивления связана со строением потока около тела. У хорошо обтекаемых тел можно различать три области, располагающиеся по потоку от начала тела. Вначале обтекание происходит так, что в пограничном слое вблизи тела течение ламинарное, т. е. без всяких завихрений, и сила трения минимальная. Затем на некотором расстоянии нарушается ламинарное течение и пограничный слой становится турбулентным. В нем возникают вихри, и сопротивление на этом участке резко возрастает. Далее, уже ближе к хвосту, может произойти срыв обтекания с образованием еще больших вихрей. В случае плохо обтекаемого тела, как, например, около кормы лодки, возникает разрежение, также приводящее к значительному росту сопротивления.
При конструировании обтекаемого тела основная задача состоит в предотвращении перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный и в первую очередь в предотвращении срыва при обтекании. Турбулизация пограничного слоя всегда связана с первоначальным возникновением колебаний в этом слое, поэтому дополнительное затухание, вносимое гибкими демпферными стенками (кожей), будет задерживать возникновение вихревого потока в пограничном слое.
Несмачиваемая (гидрофобная) кожа и эластично-упругие демпферные структуры кожи, которые уменьшают вихревые потоки вокруг быстро движущегося тела, предотвращают переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный и резко уменьшают трение.
Несмачиваемость китообразных связана с качеством материала кожи. На промысле можно видеть, как дельфины, вытаскиваемые из воды, моментально становятся сухими, а на убитых китах, лежащих за бортом и омываемых волнами, не остается никаких капель и следов влаги, так как жидкость мгновенно скатывается с частей тела, когда они выставляются из воды.
По представлению физико-химика А. А. Глаголевой и инженера З. М. Афонина гидрофобное тело при движении в воде как бы катится на шарикоподшипниках, так как гидрофобность способствует образованию в слое воды, ближайшем к поверхности тела, кольцевых структур из отдельных групп молекул. Однако это свойство в воде проявляется лишь при наличии трех сред: воды, воздуха и самого тела. Гидрофобность может иметь значение тогда, когда при движении тела в воде вместе с ним попадают частицы воздуха. Это, возможно, происходит при выныривании и прыжках дельфинов. Может быть часть воздуха заносится (при пологих прыжках) грудными плавниками и той неровностью, которая имеется у дельфинов на голове в месте стыка клюва и жировой подушки.
Другие свойства кожи китообразных — ее антитурбулентные и демпферные качества — уже были использованы в 1960 г. Крамером при создании в США искусственной кожи «ламинфло». Модель торпеды, обшитая такой кожей и испытанная в потоке воды при скорости 70 км в час, имела сопротивление жидкости на 60% ниже, чем контрольная модель. После такого испытания Крамер заявил, что секрет дельфина перестал существовать.
Что же заимствовано в обшивке «ламинфло» от кожного покрова дельфинов? Чтобы ответить на этот вопрос, познакомимся вкратце со строением кожного покрова китообразных, изображенным на рисунке, на стр. 156. (Кожа китов подробно изучена советским зоологом В. Е. Соколовым.) Эпидермис этих животных содержит два слоя: тонкий наружный и лежащий под ним ростковый, или шиловидный. В ячейки росткового слоя по одному входят упругие сосочки дермы, напоминающие зубцы резиновой щетки для чистки замшевой обуви. Ниже сосочков дермы располагается густое сплетение коллагеновых и эластиновых волокон, пространство между которыми заполнено жировой тканью. Эпидермис и сосочки дермы сильнее развиты в тех местах, где ощущается большее давление воды при поступательном движении (в лобной части головы, на передних краях плавников и т. д.). Такое строение кожи не только защищает организм от потерь тепла и повышает силу сцепления эпидермиса с дермой, но и действует как превосходный демпфер, способный предотвратить развитие турбулентности и срыва потока.
Искусственная кожа «ламинфло», по данным Крамера, была сделана из трех резиновых слоев, общей толщиной 2,5 мм: гладкого верхнего (0,5 мм), среднего эластичного с гибкими палочками (1,5 мм) и нижнего слоя (0,5 мм), примыкающего к корпусу модели (см. рис. на стр. 156). В пространство между палочками вводилась демпфирующая жидкость, заключенная между нижним слоем и крышей среднего слоя. Гладкий верхний слой имитировал эпидермис кожи дельфинов, средний (с палочками и демпфирующей жидкостью) подражал дерме с ее коллагеновой и жировой тканями, а нижний играл роль опорной пластины. Демпфирующая жидкость при давлении сверху могла перемещаться в пространствах между палочками, преодолевая силу сопротивления: она играла роль демпфера — гасителя вихрей в пограничном слое воды, ближайшем к корпусу модели.
В натуральных покровах быстро передвигающихся дельфинов демпфирование достигается тем, что весьма эластичные жировые клетки подкожного слоя способны менять под давлением свою форму и принимать прежнюю. Буферные свойства кожи дополняются упругостью коллагеновых и эластиновых волокон. Демпфирование в покровах дельфинов осуществляется гораздо совершеннее, нежели в коже «ламинфло», так как у них и демпфирующий слой (дерма с сосочками) и жировой пласт (толщиной в несколько сантиметров) гораздо толще. Поэтому обшивка «ламинфло» была далека от того совершенства, которое свойственно естественной коже дельфинов.

В 1963 г. английский зоолог Пурвес обратил внимание на расположение в коже китообразных дермальных гребешков, направленных вдоль струй потока. Для их изучения, на поверхности кожи обыкновенного дельфина осторожно удаляли сверху тонкую кожицу рогового слоя и рассматривали гребни под бинокулярной лупой. Оказалось, что на боках тела, кроме их нижней трети, гребни направлены косо вверх — назад под углом в 30° к продольной оси тела животного. На хвостовом стебле гребни были той же ориентации, что и на боках тела, а на грудных и спинном плавниках располагались горизонтально. Ученые предполагают, что расположение дермальных гребней в коже китообразных способствует ламинаризации потока. У тихоходных морских свиней гребни располагаются иначе, чем у быстроходных дельфинов.

Расположение кожных гребешков под тонким роговым слоем у обыкновенного дельфина (а) а морской свиньи (б)

Рис. П. Пурвеса

Кроме всех этих приспособлений для уменьшения трения возможно имеет значение также двигательный механизм кожи, который сбивает, по-видимому, вихревые потоки, возникающие вокруг движущегося тела. Когда скорость дельфинов достигает критической величины и вихревые потоки не могут быть погашены ни антитурбулентными (демпферными), ни гидрофобными свойствами кожи, тогда помогает волновое движение самого кожного покрова вокруг тела. Подобные складки сфотографированы Ф. Эссапьяном во флоридском океанариуме (см. рис. на стр. 158). Из-за такой подвижности кожи китовые метки, вонзившиеся наполовину в сало и наполовину в мышцы, всегда обнаруживались сношенными, а костный меч, вошедший в тело китов после столкновения с меч-рыбой, оказывался разломанным на части.
«Кожные волны», пробегающие по телу китообразных, по-видимому, гасят вихри, возникающие при высоких скоростях, и дают возможность дельфинам мчаться с большой скоростью даже в тесном стаде, в котором, казалось бы, вихревые потоки вокруг множества близко плывущих особей должны сделать невозможным стремительное передвижение стада.
Быстрота передвижения китообразных зависит, конечно, и от хорошей обтекаемости не только всего тела, но и его отдельных частей. На теле исчезло все, что мешает движению, — волосяной покров, ушные раковины, задние конечности. Высокие гидродинамические свойства формы тела и плавников китообразных общеизвестны. Но кроме общей формы тела ламинаризации потока, вероятно, способствуют у китов-полосатиков очень подвижные и упругие продольные полосы на брюхе. Размер и число полос (40 — 120 штук) у разных видов рода настоящих полосатиков различно, но расположение у всех одинаковое — на брюхе от подбородка до пупка.
Не выполняют ли брюшные складки (помимо других функций) роль гасителей вихревого потока, необходимых при продвижении в воде столь длинного тела этих китов, достигающих 10 — 30 м?

Складка вокруг тела у афалины появились в момент максимальной скорости при хватании рыбы

Фото Ф. Эссапьяна

Упругая, расположенная на лбу жировая подушка зубатых китов, очевидно, представляет собой демпфер, который устраняет турбулентность на переднем конце движущегося тела. Именно такая турбулентность особенно вредно отражалась бы на скорости китообразных.
Как известно, судно, идущее при высокой волне, очень резко сбавляет ход. Использование аналогов жировых подушек, вероятно, смогло бы в какой-то мере устранить этот порок. Было бы целесообразно на моделях судна испытать устройство, аналогичное жировой подушке, расположив его в носовой части модели снизу, а не сверху, как у дельфинов.
Бионика на основе изучения структуры кожи быстроходных животных и в первую очередь китообразных может найти пути создания наиболее выгодной обшивки кораблей, которая позволит значительно увеличить их скорость. В настоящее время за рубежом нередко можно встретить сообщения о судах, в конструкции которых учтены те или иные особенности строения китов и дельфинов. Так, погибшая по неизвестным причинам в 1963 г. американская атомная подводная лодка «Трешер» была дельфинообразной формы. Недавно в ФРГ проведены испытания одноместной подводной лодки размерами 2,2 X 1 X 0,5 м, сделанной из прозрачной пластмассы и по форме напоминающей дельфина. Лодка предназначена для поисковых и спасательных работ и обследования подводных сооружений на глубине до 30 м.
Японские кораблестроители учли, что форма тела кита более пригодна для движения в море, чем острокилевой корпус нынешних судов, и построили океанский корабль китовидной формы. Новое судно оказалось более экономичным, так как оно обеспечивало ту же скорость и грузоподъемность, хотя мощность его двигателей была на 25% меньше, чем у судов того же назначения.
Совершенство приспособлений к передвижению в воде у дельфинов подтверждается также «оседлыванием» волн. Так называют пассивное скольжение дельфинов возле носа судна, когда хвостовые плавники их не работают, а тело тем не менее скользит, иногда на сотни метров, вместе с волной, возникающей у носа корабля. Волна, ударяя о неподвижную лопасть хвоста, легко толкает тело дельфина со скоростью корабля. Продолжительность такого скольжения животного в волне судна, идущего со скоростью 19 км в час, достигала 5 мин. Оказалось, что даже мелкие ветровые волны, имеющие наклон 10 — 18° и скорость 5 — 6 м в секунду, могут оседлываться дельфинами. Американские зоологи Колдуэл и Филдс в 1959 г. наблюдали, как на прибрежных волнах (на отмелях) катались стайки из 12 — 15 афалин, пассивно перемещаясь с волной на расстояние в четверть километра.
Для объяснения, каким образом дельфины оседлывают волны, было предложено несколько теорий, но ни одна из них пока не дает исчерпывающего ответа. Американские зоологи Брайд и Вудкок видят причины пассивного скольжения дельфина в его весе, который вызывает «падение» животного вместе со скатом волны вниз. Однако вес его в воде для этого слишком мал.

Финвалы, подвезенные китобойцем к китобойной матке. На брюхе выделяются брюшные полосы

Фото В. Зайцева

Другие ученые (например, англичанин Хэйс) считают, что движущая сила действует не по вертикали, а параллельно спуску волны. Согласно третьей теории, предложенной физиологом США Сколендером в 1959 г., дельфины лежат не на скате, а впереди корабельной волны и помещают свои хвостовые лопасти под определенным углом так, что превращают энергию бьющей волны в бросок вперед. Сколендер опытным путем нашел, что при известном наклоне пластины (аналога хвостовых лопастей) корабельная волна толкает искусственную лопасть с силой 18 — 20 кг, если судно делает 8 узлов в час.
Однако эти теории обращают внимание только на частности и не объясняют явления в целом. Более удовлетворительное толкование дали в 1960 г. зоологи США Феджер и Баккус. Поскольку корабль следует вперед, он создает давление поля как раз впереди носа, которое мы не видим, но которое дельфины обнаруживают своим кожно-мускульным чувством. Австралийский исследователь Джон Алперс образно сравнивает силу, толкающую дельфина, находящегося в таком поле, с сильным ветром, толкающим человека на улице. Эту теорию подтверждают подводные фотографии, снятые англичанином Джуэном в 1961 г.: позы пристроившихся к кораблю дельфинов свидетельствуют, что животные используют давление поля в корабельной волне всем телом, а не только нижней поверхностью хвостовых лопастей. Лопастями хвоста они контролируют лишь гидродинамическую толкающую силу.
Действие поля дельфины могут ощущать на расстоянии до 1,5 м впереди и до 1 м в стороны от носа корабля, притом не только близ поверхности, но и на всю глубину погружения носовой части судна. Стайки этих юрких животных держатся возле носа кораблей обычно от четверти до одного часа и выстраиваются временами в два или три этажа. До того как не найдено нужное положение, они катаются в воде, стремительно ныряют, энергично работают плавниками, а потом плывут какую-то часть времени пассивно, затем снова чередуют активное поведение с пассивным скольжением и т. д.
Изучение «оседлывания волн» помогло открыть у китообразных в 1960 г. другое широко распространенное явление, которое калифорнийские зоологи Норрис и Прескотт называют «эшелонированным плаванием». Оказалось, что детеныш, плывущий рядом с кормящей маткой, выбирает наиболее выгодное положение относительно тела родителя. Это имеет для молодого животного большое значение, так как экономит его силы: сосунок, используя давление поля, создающееся вокруг стремительно идущей самки, может пассивно плыть, так же как дельфины при оседлывании корабельных волн. Это позволяет ему не отставать от самки, несмотря на слабые удары хвостового стебля. Иначе говоря, детеныш как бы «держится» за спинной плавник матери и буксируется ею.
Таким образом, с явлением «оседлывания волн» дельфины знакомятся в раннем возрасте: они первоначально «оседлывают» своих родителей, с которыми плавают бок о бок. Не затрачивая усилий, детеныш словно «едет на самке», а самка все время чувствует «буксируемого» ею сосунка. Взрослый дельфин может «буксировать» молодого, если тот придерживается лишь строго определенного местоположения. Это место легко себе представить, если поместить детеныша возле взрослой самки так, что его грудной плавник почти касается бока матери немного ниже и слегка впереди спинного плавника.
На первых порах сосунок редко отплывает от матери и тут же снова пристраивается в излюбленном месте. Иногда он занимает положение между спинными плавниками двух взрослых дельфинов. В океанариумах наблюдали, как детеныш, спасаясь от преследования крупного самца афалины, пристраивался к материнскому боку, чтобы таким способом поддержать высокую скорость. Видимо также поступают и новорожденные косатки, которых наблюдали близ головы крупных самцов, идущих на полной скорости.
Эшелонированное плавание свойственно и китам. Автору этих строк не раз приходилось видеть сосунков полосатиков и всегда только возле матери на очень близком расстоянии. При выныривании юркое, подвижное тело детеныша появлялось на поверхности одновременно с массивным телом кита.
Случалось, что мелкие дельфины «оседлывали» более крупных китообразных другого вида. Норрис и Прескотт наблюдали, как афалины, короткоголовые и обыкновенные дельфины в океанариумах пристраивались к плывущим взрослым гриндам, а однажды заметили афалину бок о бок с южным китом. Вероятно, по этим же причинам в стадах гринд замечалось присутствие небольших дельфинов других видов. Поскольку такая «буксировка» задерживает скорость у крупного животного, то последнее далеко не всегда разрешает меньшему животному плыть рядом с собой. В океанариумах неоднократно видели, как крупные гринды прогоняли от себя мелких «наездников» — короткоголовых дельфинов.
Было бы очень интересно изучить гидродинамику при движении китообразных в эшелонированном плавании парами, а также строем, шеренгой и тесным стадом. Это могло бы иметь некоторое практическое значение, например, при разработке конструкций катамаранов (двухкорпусных судов), при поисках наиболее выгодного взаиморасположения судов и катеров при их групповом передвижении или наилучшего размещения лодок во время гонок, соревнований и т. п.
Некоторые приспособления дельфинов и китов достойны внимания бионики. К ним относятся и те, которые могут подсказать ценные мысли относительно покорения морских пучин.

Недавно весь мир облетела сенсация: 23 января 1960 г. швейцарский пилот Жак Пикар и наблюдатель Дон Уолш опустились в батискафе «Триест» на дно тихоокеанской котловины Челленджер в Марианской впадине на глубину 10910 м. Спуск продолжался пять часов, подъем три с половиной часа, и двадцать минут были проведены на дне. Здесь, на самой большой глубине Мирового океана на металлическую гондолу давило 200 000 т воды. Несмотря на чудовищное давление на диатомовом грунте отважные исследователи заметили плоскую рыбу около 30 см длиной с крупными глазами*.

В настоящее время при свободном погружении человек опускается только в самую верхнюю толщу моря: ловцы жемчуга в Австралии ныряют на 40 м и находятся под водой до 4 мин. С аквалангом глубина ныряния человека увеличилась до 85 м, но все это ничтожно в сравнении с океанской бездной.
Гораздо большего достигли в этом отношении бывшие обитатели суши — морские млекопитающие. Китообразные, ластоногие и сирены не только самые высокоразвитые существа водной стихии, но и великолепные ныряльщики. Все они не могут жить без воздуха. И хотя 90% кислорода на нашей планете производят растения в море (в основном микроскопические водоросли), морские звери пользуются кислородом из воздуха, для чего периодически выплывают на поверхность. Но пища их находится в толще моря и иногда на значительных глубинах. В ходе эволюции среди морских млекопитающих выработались формы животных, погружающиеся на огромные глубины. Первое место здесь бесспорно принадлежит кашалоту, дыхательные паузы которого достигают двух часов.
Человек ничего бы не знал о поразительных способностях этого кита, если бы не телеграфные кабели, протянутые по дну океана. Иногда случается, что кашалот принимает кабель за щупальца своей излюбленной пищи — громадных головоногих моллюсков; он с жадностью хватает толстый провод, зацепляется зубами, затем запутывается в нем и погибает от удушья. В результате борьбы изжеванный, покусанный и многократно перегнутый кабель оголяется, и телеграфная связь нарушается. Для исправления провод поднимают на поверхность особые суда.
Брус Хизен специально изучал аварии такого рода. Четырнадцать раз из глубин вместе с проводом извлекали запутавшихся кашалотов. Только однажды был обнаружен кабель, полностью порванный гигантским самцом длиной в 21 м. Чаще всего смертельные петли захлестывали длинную нижнюю челюсть и хвост задохнувшихся китов, а иногда и грудные плавники. Пять кашалотов погибли на глубине в один километр (от 910 до 1128 м). Семь раз это случилось под столбом воды от 120 до 855 м и в двух случаях глубина не была установлена*. Некоторые кашалоты успевали разложиться настолько, что могучая туша их разваливалась на куски, когда виновника аварии извлекали на поверхность.

Кабели неоспоримо доказали, что кашалот ныряет в царство вечной тьмы. Вот почему этот кит может многое подсказать человеку в поисках новых путей покорения пучин.
Невольно возникают вопросы — какими приспособлениями обладают эти неподражаемые водолазы? В чем заключаются секреты их продолжительного ныряния? Что позволяет кашалоту погружаться на чудовищную глубину? Наконец, каковы главные отличия человека и китообразных в дыхании и кровообращении?
Такие необычайные способности морских млекопитающих определяются, конечно, многими особенностями их анатомии и физиологии. Следует отметить три наиболее важных момента.
Это прежде всего пониженная чувствительность дыхательного центра к накоплению углекислоты в крови и хеморецепторов к обеднению крови кислородом, позволяющая надолго задерживать дыхание и гораздо полнее использовать кислород, содержащийся в крови и легких. Если у человека за одно дыхание обновляется лишь около 15% воздуха, то у мелких китообразных — 80 — 90%. Это обеспечивается эластичной и упругой структурой легких, приспособленных к быстрому сжатию и расширению.
Очень полному использованию кислорода соответствует и обилие сосудов в стенках альвеол. Мускульные сфинктеры в мельчайших бронхиолах позволяют при сжатии легких увеличивать давление воздуха в полости альвеол и запасать большее количество кислорода в крови. Гладкие мышцы вен также помогают в этом, поскольку мускульный сфинктер мелких легочных вен, замедляя циркуляцию, допускает более продолжительный контакт крови с воздухом в легочных альвеолах.
Следующая особенность — исключительно высокое содержание мышечного гемоглобина (миоглобина) — дает возможность увеличивать запасы драгоценного газа в теле морских зверей. Миоглобин, придающий мускулатуре морских млекопитающих темный цвет, обеспечивает на время дыхательной паузы работающую мышцу кислородом*.

Еще одна важная особенность. Во время дыхательных пауз сильно замедляется ритм сердца, уменьшается просвет сосудов мышц и перераспределяется ток крови, чему способствует система многочисленных сфинктеров в венах. Благодаря такому перераспределению при нырянии кровь снабжает кислородом в первую очередь головной и спинной мозг и сердечную мышцу — наиболее чувствительные к кислородному голоданию. Значение кольцевидных мускулов-сфинктеров в венах образно сравнивают с ролью «экономного снабженца» в энергетическом хозяйстве кита: сфинктеры перекрывают некоторые вены, несущие кровь от разных частей тела, и переводят на «голодный паек» многие органы и мышцы кита, которые довольствуются лишь кислородом, запасенным мышечным гемоглобином во время дыхания на поверхности.
Сильно развитая у китообразных «чудесная сеть» (сплетения кровеносных капилляров) вокруг спинного и головного мозга создает, по-видимому, кислородное депо для этих органов. Выключение мускулатуры из системы кровообращения приводит к тому, что во время погружения молочная кислота, накапливающаяся при мускульной работе, не разносится по телу, а остается в мышцах. Но как только кит появляется на поверхности и восстанавливается нормальное кровообращение, молочная кислота сразу же появляется в крови.
Сосудистые реакции связаны с общим замедлением кровообращения во время погружения морских млекопитающих. Как показали электрокардиограммы, у ластоногих и китообразных при нырянии резко падает пульс. У афалины число ударов сердца под водой в океанариумах уменьшалось от 110 до 50 в минуту, то есть более чем вдвое. Это же подтвердили японские исследователи в аквариуме Эносима на трех афалинах. Дельфины дышали 1 — 4 раза в минуту*; сердце их (не в условиях погружения) билось от 81 до 137 раз в минуту.

Теперь уже получены кардиограммы, снятые у крупных китов. Кардиограмму молодого финвала записали в момент его обсыхания на берегу Провинстауна; его пульс насчитывал 27 ударов, а выдохнутый воздух содержал 1,5% углекислого газа и 19,0% кислорода.
Впервые кардиограмму у ныряющего кита снял американский ученый Поль Уайт. В кита стреляли двумя электродами-гарпунами, связанными с кардиографом при помощи легко разматывающихся тросов. Оказалось, что пульс с погружением кита также замедлялся вдвое. Сердце у крупных китов сокращалось 15 — 35 раз в минуту.
Замедление пульса (брадикардия) резче выражено у ластоногих. Некоторые из них, такие как тюлень Уэделла, могут нырять на глубину 350 м. До погружения пульс, по данным английского зоолога Кинга, у взрослых гренландских тюленей был 55 — 120, а у детенышей 90 — 180. Во время ныряния пульс падал до 4 — 15 ударов в минуту, но на поверхности снова восстанавливался до нормы.
Китообразным, как известно, не свойственна кессонная болезнь, а для человека она очень опасна. Быстрый подъем водолаза даже с глубины 13 м может привести к тяжелым последствиям из-за вскипания газа (выделения пузырьков азота) в крови в связи с резким уменьшением давления. Но почему же китообразные не подвергаются такой болезни даже при стремительном подъеме с глубин в сотни метров? Дельфины глубоко погружаются после одного — трех выдохов-вдохов, а киты после целой серии дыхательных актов. Кашалоты, например, между погружениями дышат 20 — 70 раз в течение 10 — 15 мин., и за этот срок основательно насыщают кровь и мышцы кислородом. Но в отличие от водолаза, китообразные погружаются только с одной порцией воздуха в легких. Поэтому азот попадает в их кровь в очень небольшом и вполне безопасном количестве.
Эта особенность, как и многие другие приспособления, учитываются учеными. Человек без жесткого скафандра сможет погружаться на гораздо большие глубины, чем это возможно теперь. Успех будет определяться тем, насколько удастся в организме ныряльщика создать условия (особенности), свойственные морским млекопитающим.
Ключ к этому может дать тщательное изучение физиологии китообразных, особенно их дыхания и кровообращения. В США сейчас 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. И если удастся заполнять легкие какой-либо стерильной пластической массой, то с помощью искусственных жабр, как полагает французский гидробиолог Жак Ив Кусто*, человек сможет погружаться на двухкилометровую глубину.

Все рассмотренные приспособления китообразных выработались в течение длительной эволюции. Как же протекала эволюция этой группы животных?

Вода — колыбель жизни. Два миллиарда лет тому назад в океане возникли первые живые существа. Они обладали основным свойством всего живого — обменом веществ, т. е. такими химическими превращениями, которые приводили к постоянному самообновлению и самосохранению белковых тел в результате взаимодействия с внешней средой. Прошли сотни миллионов лет, и живые существа завоевали сушу. Лик земли менялся, и новая среда непрестанно осваивалась организмами вследствие их непрекращающегося приспособления к меняющейся обстановке. Видообразование свидетельствовало об освоении вновь и вновь появляющихся условий, в которых протекала жизнь. Наземные организмы, приспособляясь к различным условиям жизни, совершенствовались и занимали все континенты и материки. Борьба за существование и разнонаправленный естественный отбор привели живую природу к исключительному многообразию. Одни организмы гибли, не выдерживая натиска врагов, паразитов, болезней, сурового климата, другие — выживали, приспосабливаясь к новым условиям. В ходе эволюции некоторые дышащие легкими животные вторично возвращались жить в воду. Одни из них навсегда покидали сушу, а другие все же сохраняли связь с землей, особенно во время размножения, как, например, морские черепахи и ластоногие. Первые выходят на берега откладывать яйца, а вторые — отдыхать, линять и щениться.
Многие из чисто водных форм, дышащих легкими, не дожили до настоящего времени, хотя и были когда-то хорошо приспособлены к жизни в воде. Из рептилий такими были живородящие рыбоядные ихтиозавры до 12 м в длину и прибрежные хищники-плезиозавры до 15 м*. Первые походили на дельфинов, а вторые напоминали черепаху с продетой через ее туловище змеей.

Особое место в океане заняли высоко организованные рыбоподобные млекопитающие — китообразные. Трудно поверить, что далекие предки китов и дельфинов когда-то жили на суше. Однако рудиментарные органы, в особенности остатки таза, задних конечностей и одиночные волоски на морде уже давно дали повод искать прародителей китов среди четвероногих наземных зверей. Когда эти прародители переселялись в воду, могучие плезиозавры и ихтиозавры уже вымерли и не могли быть помехой для вселенцев. Кто же предки китообразных?
О родословной этой группы высказывались разные мнения. Одни ученые считали их родоначальниками копытных, потому что у них, как и у китов, многокамерный желудок и двурогая матка, а также сходен химический состав крови. Другие искали предков среди ящеров (панголинов) на том основании, что их шейные позвонки, как и у усатых китов, срослись, а зубы редуцировались; роговые бугорки, сохранившиеся на спине и по краям плавников некоторых морских свиней, принимались за остатки щитков, покрывавших тело ящеров.
Однако наиболее вероятными предками были, судя по зубам, или древние насекомоядные, или примитивные креодонтные хищники. Креодонты жили в начале третичного периода, почти 70 млн. лет назад. Это были зверьки с длинным и низким черепом, маленьким размером мозга и примитивными зубами. Кругом шла ожесточенная борьба за жизнь. Многочисленные враги и конкуренты на суше вынуждали некоторых креодонтов, вначале редко, а потом все чаще и на больший срок заходить в воду, чтобы кормиться и спасаться от врагов первоначально возле берега, а затем и в глубоких водах.
Следовательно, сложный биологический переход от наземного к водному образу жизни совершался через земноводную стадию. Все это сопровождалось глубоким изменением во внешнем и внутреннем строении и поведении переселенцев.
От примитивных предков взяли начало три группы: древние киты (археоцеты), усатые (мистакоцеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Первая группа с четырьмя семействами (протоцетиды, дорудонтиды, базилозауриды и патриоцетиды) до нас не дожила: она вымерла в эоцене более 30 млн. лет тому назад. Две же другие группы (ныне подотряды) прошли сложную историю и за долгие годы эволюции в совершенстве овладели новой средой.
Хотя усатые киты стоят ближе к археоцетам, но ни те, ни другие не могли быть прародителями зубатых китов, так как все три группы развивались самостоятельно. Основанием для такого заключения служат резкие отличия усатых и зубатых китов в анатомическом строении черепа, дыхательных путей, органов пищеварения и добывания пищи, в составе жира, в характере кристаллизации мышечного гемоглобина.
Предполагают, что усатые и древние киты берут начало от короткохвостых наземных млекопитающих, а зубатые — от длиннохвостых, но в ходе эволюции эта разница стерлась, так как хвост зубатых постепенно укорачивался, а усатых — удлинялся. Самое древнее семейство усатых китов — цетотерииды, к которым относилось около 20 родов, живших в середине олигоцена. От него и ответвились современные семейства — полосатики, гладкие и серые киты. Из зубатых китов наиболее древняя группа — сквалодонты. От них в олигоцене и миоцене отделились шесть ныне живущих семейств — кашалоты, клюворылые, белуховые, морские свиньи, морские дельфины и речные дельфины. У сквалодонтов, в отличие от современных зубатых китов, череп был симметричный, носовые отверстия еще не сместились на темя, а зубы сохраняли примитивные черты строения. По современным данным, отряд китообразных насчитывает 164 рода, из них 127 вымерших и 37 ныне живущих. За миллионы лет естественный отбор выработал и отшлифовал в этом отряде многочисленные, порой удивительные приспособления к водной жизни.
В водных условиях переселенцы увеличивались в размерах, а некоторые превратились в настоящих исполинов. Вот некоторые примеры гигантизма среди китообразных. Синий кит — самое грандиозное существо из когда-либо живших на Земле. Рекорд по величине поставила самка, убитая близ Южной Шотландии в 1926 г.: ее длина равнялась 33 м, а вес, вероятно, значительно превышал 150 т, т. е. она весила больше, чем 30 африканских слонов. Самка длиной в 27,1 м, добытая в Антарктике и доставленная на китобойную базу «Хашидате Мару», весила 136 т. Сердце крупных синих китов бывает величиной с корову и весит более полутонны. Диаметр спинной аорты достигает диаметра ведра. Легкие способны вмещать до 14 м³ воздуха, а желудок — до двух тонн рачков.
В 1924 г. у Южной Африки добыли самку, из которой вытопили 50 т жира, т. е. столько, сколько заключено сала в 1000 породистых свиней*. За одни сутки этот полосатик поедает около 4000 кг рачков, что равноценно суточной пище тысячи человек при легкой мускульной работе. Детеныш родится 7 — 8 м длины и весит 2,5 — 3 т. За семь месяцев молочного питания он вырастает до 16 м, увеличиваясь в росте за каждые сутки на 4 см и в весе — на один центнер.

В связи с огромными размерами хозяев черты гигантизма приобретают и их паразиты. Например, в плаценте кашалота обнаружен восьмиметровый круглый червь, внешне сходный с аскаридой, увеличенной в тысячи раз, а в кишечнике серого кита мы нашли ленточного червя 40 м длиной.
Гигантизм китообразных развился как средство пассивной обороны от врагов и как теплозащитное приспособление: крупные животные лучше ограждены от нападения и теряют на единицу веса меньше тепла, чем мелкие. Способствовали развитию гигантизма «невесомость» тела в воде и изобилие пищи.
Китообразные распространились по всему Мировому океану от полярных льдов до жаркого пояса, заняли все ниши и места с достаточным количеством пищи, которую приспособились добывать не только у поверхности, но и на значительных глубинах. В зависимости от разных условий жизни у этих животных выработались различные жизненные формы, в которых, как в зеркале, отражена тесная связь организма и среды.

Синий кит длиной около 25 м на разделочной площадке береговой базы

Естественный отбор у зубатых и усатых китов происходил в разных направлениях. Усатые киты (фильтровальщики) специализировались вылавливать мелких, но сильно скученных организмов (рачков, моллюсков, стайных рыб) процеживанием массы воды через свой цедильный аппарат. Этот аппарат помещается во рту и состоит из нескольких сотен роговых треугольных пластин китового уса. Каждая пластина, свешиваясь вниз, одним краем укреплена в десне верхней челюсти, другим обращена наружу и третьим — в ротовую полость. Этот внутренний бахромчатый край размочален в волосовидные щетинки так, что в совокупности всех пластин во рту образуется сито. Кормящийся кит плывет с открытой пастью, вода пропускается через «сито» и выходит наружу между пластинами, а на бахроме оседают мелкие организмы. Когда их осядет много, кит закрывает пасть, затем массивным языком проталкивает отцеженную пищу с бахромы в глотку. У тех китов, которые питаются гораздо более крупными планктонными животными и стайной рыбой, усовые пластины грубее, ниже и бахрома толще. Это макропланктофаги — полосатики: они быстроходны, хорошо ныряют, их голова умеренной величины, на брюхе многочисленные складчатые полосы. Напротив, киты, потребляющие очень мелких рачков типа каланус, снабжены эластичными и длинными усовыми пластинами. Это микропланктофаги — гладкие киты, крупноголовые, с гладким брюхом, они более медлительны, ныряют мелко. Наконец, есть киты, которые кормятся донными и придонными рачками (бентосом), зачерпывают их со дна вместе с илом и процеживают через очень грубый цедильный аппарат с толстой неэластичной бахромой. Это бентофаги — серые киты: они могут своими крепкими нижними челюстями, как лемехом, вспахивать мягкое и богатое пищей дно. Кормятся они обычно на мелких местах, а также среди густых «лугов» из водорослей, нередко попадающих в их желудки.
Таким образом, среди усатых китов-фильтровальщиков выделились три жизненные формы: макропланктофаги, микропланктофаги и бентофаги (мелконыряющие грунторои).
Зубатые киты приспособились хватать добычу по отдельности и только в густых косяках они могут схватывать сразу по несколько рыб. В связи с характером главной пищи и места ее добывания у хватальщиков выделилось несколько жизненных форм.
Вот легко и грациозно мчится по морю стайка дельфинов, выпрыгивая из воды и пересвистываясь между собой. Это небольшие и очень резвые потребители стайных рыб (ихтиофаги). Они ныряют неглубоко, но способны развивать скорость пассажирского поезда; в такое время они значительную часть пути проходят... по воздуху! Их острые, как иглы, многочисленные (до 200 — 240 штук) зубы и подвижные вытянутые челюсти приспособлены к молниеносному схватыванию быстро мелькающих перед ними рыб.
А вот другая картина. Большеголовый великан-кашалот круто погружается вниз на сотни метров, где царствует непроглядный мрак. Сухие трескучие импульсы его звуков прощупывают, словно лучом прожектора, темноту и, отражаясь от живых организмов и предметов, дают информацию об окружающем. Кашалот, обнаружив с помощью звукового луча добычу, приближается к огромному кальмару-архитеутису. Широко открыв пасть, он хватает его скользкое тело и прижимает к шершавому небу, вонзив в него свои зубы. Жертва, извиваясь всеми десятью щупальцами, как клубок гигантских змей, впивается сотнями зубчатых присосок в темную кожу зверя. Не легко достается победа «королю глубин» над исполинскими моллюсками. Длительное и глубокое погружение — главная черта жизненной формы теутофагов (потребителей головоногих моллюсков), к которой относятся кашалоты и клюворылые киты. У них обычно отсутствуют верхние зубы, нижние же у одних сокращаются до 1 — 2 пар, а у других сохраняются до 20 — 25 пар. Воздух, заключенный в резервном головном мешке кашалотов, нужен им для длительной сигнализации и как дополнительный запас кислорода.
Но вот поверхность моря внезапно прорезали очень высокие черные треугольники. Перед нами страшные хищники — косатки, составляющие жизненную форму саркофагов, или мясоедов. Они стадами нападают на китов и тюленей как вблизи берегов, так и в открытом море и, руководимые кровожадным инстинктом, с большой жестокостью, словно морские волки, расправляются со своими жертвами при помощи уплощенных крепких зубов и мощных челюстных мускулов. Упираясь о воду огромными грудными плавниками с чуть загнутыми наружу концами и совершая рывки назад, они рвут добычу на части или заглатывают ее целиком. Жадность косаток просто поразительна: из желудка крупных самцов извлекали до 20 нерп, морских свиней и котиков.
Многие дельфины приспособились питаться как в толще моря, так и в его придонной области. Это — бентоихтиофаги: афалины, морские свиньи, короткоголовые дельфины и др. Они обладают превосходными локаторами. Дыхательные паузы у них длиннее, чем у пелагических ихтиофагов. Живут они преимущественно близ берегов, хотя бывают и в открытом море; собираются в крупные стада для охоты на стайную рыбу. Многие охотятся в предустьевых пространствах и даже посещают реки.
Некоторые дельфины полностью переселились в пресные воды — это пресноводные хватальщики. Такое переселение лишь частный случай внедрения морской фауны в реки, и он особенно заметен в теплом поясе, где очень благоприятны кормовые условия. Существует даже «правило Мартенса», согласно которому сходство между морской и речной фаунами увеличивается от полюсов к экватору.
Среди пресноводных хватальщиков можно различать сравнительно молодых переселенцев и очень древних. Из молодых переселенцев интересны растительноядные дельфины — фитофаги, питающиеся водорослями и листьями мангровых деревьев — к ним относят камерунского дельфина. Безобидные и кроткие по нраву, они вселились в реки тропической Африки, но еще не успели сильно отклониться от своих сородичей, оставшихся в море. Органы пищеварения фитофагов еще недостаточно изучены, хотя главные приспособления их можно ожидать в морфологии и микроструктурах пищеварительной системы.

«Морские волки» — косатка преследуют рыб у Командорских островов Фото Н. Ф. Касьянова
Косатка высматривают тюленей и пингвинов на льдинах в Антарктике («стоячие позы») Фото Н. Леппарда
Самка-косатка полностью выбрасывается из воды Фото К. Норриса и Прескотта

Древние переселенцы — это представители семейства речных дельфинов. Они перешли в реки очень давно и сохранили чрезвычайно примитивные черты в строении черепа, зубов, во внешнем и внутреннем строении. Их органы зрения развиты слабо, а те из животных, что живут в мутных реках (гангский дельфин), даже слепые: ведь при ловле рыб и придонных беспозвоночных приходится часто взмучивать воду, касаться илистого грунта или даже рыться в нем. В связи с необходимостью постоянно определять близость дна у этих дельфинов сохранились на клюве своеобразные вибриссы — одиночно разбросанные осязательные волоски. Но эхолокация остается все же главным способом ориентации этих животных в мутной воде. Клюв их удлинен, у некоторых передние зубы значительно увеличены (возможно для рытья в грунте). Очень широкие веерообразные грудные плавники могут использоваться как эффективные регуляторы высоты при плавании у самого дна.
Китообразные проникли не только в реки жаркого пояса, но и в очень суровые, казалось бы мало пригодные для жизни студеные воды высоких широт. Так, в Арктике приспособились к жизни среди дрейфующих льдов нарвалы. Их не страшит опасность задохнуться, когда замерзают полыньи: лед они легко разламывают особым костным бивнем — единственным зубом до 3 м длиной, направленным прямо вперед и приспособленным наносить фронтальные удары (см. цветную вклейку). Лед в арктических морях приходится пробивать и другим высокоширотным обитателям: гренландские киты делают это своей массивной спиной, также поступает белуха; нерпы растапливают «продух» своим горячим дыханием, а затем расширяют его головой; морской леопард просверливает лед клыками при вращательных движениях всего тела; моржи действуют своими бивнями как ледорубом. Но никто из них не обладает столь совершенным орудием для разлома льда как нарвал. Легко себе представить силу пробойного удара, если нарвал весом в одну-две тонны и при скорости 30 — 40 км в час, налетает бивнем на льдину снизу. Через пробитое отверстие дышат все члены стада, хотя бивнем обладают только самцы. У самок очень небольшие стержни — около 20 см — всю жизнь остаются скрытыми в челюстных костях. Спиральный орнамент на поверхности бивня придает ему исключительную прочность. Остальные зубы исчезли, может быть в связи с питанием головоногими моллюсками.

Нарвалы во льдах Северного Ледовитого о[кеана]

Рис. Р. [в имеющейся копии текст повреждён – В. П.]

Разные жизненные формы позволили китообразным заселить весь океан и очень широко использовать его кормовые ресурсы — от поверхности до больших глубин, от Заполярья до экватора и тропических рек. Трудно назвать другую группу животных, если исключить рыб, которая бы также полно покорила водную стихию, как китообразные, и в которой был бы так велик процент космополитов.
Осваивали океан китообразные постепенно, в течение длительного времени, шаг за шагом, сначала через стадии береговых и прибрежных форм. Покорению водных пространств сопутствовали глубокие изменения в строении тела, конечностей, мозга, в поведении*.

Выход на широкие просторы морей осуществлялся китообразными параллельно с повышением скорости их передвижения. Новый способ поступательного движения в воде, по мнению палеонтолога Г. А. Мчедлидзе, был связан с возникновением хорошо обтекаемой рыбообразной, лишенной волос формы тела и с перенесением функции двигательного аппарата на хвостовые лопасти. Это потребовало усиления гибкости позвоночника для увеличения размаха хвостового стебля в вертикальной плоскости. Способствовали этому редукция таза, задних конечностей, сочленение отростков позвонков и укорочение последних иногда до дискообразной формы. Вместе со скелетом изменялись в новых условиях жизни все системы органов — дыхания, кровообращения, терморегуляции, покровов, мускулатуры, мочеполовой и нервной системы, органов чувств, эхолокационного аппарата.
Однако не все китообразные приобрели одинаково высокий уровень приспособлений. Среди современных форм сохранились и весьма примитивные серые киты и речные дельфины. Они словно законсервировали в себе древние признаки и не успели измениться в соответствии с новой обстановкой, как это сделали их сородичи. Но известно, что даже если окружающие условия сменились, а приспособительные связи со средой не нарушились, то такие виды не вымирают, а сохраняются в качестве «живых ископаемых». Время их расцвета давно миновало, но они приспособились к окружающим условиям и теперь существуют как реликтовые формы в пределах узкого ареала: серые киты в прибрежных областях, речные дельфины — в тропических реках. У тех и других сохраняется много примитивных признаков, свойственных далеким предкам, но вместе с тем они приобрели новые черты, которые помогают им удерживаться в борьбе за жизнь. Однако надо соблюдать особую осторожность в отношении этих животных, так как их легко можно истребить. Если бы не запрет промысла на серого кита, то он несомненно уже разделил бы участь морской коровы, которая еще два века тому назад могла сделаться первым домашним животным из морских млекопитающих.

Существует ли теперь кто-нибудь из морских млекопитающих, которого можно было бы приручить, т. е. изменить его поведение так, чтобы он стал домашним? Несмотря на огромное число диких видов в природе, домашних животных насчитывают лишь около 60, и среди них нет ни одного водного млекопитающего. Морская корова, имевшая много шансов стать домашней, была неразумно истреблена вскоре после открытия ее человеком.
Стадо этих растительноядных животных существовало на мелководьях вокруг острова Беринга и вряд ли превышало одну-две тысячи голов. Благодаря исключительной доверчивости эти животные были уничтожены, как полагают, в течение 27 лет. Сейчас об этом напоминают лишь редкие, сохранившиеся только в нескольких музеях, скелеты. Единственный из зоологов, кто видел и описал морскую корову, был участник экспедиции Витуса Беринга — Георг Стеллер. Звери обладали формой тела дюгоней, но были гораздо крупнее: до 9 м в длину и до 4 т весом. Ученые полагают, что в 1768 г., т. е. два века тому назад, была убита последняя морская корова. И вдруг русские зоологи А. А. Берзин, Э. А. Тихомиров, В. И. Тройнин сообщили о встрече в Беринговом море с морскими коровами. Это было в июле 1962 г. Поисковый китобоец «Буран», находясь в ста метрах от берега, заметил в лагуне среди зарослей морской капусты шесть крупных животных, медленно плывших вдоль берега и довольно высоко выставлявших спину из воды. По уверениям очевидцев, животные не могли быть китами и очень походили на стеллеровых коров. Это сообщение кажется мало вероятным: оно требует тщательной проверки и вещественных доказательств. Но за последнее время появились данные о том, что ареал морских коров в прошлом выходил за пределы Командорских островов — к берегам Камчатки, Алеутских островов и даже Калифорнии. Советские зоологи С. В. Мараков и Н. Н. Карташов летом 1958 и 1960 года нашли на острове Беринга в бухтах Половина и Никольская несколько остатков черепов морской коровы. Один из фрагментов выглядел еще довольно свежим, совсем не таким, каким его можно было бы ожидать после двухвекового захоронения на дне моря. Если свежесть черепа подтвердится экспертизой, то будет ясно, что морская корова на острове Беринга значительно пережила время гибели последнего экземпляра в 1768 г.
Кого же из морских животных сейчас можно назвать первым кандидатом для одомашнивания? Конечно, это афалина. Именно о ней можно всерьез говорить, как о будущем домашнем животном. Но какова цель приручения и что практически полезного может дать домашняя афалина? Прежде всего помощь в рыболовстве в качестве загонщика рыбных стай при обмете сетями. Лучших загонщиков, чем дельфины, трудно придумать: ведь здесь будут использоваться их прирожденные способности. Выше мы уже видели, как высоко ценят этих случайных помощников рыболовства в некоторых районах мира.
Есть ли какие-нибудь основания верить в успех трудоемкого и длительного процесса одомашнивания дельфина-афалины?

Нижняя челюсть морской коровы, обнаруженная на острове Беринга в июле 1958 года

Фото С. В. Маракова

Человек упорным трудом, воздействуя условиями содержания, кормления, тренировки и эксплуатации животных и применяя строгий отбор для размножения, создает новые продуктивные породы домашних животных. В предыдущих главах показано, что в непрерывном приспособительном процессе китообразные заняли вершину систематической лестницы в животном мире океана. Многовековой опыт поведения, достигнутый в эволюции, закреплялся при помощи нервной системы, наследовался живыми организмами. На основании приобретенного опыта, как указывает П. К. Анохин, мозг научился предвосхищать события, которые должны еще только наступить в будущем. Организм как бы приобрел способность программировать свои ответные действия в виде рефлексов. Условные и безусловные рефлексы — это программа действий, отработанная в организме диких видов природой под контролем среды, методом проб и ошибок, а у домашних животных — человеком.
Море предоставило для развития нервной системы своих обитателей не меньше возможностей, чем суша. Постоянно ныряющее китообразное сталкивается с различными внешними раздражителями на поверхности и на глубине. Эта быстрая смена окружающей обстановки при погружениях и всплываниях, вероятно, была немаловажным фактором в развитии высоко организованной нервной системы.
Чем можно подкрепить уверенность, что одомашнивание афалины возможно?
Нервная система у дельфинов развита очень высоко, и у них, по-видимому, можно создать стойкое поведение, полезное человеку. В прошлом уже были случаи использования дельфинов при рыбной ловле.
Работа по одомашниванию стада дельфинов будет длительной. Она должна проводиться с берегов при комплексе соответствующих условий и по заранее строго разработанной методике. У афалины есть важные особенности, благоприятствующие ее одомашниванию: легко приобретаемые навыки при обучении; быстрая выработка условных рефлексов и стойкое их сохранение; оседлость, «чувство дома» — возвращение в определенные районы; положительная реакция на зов человека («послушность»). Афалины положительно относятся к ласке, к поглаживанию и почесыванию тела, что можно использовать при дрессировке для поощрения и закрепления рефлексов. Ясно, что только система вознаграждений, а не наказания применима при обучении дельфинов. Афалина четко дифференцирует предпочитаемые виды пищи, что увеличивает возможности ее поощрения.
Рассмотрим некоторые из этих соображений. Очень важна, конечно, оседлость, чтобы животные держались в одной и той же местности. Мы уже видели, что даже регулярно мигрирующих китообразных нельзя рассматривать, как вечных странников океана. Афалине же, кажется, вообще не свойственны сезонные миграции. Об этом свидетельствуют наблюдения над хорошо заметными особями. По поврежденному спинному плавнику одну афалину рыбаки опознавали в одном и том же месте в течение нескольких лет. В другом случае афалина-альбинос с красными глазами держалась в проливе Св. Елены у берегов Южной Каролины в течение нескольких лет, пока не была отловлена для океанариума.
Накоплены факты, указывающие, что афалины регулярно возвращаются в одни и те же бухты. Вспомним хотя бы примеры общения дельфинов и мальчиков в античное время. Бывали, наконец, случаи с дельфинами, которых содержали в океанариумах, а потом выпускали в море; такие животные никуда не удалялись и вновь отлавливались в том же районе. Такова была, например, афалина Присцилла. Этого дельфина выпустили из океанариума в море, поскольку он оказался мало способным к дрессировке. Прошло полтора года. За это время кожная болезнь погубила несколько афалин и потребовалось пополнение стада в бассейне. С этой целью организовали отлов дельфинов близ Сент-Огастина в районе неподалеку от океанариума. Каково же было изумление сотрудников Морской студии, когда среди отловленных животных оказалась самка, которая, попав в бассейн, «почувствовала себя как дома». Это была Присцилла: она никуда не ушла из этого места, пока снова не попалась рыбакам. Ее безошибочно узнали по привычке, выработанной ранее, — подолгу лежать на дне танка.
Если к морской корове можно было приближаться и дотрагиваться до нее рукой, то некоторые из дельфинов ведут себя почти также. На Черном море был, например, случай, когда афалина подпустила к себе лодку так близко, что до зверя можно было дотронуться веслом*.

Вся история с Опо-Джэком позволяет верить в возможность одомашнивания афалины: молодой дельфин за короткое время превратился в совершенно ручное животное и регулярно более года посещал места с большим скоплением людей.
Рефлексы, выработанные у дельфинов, сохраняются довольно стойко, легко восстанавливаются и усиливаются при подкреплении. В «Морской студии» во Флориде два взрослых самца-афалины выросли вместе. Одного из них на время увозили в другой бассейн, но вновь вернули в «Морскую студию» через три недели. Как только отлученный снова оказался в танке, другой дельфин его сразу же узнал и оба проявили сильнейшее возбуждение: они несколько часов плавали рядом, выпрыгивали вместе, резвились и длительное время не обращали никакого внимания на самок и других дельфинов, имевшихся в том же бассейне.
Для благополучного роста стада в неволе надо, конечно, многое учитывать и прежде всего взаимоотношения особей внутри группы, их индивидуальные особенности. В океанариумах вводят в стадо нового самца только тогда, когда там нет другого. Иначе возникают драки и один самец начинает выживать другого. Первым этапом одомашнивания должно быть разведение дельфинов в условиях неволи, в большом океанариуме, чтобы подготовить их к близкому общению с человеком. После океанариума предварительно обученных животных нужно выпускать в отгороженную и удобную бухту, а затем полностью устранить перегородку.
Работа по одомашниванию афалины может быть перспективной лишь при условии создания океанариума и проведения всей этой работы в содружестве разных специалистов — экологов, физиологов, дрессировщиков, зоотехников, акустиков и др. И кто знает, может быть даже за одно поколение (60 — 70 лет) людям удастся создать популяцию домашних афалин — надежных помощников в рыболовстве.

Асташенков П. Т. Что такое бионика. М., 1963.
Барабаш-Никифоров И. И., Формозов А. Н. Териология. М., «Высшая школа», 1963.
Белькович В. М., Яблоков А. В. Молодость древней науки. Природа, № 8, 1963.
Земский В. Киты Антарктики. Калининград, 1962.
Ивашин М. В. Мечение горбатых китов в южном полушарии. Зоол. журн., т. 51, вып. 12, 1962; Амбра. Зоол. журн. т. 52, вып. 7, 1963.
Клейненберг С. Е., Яблоков А. В. О морфологии верхних дыхательных путей китообразных. Зоол. журн., т. 37, вып 7, 1958.
Клумов С. К. Возможен ли этот «шанс из миллиона»? Природа, № 11, 1959.
Meлвилл Герман. Моби Дик. М., Географгиз, 1962.
Пикар Ж., Дитц Р. Глубина семь миль. М., 1963.
Романенко Е. В., Томилин А. Г., Артеменко Б. А. К вопросу о звукообразовании и направленности звуков у дельфинов. Сб. «Бионика». Изд-во АН СССР, 1964.
Слепцов М. М. Гиганты океанов. Владивосток, 1948.
Тарасов Н. И. Море живет. «Советская наука», 1956.
Тарасов Н. И. Живые звуки моря. Изд-во АН СССР, 1960.
Томилин А. Г Прыжки и инстинкт преследования у китообразных. Природа, № 1, 1937; Некоторые особенности в поведении китов. Подход к берегам и «обмеление». Бюлл. Моск. о-ва испыт. природы, т. 44, вып. 4, 1937; К биологии и физиологии черноморских дельфинов. Зоол. журн., т. 27, вып. 1, 1948; Плавники — органы терморегуляции китообразных. Рыбное хозяйство, № 12, 1950; О терморегуляции у китообразных. Природа, № В, 1951; О поведении и звуковой сигнализации китообразных. Труды Ин-та океанологии АН СССР, т. 18, 1955; Китообразные. Звери СССР и прилежащих стран, т. IX, 1957; Бионика и китообразные. Природа, № 10, 1962; О приспособлениях китообразных к быстрому плаванию и о возможности использования этих адаптации в судостроении. Бюлл. Моск. о-ва испыт. природы, т. 57, вып. 5, 1962.
Шуршин В., Масаев К. Человек — подводный житель? Комсомольская правда, 19 октября 1963 г
Яблоков А. В. Ключ к биологической загадке. Природа, № 4, 1962.
Alpers A. Dolphins. Myth and the Mammal. Cambridge, 1961.
Beale T. The natural history of the sperm whale. London, 1839.
Brown D. H., Norris K. S. Observations of captive and wild cetaceans. J. Mammal., v. 37, N 3, 1956
Brown S. G. Note on migration in fin whales. Norsk hvalfangst-tidende, v. 51, N 1, 1962; International cooperation in Antarctic whale marking 1957 to 1960. Norsk hvalfangst-tidende, v. 51, N 3, 1962.
Caldwell D. K., Fields H. M. Surf-ridding by Atlantic bottlenosed dolphins. J. Mammal., v. 40, N 3, 1959
Сaldwell M. C., Haugen R. M., Caldwell D. К High-energy sound associated with fright in the dolphin. Science v. 138, N 3543, 1962.
Dudok van Heel W. H. Sound and cetacea. Netherl. J Sea Res., v. 1, N 4, 1962.
Essapian F. S. Speed-induced skin folds in the bottle-nosed porpoise. Breviora, N 43, 1955; An albino bottlenosed dolphin, Tursiops truncatus, captured in the United States. Norsk hvalfangst-tidende, v. 51., N 9, 1962.
Evans W. E., Prescott J. H. Observations of the sound production capabilities of the bottlenose porpoise. — Zoologica v 47, N 3, 1962.
Evans W. E., Eberhardt R. L. Sound activity of the California whale Eschrichtius glaucus. J. Audio Eng. Soc., v. 10, N 4, 1962.
Fish M. P., Mowbray W. H. Production of underwater sound by the white whale or beluga, Delphinapterus leucas. J. Marine Res. v. 20, N 2, 1962.
Fraser F. C. The dolphin family. Zoo Life, v. 10, N 3, 1955.
Fraser F. C., Purves P. E. Hearing in cetaceans. Bull. Brit. Museum Natur. History. Zool., v. 7, N 1, 1960.
Hayes W. D. Wave-riding dolphins. Science, v. 130, N 3389, 1959.
Heezen В. С. Whales entangled in deep sea cables. Deep-sea Res. v. 4, N 2, 1957.
Kellogg R. History of whales — their adaptation to life in the water. Quart. Rev. Biol., v. 3, N 1—2, 1928; Whales, giants of the sea. Nat. Geogr. Mag., January, 1940.
Kellogg W. N. Echo ranging in the porpoise. Science, v. 128, N 3330, 1958; Auditory perception of submerged objects by porpoises. J. Acoust. Soc. America, v. 31, N 1, 1959.
Kock L. L. The pilot whale stranding on the Orkney Island of Westray. Scott. Naturalist, v. 68, N 2, 1956.
Kramer M. O. The dolphins secret. New Scientist, v. 7, N 181, 1960; Boundary layer stabilization distributed damping. J. Amer. Soc. Naval Engrs, v. 72, N 1, 1960.
Kritzler H. Observations on the pilot whale in captivity. J. Mammal., v. 33, N 3, 1952; The pilot whale at Marineland. Natur. History, v. 58, N 7, 1949.
Lawrence В., Schevill W. E. The functional anatomy of the delphinid nose. Bull. Museum Compar. Zool., v. 114, N 4, 1956.
Lауne J. N. Observations on freshwater dolphins in the upper Amazon. J. Mammal., v. 39, N 1958.
Lilly J. C. Man and dolphin. N. Y., 1961; Vocal behavior of the bottlenose dolphin. Proc. Amer. Philos. Soc., v. 106, N 6, 1962.
Lilly J. C., Miller A. M. Sound emitted by the bottlenose dolphin. Science, v. 133, N 3465, 1961; Vocal exchanges between dolphins Science, v. 134. N 3493, 1961; Operant conditioning of the bottlenose dolphin with electrical stimulation on the brain. J. Compar. and Physiol. Psychol., v. 55, N 1, 1962.
MсВridge A. F., Kritz1er Н. Observations on pregnancy, parturition and postnatal behavior in the bottlenose dolphin. J. Mammal., v. 32, N 3, 1951.
Morris H. N., Kohler R., Kellogg W. N. Ultrasonic porpoise communications. Electronics, v. 26, N 8, 1953.
Nemoto Т., Nasu K. Stones and other aliens in the stomachs of sperm whales in the Bering sea. Scient. Repts Whales Res. Inst., N 17, 1963.
Norris K. S., Prescott J. H. Observations on the Pacific cetaceans of Californian and Mexican waters. Univ. Calif. Publs. Zool., v. 63, N 4, 1961.
Norris K. S., Presсоtt J. H., Asa-Dorian P. V., Perkins P. An experimental demonstration of echolocation behavior in the porpoise Tirsiops truncatus. Biol. Bull., v. 120, N 2, 1961.
Ohsumi Seiji. A descendant of Moby Dick, or white sperm whale. Scient. Repts Whales Res. Inst, N 13, 1958.
Purves P. E. Locomotion in whales. Nature, v. 197, N 4865, 1963.
Sсhevill W. E., Lawrence B. Underwater listening to the white porpoise (Delphinapterus leucas). Science, v. 109, N 2824, 1949; Auditory response of a bottlenosed porpoise, Tursiops truncatus. J. Exptl. Zool., v. 124, N 1, 1953; High-freguency auditory response of a bottlenosed porpoise, Tursiops truncatus. — J. Acoust. Soc. America, v. 25, N 5, 1953; Tursiops as an experimental subject. J. Mammal., v. 35, N 2, 1954; Food-fiding by a captive porpoise (Tursiops truncatus). Breviora. Museum of Comparative Zoology, N 53, 1956.
Schevill W. E., Watkins W. A., Backus R. H. The 20-cycle signals and Balaenoptera. Marine bio-acoustics. Proc. Sympos. held at Bimini, Bahamas, April, 1963.
Sergeant D. E. The biology of the pilot or porthead whale Globicephala melaena (Traill) in Newfoundland waters. Bull. Fish Res. Board Canada, № 132, 1962.
Schоlander P. F. Wave-riding dolphins how do they do it: Science, v. 129, N 3356, 1959.
Slijper E. J. The still unexplained mystery of the whales. — Norsk hvalfangst-tidende, N 2, 1961; Whales. London, 1962.
Tavolga M. C, Essapian F. S. The behavior of the bottle-nosed dolphin (Tursiops truncatus): mating, pregnancy, parturition and mother-infant behavior. Zoologica, v. 42, pt. I, 1957.
Sokolov V. E. Some similarities and dissimilarities in the structure of the skin among the members of the suborders Odontoceti and Mystacoceti (Cetacea). Nature, v. 185, N 4715, 1960.
Tokita and oth. Electrocardiographical studies on bottlenosed dolphin. Scient. Repts Whales Res. Inst., N 15, 1960.
Wood F. G. Priscilla. Mariner. Marine notebook, July, 1959; Porpoises and people. Mariner. Marine notebook, February, 1960; A porpoise called Algae. Mariner. Marine notebook, January, 1961; Who’s who among the porpoises. Mariner. Marine notebook, May, 1961.
Worthington L. W., Schevill W E. Underwater sounds heard from sperm whales. Nature, v. 180, p. 291, 1957.,
Yuen H. S. H Bow wave riding of dolphins. Science, v. 134. N 3484, 1961.

Амазонский дельфин — Inia geoffroyensis
Архитеутис — Architeuthis
Атлантический ремнезуб — Mesoplodon bidens
Афалина — Tursiops truncatus
Базилозауриды — Basilosauridae
Белобокий дельфин — Lagenorhynchus acutus
Беломордый дельфин — Lagenorhynchus albirostris
Белуха — Delphinapterus leucas
Белокрылая морская свинья (белокрылка) — Phocaenoides dalli
Белый речной дельфин (иния) — см. амазонский дельфин
Бесперая морская свинья — Neomeris phocaenoides
Бискайский кит — Eubalaena glacialis glacialis
Бутылконос — Hyperoodon ampullalus
Гангский дельфин — Platanista gangetica
Гладкие киты — Balaenidae
Головоногие моллюски — Cephalopoda
Горбатый кит — Megaptera nodosa
Горбач (см. горбатый кит)
Гренландский кит — Balaena mysticetus
Гринда — Globicephalus melas
Дельфиновые — Delphinidae
Дельфин-белобочка — см. обыкновенный дельфин
Дорудонтиды — Dorudontidae
Древние киты — Archaeoceti
Дюгонь — Dugong dugong
Единорог (нарвал) — Monodon monoceros
Зубатый кит — Odontoceti
Иния (см. амазонский дельфин)
Иравадийский дельфин — Orcella fluminalis
Ихтиозавры — Ichtiosauria
Кальмары — Decapoda*

Камерунский дельфин — Sotalia teuszii
Карликовый кашалот — Kogia breviceps
Кашалотовые — Physeteridae
Кашалот — Physeler catodon
Кефаль — Mugil sp.
Китайский речной дельфин — Lipotes vexillifer
Китовидный дельфин — Lissodelphis borealis
Китовые вши — Cyamidae
Клюворылые — Ziphiidae
Клюворыл — Ziphius cavirostris
Командорский ремнезуб — Mesoplodon steinegari
Коронулы — Coronula
Короткоголовые дельфины — Lagenorhynchus
Косатка — Orcinus orca
Летучие мыши — Chiroplera
Малая косатка — Pseudorca crassidens
Малый (остромордый) полосатик — Balaenoptera acutorostrata
Морж — Odobaenus rosmarus
Морская корова — Rhytina stelleri
Морская свинья — Phocaena phocaena
Морские черепахи — Chelonia
Морской котик — Callorhynus ursinus
Морской леопард — Hydrurga leptonyx
Настоящие полосатики — Balaenoptera
Настоящий, или кювьеров, клюворыл — Ziphius cavirostris
Нерпа — Pusa hispida
Обыкновенный дельфин — Delphinus delphis
Орцелла (см. иравадийский дельфин)
Осьминог — Octopus
Патриоцетиды — Patriocetidae
Плавуны — Berardius
Плезиозавры — Plesiosauria
Полосатики — Balaenopteridae
Полосатый продельфин — Stenella caeruleo-albus
Полосатик Брайда — Balaenoptera edeni
Полярный кит (то же, что гренландский кит) — Balaena myslicetus
Продельфины — Stenella
Протоцетиды — Protocetidae
Пятнистый горбыль — Leiostomus xanthrurus
Пятнистый продельфин — Stenella plagiodon
Речные дельфины — Plata.nistidae
Сайдяной кит (сейвал) — Balaenoptera borealis
Северный плавун — Berardius bairdii
Сельдяной кит — Balaenoptera physalus
Серый дельфин — Grampus griseus
Серые киты — Eschrichtiidae
Серый кит — Eschrichtius gibbosus
Синий кит — Balaenoptera musculus
Сквалодонты — Squalodontidae
Слепой речной дельфин (см. гангский дельфин)
Тихоокеанский короткоголовый дельфин — Lagenorhynchus obliquidens
Усатые киты — Mystacoceti
Усоногие раки — Cirripedia
Финвал (см. сельдяной кит)
Цетотерииды — Cetotheriidae
Черная гринда — Globicephalus scammoni
Черная косатка, (см. малая косатка)
Черноморская афалина — Tursiops truncatus ponticus
Черноморская свинья — Phocaena phocaena relicta
Черноморский дельфин-белобочка — Delphinus delphis ponticus
Южные киты — Eubalaena
Южный кит — Eubalaena glacialis
Японский кит — Eubalaena glacialis sieboldii
Ящеры — Pholidota