Общее описание
К отряду принадлежат высокоспециализированные млекопитающие, приспособившиеся к постоянной жизни в воде. Внешне китообразные напоминают рыб, но отличаются от последних наличием теплокровности, лёгочного дыхания, наличием остатков волосяного покрова, внутриутробным развитием плода и молочным вскармливанием детёнышей, и другими признаками, объединяющими их с остальными млекопитающими.
Размеры у китообразных наибольшие среди млекопитающих: средняя длина тела голубого кита 25 м, вес — 90-120 т.
Самые маленькие китообразные — белобрюхий дельфин и дельфин Гектора, относящиеся к роду пёстрых дельфинов (Cephalorhynchys): длина тела у них не превышает 120 см, масса — 45 кг.
Хвостовые лопасти кита-горбача
Наименьшее сопротивление воды при плавании китообразным обеспечивает обтекаемое тело торпедовидной или каплевидной формы.
Этому же способствуют исчезновение волосяного покрова и ушных раковин. Кожа китообразных отличается большой упругостью, эластичностью и несмачиваемостью, что уменьшает трение при быстром плавании.
Голова обычно массивная; заканчивается тупо, заострена или вытянута в «клюв» (рострум). Голова почти без видимого шейного перехвата переходит в туловище, которое постепенно сужается в хвостовой стебель. Передние конечности превратились в плоские и жёсткие грудные плавники (ласты), которые служат в основном «рулями глубины», а также обеспечивают повороты и торможение.
Кистевые части ласт внешне не расчленены, а иногда и сращены внутри. Свободные задние конечности атрофировались, хотя у некоторых видов обнаруживаются рудиментытазовых костей.
Хвостовая часть тела латерально уплощена; она очень гибкая и мускулистая, служит основным локомоторным органом. На её конце имеются парные, горизонтальные хвостовые лопасти. Кроме того, у большинства видов на спине находится непарный спинной плавник, который служит своеобразным стабилизатором при плавании.
Хвостовые и спинной плавник относятся к кожным образованиям и лишены скелета; внутри них находится хрящевая ткань. Грудные, спинной и особенно хвостовой плавники обладают переменной упругостью, которая обеспечивается особыми кровеносными сосудами.
Упругость плавников зависит от скорости плавания. Помимо локомоторной плавники выполняют терморегулирующую функцию: через них в первую очередь уходит избыток тепла.
Кожные железы у китообразных отсутствуют; исключение составляют 2 молочные железы, которые расположены в задней половине тела. Соски (2) помещаются в продольных кожных карманах по бокам мочеполовой щели и наружу выступают только у кормящих самок.
Под кожей находится слой жировой ткани (ворвани) толщиной от 2,5 до 30 см Подкожный жир защищает тело от переохлаждения, помогает удерживать в организме воду, которая иначе диффундировала бы в окружающую среду, а также является энергетическим запасом на время голодовок. Температура тела за счёт хорошей изоляции жировой прослойкой колеблется в пределах от 35 до 40 °C.
Волосяной покров отсутствует. У усатых китов на морде растут отдельные щетинковидные волоски, похожие на вибриссы наземных млекопитающих; они служат органом осязания.
У зубатых китов вибриссами во взрослом состоянии обладают только гангский дельфин и амазонская иния, живущие в мутной речной воде; у большинства других зубатых китов вибриссы имеют лишь эмбрионы.
Анатомия и морфология китообразных
АНАТОМИЯ И МОРФОЛОГИЯ КИТООБРАЗНЫХ
ПЛАН
1. Введение.
2. Кожный покров.
З. Нервная система.
4. Слух и локация.
5. Пищеварительная система.
6. Отличия дельфинов от усатых китов.
7. Кровеносная система.
а) Характеристика крови.
б) Особенности кровообращения.
8. Некоторые черты адаптации китообразных к
погружению длительному пребыванию под водой.
9. Дыхательная система
10. Заключение.
ВВЕДЕНИЕ.
Китообразные исключительно водные
млекопитающие. Они живут, рожают детенышей,
вскармливают их молоком, дышат атмосферным
воздухом и, когда приходит время, умирают в
водной стихии.
Форма тела дельфинов вытянутая, хорошо
обтекаемая. Задние конечности исчезли и лишь
изредка встречаются в виде рудиментарных
образований, а передние превратились в
веслообразные грудные плавники — рули глубины,
поворотов и тормоза,
Окраска тела китообразных варьирует от
аспидно-черной до чисто-белой, с различными
видовыми вариациями в соотношении темных и
светлых участков, образующих пятна, полосы,
разводы, что создает характерную для вида
окраску. Видоспецифический рисунок является не
только опознавательным вплоть до семейных
группировок у дельфинов, но выполняет защитную,
маскирующую функцию и, наоборот,
демонстративно-ошеломляющую. У некоторых видов
окраска меняется с возрастом животного (белуха,
продельфин). Постоянное обитание в водной среде
наложило резкие отпечатки на внешний облик
китообразных и повлекло за собой значительные
морфо-функциональные адаптации.
Дельфины относятся к подотряду зубатых китов.
КОЖНЫЙ ПОКРОВ.
В ходе эволюции у китообразных,
передвигающихся в плотной водной среде,
образовались легко обтекаемая форма тела,
упругий кожный покров, способный задерживать
появление турбулентных пульсаций в пограничном
слое воды, сформировался особый локомоторный
орган — хвостовой плавник — эффективный машущий
движитель. приводимый в движение сильной
мускулатурой,
Однако проблема передвижения китообразных с
высокой скоростью была решена природой только
тогда, когда появились два важнейших
приспособления — саморегуляция гидроупругости
плавников и самонастройка кожи к быстрому
плаванию путем демпфирования. Саморегуляция
плавников — не известное ранее явление — была
открыта советскими учеными в 1968 году на основа
разносторонних исследование проведенных на пяти
видах дельфинов. Эти исследователи установили,
что у китообразных происходит автоматическое
(рефлекторное) регулирование упругости
плавников, особенно хвостового, в зависимости от
скорости плаванья при помощи специфических
комплексных артериовенозных сосудов, общего
распределительного узла кровеносной системы и
особой структуры покровных тканей хвостового
плавника, включающих покрытие из сухожильных
тяжей.
Саморегуляция гидроупругости плавников
позволяет китообразным двигаться с огромно
скоростью и догонять морских, скоростных рыб и
головоногих моллюсков, обеспечивает высокую
маневренность, возможность совершать высокие
прыжки, внезапные рывки, мгновенные остановки
при стремительном ходе и т.п. Экстремальный режим
плаванья китообразных создал необходимость
изменения и регулирования упругих свойств
плавников, и прежде всего хвостового плавника. Во
время самого быстрого движения плавники
дельфина имеют наибольшую упругость, при отдыхе
они расслабляются. Открытие явления
саморегуляции гидроупругости плавников
китообразных создает возможность технического
моделирования разных устройств и конструкций с
регулируемой упругостью и жесткостью их
некоторых частей.
Другой секрет дельфина — переменное
демпфирование его кожи на различных скоростях
плаванья, что является главной адаптацией кожных
покровов китообразных и быстроходности.
Демпфирование кожи у дельфинов осуществляется в
основном сосочковым слоем, обильно снабженным
кровеносными сосудами и нервами. Каждый сосочек
кожи благодаря увеличению или уменьшению
просвета кровеносных сосудов на различных
скоростях плаванья обладает переменной
упругостью. В целом, по всей коже это создает
оптимальные условия демпфирования в
соответствии с той или иной. скоростью плаванья.
Такое регулирование переменного демпфирования
совершается животными рефлекторно.
Дельфин при движении тонко использует в
различных сочетаниях средства уменьшения
гидродинамического сопротивления воды и
управления пограничным слоем на поверхности
своего тела. Он может улавливать
гидродинамическое давление поля движущихся
судов.
НЕРВНАЯ СИСТЕМА.
Строение мозга китообразных подтверждает
мнение о том, что киты являются наиболее
атипичными и специализированными
представителями млекопитающих.
Для всех видов дельфинов показано, что они для
ориентировки пользуются принципом эхолокации
посредством ультразвукового сонара.
Соответственно этим наблюдениям в их мозге
выделяются сильно развитые слуховые нервы,
трапециевидное тело, медиальное коленчатое тело.
Все эти образования являются центральными
образованиям слухового анализатора.
Уже макроскопически заметные количественные
различия отдельных отрезков акустической
системы у разных видов китов, по видимому,
связаны с установленными биоакустическими
различиями сонограмм.
В мозговом стволе китов продолговатый мозг,
мост, средний мозг обнаруживаются на типичных
для них местах. Нижние оливы у всех китов развиты
очень сильно. У большинства видов китообразных
мозжечок развит сильнее, чем у наземных
млекопитающих. У дельфинов мозжечок почти совсем
прикрывается большим передним мозгом. По
относительному весу мозжечка речные дельфины
выделяются среди остальных зубатых китов — 6,7-11,8
% общего веса мозга; у остальных — 15-19 %. Кора
полушарий богата бороздами и хорошо выражена.
СЛУХ И ЛОКАЦИЯ.
Китообразные издают многочисленные и
разнообразные звуки, которые в описательном
плане могут быть охарактеризованы, как рев, стон,
мычание, визг, треск, трель, скрип, удар, грохот,
выстрел и т.д. К настоящему времени можно считать
установленным, что все виды китообразных издают
звуки, но полнота их изученности у разных видов,
родов и семейств неодинакова. Лучше всего
исследованы сигналы дельфинов.
Звуки зубатых китов охватывают необычайно
широкий спектр частот — от нескольких герц до
почти трехсот килогерц, эти сигналы можно
разделить на импульсные и непрерывные.
Импульсные сигналы (щелчки) состоят из отдельных
посылок широкой полосы (с максимумом
интенсивности от 20 до 50 Кгц) с очень крутым
передним фронтом, длительностью порядка 0,1 мсек.
Частота посылок таких импульсов в секунду может
изменяться от единиц до сотен, и на слух они
сливаются в щебет, скрип, лай. Длительность
каждого сигнала может изменяться от щелчка к
щелчку и обычно уменьшается при возрастании
числа импульсов в секунду, а так же в бассейне по
сравнению с морем.
Сигнал типа щелчка у зубатых китов по своей
спектральной композиции может быть описан, как
белый шум, поскольку в нем присутствуют частоты
очень широкого диапазона. Полоса частот в щелчке
варьирует у животного в зависимости от
обстоятельств. Для распознавания обычно
используют более высокие частоты, а для
ориентации — более низкие и продолжительные (в
несколько миллисекунд). Эти сигналы могут
возбуждать сильное эхо. У афалины щелчки двойные,
каждый длительностью 0,4-0,7 мсек. и с интервалом
около 1 мсек, касатка излучает серии щелчков, по
10-15 в каждой, с малой частотой повторения.
Типичная серия начинается с более высоких частот
и заканчивается низкими (500-350 Гц).
Продолжительность отдельного щелчка косатки 10-35
мсек. Импульсные сигналы обычно сопутствуют
локации.
Другой большой класс звуков китов представляют
сигналы, называемые непрерывными. Часть их
воспринимаются на слух. как свисты, почти
монохроматические, амплитудно — и
частотно-модулированные, длительностью 0,1-3,6
секунд, частого 4-30 Кгц. Другие звуки этого класса
имеют более сложный спектральный состав и
воспринимаются как рев, вой, трубные звуки и т.п.
Для них характерна комплексность свиста и
импульсов. Свисты обычно относят к
коммуникативным сигналам, хотя и не исключено их
использование и для локации.
В 1957 году зоологи из США, описывая новый вид,
морской. свиньи из Калифорнии, заметили, что
лобная поверхность ее черепа подобна форме
параболического зеркала, а мягкие части над
челюстными костями напоминают линзу. Возникла
мысль, что голова морской г свиньи может
концентрировать звуки, излученные воздушными
мешками, как рефлектор и фокусирующий аппарат.
Так зародилась гипотеза звукового прожектора и
акустической линзы дельфинов, красиво
объясняющая точность, прицельностъ и дальность
эхолокации. В дальнейшей разработке этой
гипотезы принимали участие как американские, так
и советские ученые.
Тот факт, что эхолоцирующий дельфин,
приближаясь к добыче, покачивает головой-, как бы
нацеливаясь на рыбу своим звуковым лучом,
указывает, что звуковые волны дельфины посылают
направленно.
Наши исследователи показали, что череп и мягкие
ткани головы дельфинов действительно
концентрируют звуковые колебания и играют роль
акустического прожектора и звуковой линзы.
Испытания показали, как изменяется
направленность звуков, формируемая черепом и
целой головой дельфина в зависимости от частоты
акустического изучения. Оказалось, что с
увеличением частоты от 10 до 180 Кгц направленность
звуков, обусловливаемая вогнутой передней
поверхностью мозговой части черепа и мягкими
тканями голова, четко возрастает, и звуковое поле
суживается.
Основную роль концентратора звука выполняет
череп, а дополнительную — мягкие ткани головы.
Зубатые киты — это адаптивно измененные
локаторщики, чей череп с мягкими частями,
звукосигнальный аппарат и орган слуха
приспособились для генерации звуков, их посылки,
восприятия эха и анализа. Все это наложило
глубоки отпечаток на особенности биологии,
анатомии и физиологии группы.
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Пищеварительная система млекопитающих — одна
из наиболее доступных для убедительной
функциональной трактовки, строение ее у
китообразных имеет глубокие черты сходства с
таковой у других млекопитающих, но в то же время
показывает некоторые важные, глубокие отличия, в
разной степени характерные для разных
представителей отряда китообразных.
Ротовое отверстие ограничено со стороны
верхней челюсти плотными складками кожного
покрова, лишенными собственной мускулатуры и
покрытыми многослойным ороговевшим эпителием.
Таким образом, можно сказать, что у китообразных
нет типичных губ, характерных для млекопитающих,
равно как нет и щек. Однако с анатомической точки
зрения эти плотные кожные складки являются
губами, определяющими границы ротовой полости.
Большая поверхность ротовой полости лишена
каких бы то ни было желез. Язык менее подвижный,
чем у наземных млекопитающих.
У китообразных функции ротовой полости как
переднего отдела пищеварительного тракта
многообразны. Добыча у зубатых китов
схватывается, умерщвляется и удерживается
зубами и твердыми губами. Ориентация добычи и
начало проталкивания ее в глотку осуществляется
разнообразными движениями языка. В аборальной
части ротовой полости дельфинов проталкивается
пища и начинает обволакиваться секретом
слизисто-белковых желез, что облегчает ее
дальнейшее проталкивание.
Со дна глотки, там, где у наземных животных
находится вход в гортань, у зубатых китов
поднимаются два черпаловидных хряща и
надгортанник, образуя твердую хрящевую трубку,
перегораживающую полость глотки в ее
центральное части поперек, тем самым разделяя
пути пищи и воздуха.
Для всех китообразных характерно сложное
многокамерное строение желудка. Общее число
отделов желудка колеблется от трех до тринадцати
у разных видов китообразных. Первый отдел
желудка служит в основном для механической
обработки пищи. Однако механическая обработка
пищи не была бы так эффективна, если бы в этом не
участвовал секрет желудка из второго отдела.
Интересно, что в начале желудка китообразных
нет кардиального сфинктера, препятствующего у
многих млекопитающих выбрасыванию пищи в
пищевод. Очевидно, киты способны легко извергать
из желудка остатки пищи. Прямые наблюдения в
природе и в неволе подтверждают, что испуганный
зверь может срыгивать пищу.
В строении тонкого и толстого кишечника
особенностью является отсутствие у большинства
дельфинов слепой, кишки. Также у дельфинов
отсутствует желчный пузырь.
ОТЛИЧИЯ ДЕЛЬФИНОВ ОТ УСАТЫХ КИТОВ.
У зубатых китов наружное дыхательное отверстие
одно, у усатых — два; у дельфинов имеется сложная
система воздушных мешков, связанная с наружным
носовым проходом, надгортанники и черпаловидные
хрящи удлинены в гортанную трубку. На удлиненных
межчелюстных и верхнечелюстных костях черепа
всегда располагается своеобразная жировая
подушка, в отличие от китов, у которых этого нет.
Это показывает, что дельфины отличаются не
только от наземных млекопитающих, но и от второго
подотряда — усатых китов.
КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА.
Хотя в самых общих чертах кровеносная система
китообразных не отличается от таково а наземных
млекопитающих, имеется некоторые важные
особенности, так или иначе связанные с
адаптацией к водному образу жизни. К таким
особенностям относится первую очередь мощное
развитие артериальной и венозной чудесной сети,
которая располагается в основании черепа и
грудной области. Долгое время функциональное
значение этого образования оставалось неясным
(широко распространено было предположение о роли
ее в качестве депо крови). Сейчас известно, что в
той или иной степени чудесная сеть хорошо
развита у всех млекопитающих, ведущих водный
образ жизни. Одно. из функций этой структуры
является регуляция пульсирующего давления в
кровеносной системе, развивающегося в
результате задержки дыхания у китообразных.
Прижизненная ангиография показала, что мозг
дельфинов (исследована афалина) снабжается
кровью не прямо из сонных артерий (как это обычно
происходит у млекопитающих), а исключительно
через околопозвоночную чудесную сеть,
Характеристика крови.
Общее количество крови в организме
китообразных колеблется у разных видов. Так, у
обыкновенного дельфина кровь составляет 8-9 %
общего веса тела. Исследования показали, что
между близкими формами существуют определенные
различил в количестве крови в организме,
совпадающие с различиями в активности животного:
чем более подвижный образ жизни свойствен виду,
тем относительно большее количество крови у него
(у афалины — 71 мл/кг веса тела, у короткоголового
дельфина — 108 мл/кг, у дельфина Далля — 143 мл/кг).
Одной из основных особенностей кровеносной
системы китообразных считается высокое
содержание мышечного гемоглобина. Как показано
для обыкновенного дельфина, по концентрации
гемоглобина отдельные группы мышц значительно
различаются: в мышцах сердца и головы
концентрация гемоглобина минимальная — 1200 мг/%,
что все же превышает в несколько раз эти величины
для наземных млекопитающих, а в спинных и брюшных
мышцах — максимальная (до 3500 мг/%). Оказывается, у
дельфинов на долю мышц приходится примерно такое
же количество гемоглобина, какое содержится в
крови, этим китообразные значительно отличаются
от наземных млекопитающих, у которых на долю
мышечного гемоглобина приходится 15-25 % всего
гемоглобина.
Представляет большой интерес характеристика
форменных элементов крови китообразных. По числу
эритроцитов все китообразные незначительно
отличаются друг от друга и от наземных
млекопитающих. Общий объем эритроцитов
(гематокрит) у разных ВИДОВ китообразных
колеблется в довольно широких пределах. — от 40 до
57 %, однако значительные колебания этого
показателя даже внутри одного вида (у афалины от
40,6 до 52,0 %). Исследователи для китообразных
ответили зависимость между величиной содержания
гемоглобина в крови и уровнем активности
животных.
Самой специфической характеристикой крови
китообразных можно считать ее чрезвычайно
высокую (по сравнению с другими млекопитающими)
общую буферную емкость.
Особенности кровообращения.
Вероятно, одной из самых интересных
общебиологических особенностей китообразных
является выработка глубоких специальных
приспособлений — для регуляции кровообращения в
условиях постоянного и чрезвычайно резкого
изменения внешнего давления.
Скорость погружения дельфина достигает в
среднем 100 метров в минуту, тренированная афалина
поднималась из глубин со скоростью 143 метра в
минуту, следовательно, в течение от одной — двух
минут давление крови должно измениться в
организме этих дельфинов на десятки атмосфер. Во
время ныряния у всех изученных китообразных
происходит резкое сокращено числа сердцебиений
(брадикардия). Также установлено, что при
увеличении тренированности афалин к глубинному
погружению скорость наступления и степень
развития брадикардии увеличивается на 50-60 %.
Средняя частота пульса у афалин в океанариуме
составляет около 100 ударов в минуту (наблюдается
размах колебаний от 81 до 137 ударов в минуту). У
косатки отмечено сокращение пульса при нырянии
вдвое (60 и 30 ударов в минуту). То, что брадикардия
представляет собой совершенное приспособление к
задержке дыхания, теперь ни у кого из
исследователей не вызывает сомнения. Об этом
убедительно говорит факт увеличения брадикардии
у тренированных пловцов.
Известно, что в процессе задержки дыхания в
крови накапливается большое количество молочной
кислоты, которая не может в условиях
кислородного голодания быть окислена до
углекислоты и выведена через легкие из
организма. Значит, замедление кровотока в период
прекращения дыхания с это — точки зрения
возможно и целесообразно. Это замедление
кровотока не должно сказываться на деятельности
мышц, в которых у китообразных находится
огромный запас кислорода в виде специального
гемоглобина мышц.
У китообразных из общего количества
запасаемого кислорода около половины содержится
именно в гемоглобине мышц. Но есть некоторые
органы (в первую очередь ЦНС), которые лишены
каких-либо запасов кислорода и живут лишь на
кислороде, приносимом кровью. Снабжение их
кровью идет довольно равномерно, чему
способствует функционирование чудесной, сети,
выравнивающей давление (создаваемое сердечной
мышцей. Вероятно, даже при многократных
перепадах частоты работы сердца кровь почти
равномерно будет снабжать мозговую ткань.
После выныривания период урежения работ сердца
сменяется периодом его гиперфункции —
чрезвычайно активной работы. Кстати, не
последнюю роль в развитии брадикардии играет то
обстоятельство, что сердце тоже представляет
собой мышцу, для активной работы которой нужно
большое количество кислорода; естественно, что
при более медленном ритме работы потребление
кислорода и сердечной мышцей может быть
сокращено.
Из других особенностей кровообращения следует
ответить своеобразное кровообращение в
комплексе сосудов, связанных с терморегуляцией.
В изящных экспериментах Р. Элснера, во время
которых рентгеноконтрастный раствор вводился в
кровь нормальной афалины, регистрировалась
работа артериальных и венозных сосудов при
разной температуре окружающей среды. В
результате доказано, что кровеносная система
плавников участвует в терморегуляции организма
китообразных.
Некоторые черты адаптации китообразных к
погружению и длительному пребыванию под водой.
Обтекаемая, торпедообразная форма тела и
перестройка мускулатуры обеспечивают быстрое
погружение и подъем на поверхность.
Присутствие в организме только одной порции
воздуха, взятой перед погружением в легкие,
объясняет отсутствие кессонной болезни при
быстром подъеме с большой глубины. Огромное
количество гемоглобина в мышцах позволяет
депонировать значительное количество кислорода
во время пребывания у поверхности моря. Кислород,
связанный миоглобином,, очевидно, расходуется
только на мышечную работу, это обстоятельство
объясняет возможность резкого замедления
кровотока (частоты сердцебиении) при
погружениях..
Способность гемоглобина связывать кислород у
дельфинов выше, чем у наземных млекопитающих.
Количество остаточного воздуха в легких
китообразных невелико (за одно дыхание
обновляется до 90 % всего воздуха легкого у
афалины. у морских свиней — до 79 %).
Важные отличия обнаруживаются в распределении
запасаемого кислорода в теле китообразных и
наземных млекопитающих;
Распределение кислорода (в %) :
| легкие | кровь | мышцы | другие органы | |
| Человек | 34 | 41 | 13 | 12 |
| Дельфин | 9 | 41 | 41 | 9 |
Адаптивное значение такого распределения
кислорода в организме китообразных чрезвычайно
велико: во время длительного перерыва в дыхании
насыщенные кислородом мышцы не требуют
кислорода крови, и этот кислород, содержащиеся в
крови и воздухе легких. может быть полностью
направлен в органы, лишенные его запасов, в
первую очередь в ткани ЦНС.
Живой, активно передвигающийся в плотной среде
организм тратит подавляющую часть энергии на
деятельность мышц. Таким образом, кровь,
поступающая в рабочие органы, должна нести
гораздо большее количество углеводов,
необходимое для энергоснабжения. Но откуда
берется у дельфинов такое огромное количество
углеводов, необходимых для получения энергии в
мышцах? Очевидно, немалое значение (а, возможно, и
решающее) имеет то обстоятельство, что
китообразные при погружении интенсивно
питаются. Важное значение имеет точная
информация координационных центров нервной
системы о необходимости выхода на поверхность.
Считается, что у китообразных концентрация
углекислого газа не является сигнальным
моментом о необходимости подъема.
Давление на любой глубине действует
проникающе, и все органы животного должны
находиться под давлением и все обменные процессы
в мышцах, кишечнике и других органах будут идти
при колоссальном давлении.
Ткани тела дельфина, состоящие в основном из
жидкости, практически несжимаемы, и потому
давление им не страшно. Нестрашно такое большое
проникающее давление и для работы системы
кровообращения, так. как при любом проникающем
давлении сердце будет создавать некоторое
избыточное давление, равное обычному
артериальному или близкое к нему, что позволяет
проталкивать кровь по сосудам.
ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.
Зубатые киты — крайне специализированная
группа млекопитающих, порвавших с сушей, но
сохранивших легочный тип дыхания. Водный образ
жизни вызвал у них определенные адаптивные
изменения в респираторной системе, так как
защита дыхательных путей и легких от попадания
воды приобретает для них жизненно важное
значение. Исследования, проведенные на одном из
представителей черноморской фауны — дельфине
афалине, свидетельствуют о наличии определенных
изменений в строении трахеи, бронхов и легких,
обеспечивающих их адекватное функционирование,
в основное они важны при погружении животного на
значительную глубину или при большой скорости
плаванья. Магистральные воздухоносные пути
китообразных по сравнению с наземными
млекопитающими обнаруживают существенные
адаптивные изменения, оптимально способствующие
быстрому обмену воздуха. Кольцеобразные хрящи
образуют каркас стенок трахей и бронхов вплоть
до самых мелких воздухоносных путей,
предохраняющих паренхиму легких от перепадов
давления в момент погружения животного.
В.формировании воздухоносных путей, кроме того,
принимает участие пластическая ткань,
представленная плотными слоями продольно
расположенных эластических волокон, лежащих
непосредственно под слизистой.
При значительном интересе исследователей к
теме данной работы, необходимо признать
разноречивость и фрагментарность материальных
данных, а также акцентировать внимание на почти
полном отсутствии соответствующих материалов по
объекту данного исследования
Исследовано 12 половозрелых дельфинов афалин
(1,6-2,5 м) Азовско-Черноморского бассейна.
Особенности трахеи.
На всем своем протяжении трахея граничит с
довольно плотными образованьями, местами
сдавливается ими, но не спадается. Постоянный
просвет трахеи обеспечивается системой хрящевых
колец, соединенными между собой плотной
соединительной тканью. Хрящевые кольца
полностью замкнутые, спереди назад
черепицеобразно накладываются одно на другое.
При необходимости это допускает некоторое
растяжение трахеи в длину. Нередко несколько
соседних колец на каком-то участке срастается.
Конфигурация колец различна. Особенно заметны
сочетания колец различной конфигурации в местах
бифуркации трахеи и отхождения трахеального
бронха. В месте соединения трахеи с гортанью
многие хрящевые кольца, как правило, сливаются.
Воздухоносные пути дельфина афалины
представляют собой сложно организованную
систему приспособлений, обеспечивающих
нормальное {функционированием организма этих
животных при различных режимах плаванья и в
состоянии покоя. Представленные нами результаты
морфологических исследовали свидетельствуют; т
о наличии ряда особенности — трахеи, то
выражается, в частности, в замкнутости хрящевых
колец трахеи и бронхов, круговых связок,
состоящих из грубой волокнистой соединительной
ткани и труднорастяжимых, что также способствует
прочности конструкции дыхательного горла.
Указанные особенности в строении трахеи имеют
четко выраженный адаптивный характер, так как
животное осуществляет захват и проглатывание
добычи целиком во время нахождения под
поверхностью воды. Естественно при том
предположить, что прохождение по пищеводу
объекта питания (чаще всего рыбы) значительно
деформировало бы трахею с мягкой мембранозной
частью, создавая тем; самым определенные
трудности в осуществлении дельфином акта
выдоха-вдоха, следующего нередко тотчас после
проглатывания пищи.
Вдох — выдох у китообразных происходит очень
быстро, взрывообразно, у дельфинов обычно он
завершается в 0,3-0,7 сек. Координация акта дыхания
у дельфинов очень точная и регулируется
непосредственно центральной нервной системой, а
не является безусловные рефлекторным действием,
Это подтверждается прямыми экспериментам, при
которых, введение даже сравнительно небольших
доз наркотиков (10 мг на 1 кг веса животного)
приводило к полному нарушению дыхательной
ритмики, захлебыванию и смерти животного.
Дельфин может спать с одним открытым глазом,
что прямо связывается с необходимостью
постоянного нервного контроля дыхательного
акта.
Поток воздуха, вырывающийся из легких
китообразных, в момент выдоха увлекает за собой
капельки воды, находящиеся вокруг дыхала.
Известны настоящие чисто водяные фонтаны,
которые наблюдались как у дельфинов в неволе, так
и в природе у разных видов дельфинов.
Абсолютная частота дыхания также значительно
различается у разных видов китообразных.
Считается, что в среднее дельфины делают около 3-8
вдохов-выдохов в минуту в перерывы между
продолжительными ныряньями. Но если
распределить эти акты равномерно на достаточно
длительное отрезке времени, то окажется, что
частота дыхания китообразных составляет 1-5 раз в
минуту (у наземных млекопитающих частота дыхания
составляет от 70-100 у мелких грызунов, до 20 у
собаки, 15 у человека, 3 у слона).
Как же функционируют органы дыхания у
дельфинов? Большинство исследователей
рассмотрело функционирование какого из участков
дыхательной системы изолированно от соседних.
Единое наружное дыхательное отверстие зубатых
китообразных у поверхности замыкается плотными
кожно-мышечными складками. Воздух, заключенный в
надчерепных мешках, при увеличении
гидростатического давления давит на клапаны,
закрывающие вход в костные отверстия. Тот факт,
что гортанно-глоточный сфинктер временно
замкнут, не вызывает сомнения по той простой
причине, что киты, проглатывающие пищу под водой
раскрывают рот на любой глубине, а следовательно,
в ротовой полости и глотке давление
устанавливается равные наружному
гидростатическому. Следующие клапаны
обнаруживаются по воздухоносному пути лишь в
конце проводящих — начале респираторных отделов
легких. В полости гортани и крупных бронхов
давление, очевидно, сохранится близким, к
атмосферному, что будет обеспечено, в частности,
прочностью стенок трахеи и бронхов, вплоть до
мельчайших, в которых находятся замкнутые
хрящевые кольца.
В отличие от проводящих отделов в
респираторных отделах давление будет по
величине приближаться к гидростатическому, то
есть наружному давлению воды на все тело кита.
Роль сильных мышечных сфинктеров может
заключаться в том, чтобы при погружении дельфина
на глубину и при увеличении давления в альвеолах
препятствовать выходу воздуха из респираторных
отделов в полость крупных бронхов и обеспечивать
тем самым нормальное протекание всех
газо-обменных процессов. Строение грудной :
клетки у дельфинов отличается не только
сокращением числа стернальных ребер, но и
развитием чрезвычайно короткой и
непропорционально маленькой, (в одних случаях)
или чрезвычайно расчлененной и подвижной (в
других случаях) грудной кости. Все эти
особенности свидетельствуют о большой
сжимаемости и подвижности грудной клетки
китообразных.
В связи со значительной подвижностью грудной
клетки необходимо остановиться на возможности
существования у китов своеобразного типа
дыхания, ведущее значение при котором имеет акт
выдоха, обеспечиваемый сильной мускулатурой
грудной клетки и огромной по площади диафрагмой.
Таким — образом, анализ процессов,
происходящих в дыхательной систем зобатых китов
при нырянии, показывает, что легкие, как и другие
внутренние органы, испытывают давление, равное
гидростатическому и составляющее иногда многие
десятки атмосфер. Система органов дыхания у
китообразных весьма специфична.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Обобщая сказанное, необходимо отметить, что так
как далекими предкам дельфина афалины и других
дельфинов, являлись наземные млекопитающие,
осуществившие в древности полный разрыв с сушей,
то водный образ жизни не мог не отразиться на
строении организма этих удивительных животных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.Б. Яблоков и др. «Киты к дельфины». М.; Наука
1972 г.
2. А.Г. Томилин «В мире китов дельфинов». М.;
Знание 1974 г.
3. А.Я. Констадтинов «Эхолокация в природе». Л.;
«Наука» 1974 г.
4. В.Я. Духанин, А.П. Магнор др.
Структурно-функциональный анализ дыхательного
горла дельфина афалины. Бионика 1991 № 24.
Наши авторские методические материалы по млекопитающим России:
Кроме того, на нашем сайте Вы можете приобрести методические материалы по зоологии позвоночных животных:
|
Образ жизни
Распространены китообразные во всех океанах и в некоторых морях. Имеются холодолюбивые виды, живущие в полярных и субполярных водах (белухи, нарвалы, гренландские киты), теплолюбивые (полосатик Брайда), тропические и субтропические (многие дельфины, карликовые кашалоты) и виды с широким ареалом, включая космополитичные (полосатики, кашалоты, косатки).
Встречаются как возле побережий, так и в открытом море. Представители некоторых видов способны подниматься вверх по рекам или постоянно жить в реках и эстуариях.
Большинство видов — стадные животные; держатся группами от нескольких до сотен и тысяч голов[1]. Питание, как правило, специализированное; среди китов встречаются планктофаги, теутофаги, ихтиофаги и саркофаги. Косатки — единственные китообразные, регулярно поедающие не только рыб и беспозвоночных, но и теплокровных животных (птиц, тюленей, др. китов).
Некоторые виды плавают очень быстро (косатки, многие дельфины), другие относительно медлительны. Большинство китов держатся в поверхностных водах; некоторые могут нырять на значительную глубину (кашалот). В результате приспособления к сезонным условиям питания и размножения китообразные образовали несколько биологических групп.
Для одних видов характерны строго регулярные сезонные миграции в пределах северного или южного полушария: на зиму они плывут в низкие широты для родов, а на лето — в умеренные и высокие для нагула жира (почти все усатые киты, часть клюворылых и кашалоты).
Самые длинные миграции среди всех млекопитающих совершают серые киты, которые в год проплывают до 12 000 км, перемещаясь от зимовочных участков у берегов Калифорнии к местам летней кормежки в Беринговом море и обратно.
Другие также совершают миграции на значительные расстояния, но менее регулярно и с нарушениями сезонных сроков (малые косатки, гринды, сейвалы, нарвалы). Третьи перешли к сравнительно оседлому образу жизни, совершая кочевки в пределах небольшой акватории (афалины, речные дельфины, серые дельфины и др.). Миграции китообразные совершают в пределах знакомых областей, придерживаясь опредёленных путей.
Органы чувств
Масса головного мозга у китообразных — наибольшая среди млекопитающих в абсолютных цифрах, достигая у кашалота 7,8-9,2 кг, но относительно массы тела она невелика. Так, у голубого кита она составляет всего 0,007 % общей массы. Головной мозг высоко дифференцирован, органы чувств развиты, хотя и не одинаково.
Обоняние китообразными почти утрачено. Обонятельные доли мозга и обонятельные нервы отсутствуют полностью (зубатые киты) или имеются в зачаточном состоянии (усатые киты). Вкус, видимо, развит довольно слабо; предполагают, что киты способны на вкус различать солёность воды и обнаруживать по моче и фекалиям своих сородичей. Осязание развито превосходно; кожа богато иннервирована.
На голове у усатых китов сохраняются редкие осязательные волоски, которые действуют как вибриссы и играют определённую роль при поисках массовых скоплений планктона.
Глаза расположены по бокам головы и относительно небольшие: у крупных китов глаз имеет массу около 1 кг, у мелких дельфинов размером с глаза собаки.
Веки неразвиты. Роговица и склера толстые и плотные.
Глазное яблоко почти шаровидное, спереди несколько уплощённое. Хрусталик имеет округлую форму. Зрение у многих видов монокулярное, без общего поля зрения.
Китообразные как правило близоруки, исключение составляют дельфины. Слёзные железы редуцированы; слёзно-носовой проход отсутствует.
От механического и химического воздействия воды глаза предохраняет жирный секрет гардеровой железы. Имеются конъюнктивные железы, не известные у других млекопитающих.
Органы слуха сильно видоизменены.
Ушная раковина отсутствует. Слуховой проход сужен и открывается позади глаза маленьким отверстием; видимо, служит отдельным чувствующим органом, воспринимающим изменение давления. Барабанная перепонка выгнута наружу (усатые киты) или внутрь (зубатые киты).
Звук китообразные воспринимают через кости черепа и нижнюю челюсть, чей задний конец близко подходит к области внутреннего уха и иннервирован ветвью тройничного нерва.
Строение внутреннего уха у китообразных очень сложное, с увеличенной улиткой.
Звук для водных организмов — важнейший источник информации, так как в воде звуковые колебания распространяются в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Китообразные способны улавливать звуковые волны в диапазоне от 150 Гц до ультразвуковых колебаний в 120—140 кГц. Наиболее остр слух зубатых китов; у усатых китов он хуже по сравнению с наземными млекопитающими.
- Полная статья: Песни китов
Характерный V-образный фонтан южного кита Eubalaena glacialis
Китообразные издают звуковые сигналы в тех же частотах, которые воспринимают сами. Поскольку голосовые связки у них отсутствуют, звуки производятся в результате вибрации «звуковых губ» (зубатые киты) или с помощью гортани и глотки (усатые киты).
Коммуникационные звуковые сигналы, издаваемые китообразными, многочисленны и разнообразны; имеются особые сигналы питания, беспокойства, страха, спаривания, боли и т. п. Некоторые китообразные из подотряда Odontoceti, подобно летучим мышам, способны к направленной эхолокации.
У них образовался особый эхолокационный аппарат, состоящий из жировой подушки и вогнутой передней поверхности черепа, которые действуют как звуковая линза и рефлектор, концентрируя излучённые ультразвуковые сигналы и в виде звукового пучка направляя их на объект.
Паук-крестовик
Такое название паук получил неслучайно: на спинной стороне брюшка имеются белые пятна, образующие крест, благодаря чему он легко узнаваем.
- Покровы, опорно-двигательная система
- Пищеварительная система
- Дыхательная система
- Кровеносная система
- Выделительная система
- Нервная система
- Половая система
Тело подразделяется на головогрудь и брюшко, покрыто хитиновой кутикулой, которая служит защитой животному от пересыхания. Полость тела — миксоцель.
Конечности брюшного
отдела отсутствуют (редуцированы), всего имеется шесть пар членистых конечностей. Две из них, наиболее близко расположенные к головному концу тела,
преобразуются в хелицеры.
Хелицеры (от греч. chele — клешня коготь и keras — рог) — первая пара головных, обычно клешневидных конечностей у членистоногих животных подтипа
хелицеровых. Их основная функция — схватывание и разрывание добычи, измельчение и раздавливание пищи. Состоят хелицеры из 2-3 члеников и часто
заканчиваются клешней.
За хелицерами располагаются ногощупальца — педипальпы (от лат. pes (pedis) — нога и palpus — щупальце). Педипальпы — вторая пара членистых конечностей
на головогруди у паукообразных. Служат для захвата и пережевывания пищи, а также — осязания. Щетинки на педипальпах препятствуют попаданию в рот
твердой пищи — запомните, что пауки питаются жидкой пищей и пищеварение у них особенное. Скоро вы все узнаете 😉
На брюшке паука снизу находятся особые органы — паутинные бородавки (видоизмененные брюшные ноги). Это парные членистые выросты (от одной до четырех пар),
основная функция которых — формирование паутинного волокна.
С помощью паутинных волокон пауки строят ловчую сеть, которую мы называем паутиной (тенетой).
Паутина каждого паука имеет свой уникальный рисунок,
она состоит из сухих и липких нитей.
Паук сам строит паутину и прекрасно знает, какие нити липкие, избегает их. Другие животные не знают этот секрет, и поэтому легко запутываются.
Ходильных ног у паука восемь (четыре пары). Для всех представителей подтипа хелицеровых, в том числе и паука-крестовика, характерно отсутствие усиков: у них
нет ни антеннул, ни антенн.
Запомните, что пищеварение у паука — внекишечное. Поймав добычу, паук вонзает в ее тело хелицеры и впрыскивает яд (образовавшийся в ядовитых железах).
Жертва заключается в кокон из паутины, после чего паук впрыскивает в жертву секрет слюнных желез,
который начинает в прямом смысле переваривать жертву вне кишечника паука — отсюда и название! После некоторого времени пауку остается просто всосать
уже переваренные органы и ткани жертвы. Твердую пищу паук не ест.
Пищеварительная система паукообразных состоит из передней, средней и задней кишки. В составе передней кишки выделяют глотку, зоб и сосательный желудок,
снабженный мощной мускулатурой и действующий подобно резиновой груше. Благодаря сосательному желудку паук вытягивает переваренные органы и ткани жертвы.
Средняя кишка, основная функция которой — всасывание, имеет многочисленные слепо заканчивающиеся выросты, которые увеличивают общую площадь всасывания.
Задняя кишка завершается анальным отверстием, через которое непереваренные остатки пищи выводятся наружу.
Помимо пары легочных мешков, у паука имеется система трахей. Легочные мешки паука являются видоизмененными кожными выростами, имеют форму параллельных перегородок.
Трахеи — дыхательные трубки паукообразных и насекомых, открывающиеся на поверхности тела
особыми отверстиями — стигмами (дыхальцами), чаще всего лежащими попарно. Внутренняя стенка трахей представлена хитиновой оболочкой, которая предохраняет трахеи
от спадания.
Благодаря системе трахей кислород доставляется к тканям и органам паука, а углекислый газ удаляется из организма.
Кровеносная система паука, как и всех членистоногих, незамкнутого (лакунарного типа). Состоит из трубковидного сердца, функционирование которого происходит
также, как и у ракообразных. Сердце лежит в околосердечной сумке — перикарде. От сердца отходит аорта, несколько артерий и система лакун, в которых циркулирует гемолимфа, омывающая внутренние органы и ткани.
Нельзя не отметить, что развитая система трахей значительно упрощает строение кровеносной системы, которая практически не участвует в переносе кислорода.
Именно по этой причине в кровеносной системе отсутствуют капилляры и мелкие сосуды.
Таким образом, основной функцией кровеносной системы становится транспорт питательных веществ к клеткам и тканям организма.
Органы выделения — мальпигиевы сосуды. Мальпигиевы сосуды — тонкие (как нить) слепо заканчивающиеся выросты кишечника на границе средней и задней
кишки. Сухопутный образ жизни настолько поднял ценность воды для пауков, что в мальпигиевых сосудах из мочи всасывается вся вода, и на входе в кишечник
мочевая кислота кристаллизуется и выпадает в осадок, в твердом виде выводится с экскрементами.
Также у пауков присутствуют особые — коксальные железы (лат. coxa — бедро), являющиеся видоизмененными метанефридиями. Выводной проток этих желез
открывается чаще всего возле основания первых члеников — третьей пары ходильных ног.
Состоит из головного мозга (надглоточного ганглия), подглоточного ганглия, коннектив, соединяющих эти два ганглия, — все эти структуры вместе образуют
окологлоточное нервное кольцо. От окологлоточного нервного кольца отходит брюшная нервная цепочка, строение которой нетипично — все нервные узлы
сливаются в единственный звездообразный узел.
Органы чувств представлены органами равновесия — статоцистами, слуха — слуховыми пузырьками. У пауков 4 пары простых глаз, по всему телу распределены
чувствительные волоски — щетинки, наибольшая их концентрация наблюдается на хелицерах, педипальпах, вокруг рта и на конечностях. Пауки очень чувствительны
к малейшим вибрациям паутины, что позволяет им не прозевать добычу, попавшуюся в нее.
Раздельнополые животные, оплодотворение внутреннее. Половые железы самцов — семенники, самок — яичники. Самцы откладывают сперматофор (мешок со
сперматозоидами), который самка захватывает краями полового отверстия. Некоторые пауки вводят сперму непосредственно в половые пути самки с помощью копулятивных
органов.
Развитие паукообразных прямое — без метаморфоза (за исключением клещей). Часть пауков откладывают яйца, из которых в дальнейшем развиваются молодые особи,
часть обладают живорождением. Живорождение — появление на свет полностью развившегося детеныша, свободного от яйцевых оболочек.
Примечания
- ↑Лоран Сулье, современный французскийпаразитолог, доказал стадность китов путём снятия и сравнения паразитов с разных особей. Следуя его гипотезе, во время контакта одного кита с другим осуществляется обмен паразитами, что позволяет узнать о принадлежности животного к тому или иному стаду. Репортаж Жана-Мишеля Корийона. Совместная продукция Kwanza, RFO, Prodom, Bleu Lagon Productions, MAD Executive. Sur le dos des baleines // Thalassa : le magazine de la mer présenté par Georges Pernoud — France 3, 20:55—22:45, 25 апреля 2008 (UTC 2)(фр.)
ar:حيتانياتbg:
Китоподобниbr:Morvilca:
Cetacics:Kytovcida:
Hvalerde:Waleel:
Κητώδηen:Cetaceaeo:
Cetacojes:Cetaceaet:
Vaalalisedeu:Zetazeofa:آببازانfi:Valaatfo:
Hvalurfr:Cetaceagl:
Cetáceohe:לווייתנאיםhi:व्हेलhr:Kitovihu:
Cetekid:Cetaceais:
Hvalirit:Cetaceaja:クジラ目ka:ვეშაპისნაირნიko:고래la:Cetaceali:
Walvèsechtegelij:Cetacealt:
Banginiaims:Cetaceanl:
Walvissennn:Kvalarno:
Hvalernov:Cetaceaoc:
Cetaceapl:Waleniept:
Cetáceosqu:Wallinaro:
Cetaceuscn:Citaceasimple:
Cetaceask:Veľryby (rad)sl:
Kitisr:Китовиsv:
Valarsw:Nyangumith:อันดับวาฬและโลมาtr:Balinalaruk:
Китоподібніvi:Bộ Cá voizh:鯨目zh-min-nan:Cetaceazh-yue:鯨魚
Численность и значение для человека
Китобойный промысел
В недавнем прошлом практическое значение китообразных для человека было довольно велико. Практически все органы китов использовались для выработки пищевых и технических продуктов. Из подкожного сала и костяка вываривался жир, который потом перерабатывался на лярд и маргарин, смазочные вещества, технический и дистиллированный глицерин, мыло, театральный грим, стиральный порошок и т. д.
Полимеризированный жир использовался для изготовления линолеума и типографской краски. Спермацет кашалотов служил сырьём для производства косметическихкремов и помады, а также смазочных материалов.
Вываренный костяк, внутренности и части мускулатуры перерабатывались на удобрение (тук) и на кормовую муку для скота и птицы.
Из белковой части китового сала получали желатин и клей.
Из китового уса до развития производства пластмасс изготовляли пружины для диванов и матрацев, корсеты, щётки, веера и т. д. Зубыкашалота шли на резные изделия. Мясо в консервированном, засоленном или свежем виде употреблялось как пищевой продукт.
Из печени китов добывали витамин A; из желез внутренней секреции (поджелудочной и зобной) изготавливали медицинские препараты (камполон, инсулин и др.). Амбра, извлекаемая из кишечникакашалотов, высоко ценится в парфюмерной промышленности как закрепитель духов.
Чрезмерно интенсивный промысел пагубным образом сказался на численности китообразных, приведя многих представителей этого отряда на грань исчезновения. Многие китообразные занесены в списки Международной Красной книги.
В настоящее время коммерческий промысел китов запрещён мораторием Международной комиссии по регулированию китобойного промысла и законами большинства стран и в ограниченных объёмах ведётся только Норвегией, Исландией и Японией, а также некоторыми аборигенными народами в качестве одного из традиционных занятий.