Всадники Перна. Материалы

Дельфины -> Адаптация к водной среде

Кожа китообразных имеет свойство активно регулировать и снижать гидродинамическое сопротивление плаванию посредством взаимодействия кожного покрова с обтекающим потоком воды. Кожа самонастраивается и задерживает образование вихрей вокруг тела китообразных при их стремительном движении. Передние конечности превратились в грудные уплощенные плавники. Сжатый с боков мускулистый хвостовой стебель очень гибкий, подвижный, заканчивается широкими горизонтальными лопастями. У большинства видов развился спинной плавник, придающий устойчивость телу в воде. Грудные, спинной и особенно хвостовой плавники имеют переменную упругость, которая меняется в зависимости от скорости плавания и регулируется специфическими комплексными кровеносными сосудами. Регулируемый гидроупругий эффект в плавниках и активная самонастройка кожи - важнейшие приспособления к быстрому плаванию.

Более подробная информация о быстроходности китообразных здесь.

Все плавники также выполняют роль терморегуляторов, через которые в первую очередь отдается избыток тепла при перегреве тела. Потовых и сальных желез нет. Толстый подкожный слой жира защищает тело от охлаждения и используется как энергетический запас во время сезонных голодовок китообразных, поэтому толщина его колеблется по сезонам года.

Окраска китообразных однотонная, противотеневая (темная сверху и светлая снизу) или расчленяющая, с белыми участками кожи и пятнами на ней. В базальном слое кожи сильно повышено количество репродуктивных клеток, поэтому раны этих животных зарастают быстро.

Китообразные могут долго (кашалоты и бутылконосы до 1,5 часов) находиться под водой с одним и тем же запасом воздуха: большая емкость легких и богатое содержание мышечного гемоглобина позволяют им уносить с поверхности повышенное количество кислорода, который расходуется очень экономно: во время ныряния деятельность сердца (пульс) замедляется более чем в двое и ток крови перераспределяется так, что кислородом снабжаются в первую очередь мозг и сердечная мышца. Эти органы при длительном погружении получают кислород также с артериальной кровью из тончайшего разветвления кровеносных сосудов. Менее чувствительные к кислородному голоданию ткани (особенно мышцы тела) переводятся на голодный паек. Мышечный гемоглобин, придающий мускулатуре темный цвет, снабжает мышцы кислородом во время дыхательной паузы. Пониженная чувствительность дыхательного центра к накоплению углекислого газа в крови позволяет китообразным удлинять дыхательную паузу и использовать ее для кормежки.

При погружении деятельность сердца замедляется более чем вдвое. Ток крови перераспределяется и идет усиленное снабжение кислородом сердца и мозга.

Теплообмен и терморегуляция

Водная среда, как среда обитания предоставляет некоторые преимущества, по сравнению с воздушной. Главным преимуществом является почти полное отсутствие силы тяжести. Но в воде более интенсивно протекают процессы теплообмена и обмена энергией со средой. Поэтому требуется некоторое усовершенствование системы терморегуляции. Теплообмен у всех животных может осуществляться посредством трех процессов. Это - конвективный теплообмен, испарение и излучение. У Китообразных наблюдается отсутствие потовых желез, что препятствует испарению, а следовательно и теплопотерям. Жировой подкожный слой снижает интенсивность конвективного теплообмена между водой и кожей. Температура тела поддерживается около 36 0-38 0С. Жировой слой залегает очень глубоко и интенсивность процесса теплоотдачи минимальна - температура на поверхности кожи примерно равна температуре воды. Подкожный жир обеспечивает градиент температур по типу противоточного теплообменника. Сосуды теплообменника устроены следующим образом: Каждая артерия полностью окружена венами, по которым и происходит отдача тепла и к поверхности тела приходит уже охлажденная кровь. Органы теплообмена - плавники, так как в них отсутствует слой жира.

Таким образом повышенный уровень метаболизма китообразных связан

1. Со средой обитания
2. С особенностями поведения - ныряние
3. Трофической организацией

Приспособления к дыханию

Дыхало - одно или два наружных носовых отверстия - расположено на вершине головы и открывается лишь в момент короткого дыхательного акта выдоха-вдоха, производимого сразу после выныривания. Вследствие особого строения гортани воздухоносный путь отделен от пищевого. Это позволяет безопасно дышать, если вода или пища находятся в ротовой полости (рефлекс кашля у китообразных исчез).

1. Ноздри смещены на верхнюю часть головы - дыхало;
2. Мощный ноздревой сфинктор который закрывается пассивно, открывается, благодаря рефлексу выныривания;
3. Воздухоносный путь отделен от пищеварительного тракта;
4. Нет рефлекса кашля, способны есть под водой;
5. Увеличен объем легких, высокое количество альвеол. Альвеолы имеют крупные размеры, повышенную эластичность, снабжены сфинкторами;
6. Имеется сеть артериально-венозных анастомозов;
7. Система клапанов в бронхиолах;
8. Сильное развитие хрящевой ткани в стенках бронхиол, что противодействует повышенному давлению внешней среды и предохраняет от кессонной болезни. (Не растворяется предельное количество газов);
9. Кровь богата гемоглобином, а мышцы - миоглобином;

Дыхание

Способны извлекать из воздуха большее количество кислорода, благодаря тому, что объем легких используется на полную мощность. Обменивается 90% воздуха легких. При нырянии интенсивность обменных процессов понижается.

Дыхательный центр

Обладает пониженной чувствительностью к повышению напряжения углекислоты в крови. Нет автоматики дыхательного центра.

Литература: Томилин А.Г. "Снова в воду" изд. "Знание" Москва 1984г.; "Жизнь животных", в т.7 /Млекопитающие/-Под ред.В.Е.Соколова.- 2-е изд.,перераб.-М.: Просвещение, 1989 г.- 558 c.

Кожа

Кожа голая, эластичная, лишена волос, сальных, потовых желез. Усатые киты имеют волоски на голове, которые служат для определения изобилия корма. Функции кожи: снижение гидродинамического сопротивления, снижение турбулентности потоков, поддержание ламинарного течения. Дополнительная функция - регенерация (повышена функция репродуктивных клеток).

Подкожный жир

Выполняет роль энергетического запаса, участвует в теплорегуляции, обеспечивает плавучесть. Дополнительная функция - остановка кровотечения. Развитие жарового пласта компенсирует малую дифференцировку дермы.

Окраска

Значение окраски:

1. Маскировка
2. Сигнально-опознавательное значение. Пример: изменение с возрастом цвета Белухи - черный -> серый -> голубой -> белый.
3. Индивидуальная изменчивость - горбачи, южные киты, кашалоты.