Текст книги "Жизнь океанских глубин"

Автор книги: Борис Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц)

Транспортные проблемы

С чего начать разговор о житье-бытье морских животных? По давно сложившейся традиции нужно было бы сначала познакомить читателя с пищевой пирамидой, с тем, кто, кого и в каком количестве ест, что от этого имеет и кому сам, в свою очередь, попадает в желудок. Однако мне хочется нарушить этот модус. Дело в том, что поглощение пищи требует некоторых хотя бы минимальных условий. Можно отказаться от комфорта и перекусить на ходу. Но если ты идешь камнем ко дну, тут уж не до еды.

По самым скромным подсчетам, не менее ⁴/ ₅обитателей океана живет в толще воды. Нужно думать, что первым условием существования в подвешенном состоянии, первым шагом в этом направлении было умение не утонуть, не пойти камнем на дно. Только обзаведясь такими навыками, морские животные могли позволить себе оторваться от твердой опоры и начать приспосабливаться к жизни между поверхностью океана и его дном. Поэтому и нам целесообразно сначала разобраться в том, как они тут обосновались, как обжились, как отдыхают в этом совершенно для нас непривычном состоянии, как удается им держаться на выбранной глубине и не скатываться кубарем вниз.

Антиподы

Трудно ли найти в океане надежную опору? К числу наиболее удивительных свойств воды следует отнести ее способность образовывать чрезвычайно прочную пленку поверхностного натяжения, которая возникает благодаря необычной силе электростатических водородных связей, приводящих к прочнейшему сцеплению молекул воды. По силе поверхностного натяжения ни одна жидкость, за исключением ртути, не сравнится с водой. Несмотря на то, что поверхностная пленка чрезвычайно тонка и может быть образована слоем всего в одну или несколько молекул, она способна удержать на себе тяжелые предметы, которые, казалось бы, плавать не должны. Если осторожно положить на поверхность воды стальную иголку или лезвие безопасной бритвы, они не утонут. Важно лишь, чтобы поверхность этих предметов была несмачиваема, то есть препятствовала прилипанию молекул воды.

Пленка поверхностного натяжения дает небольшим животным достаточно надежную опору. Одни разгуливают по ее наружной поверхности, другие уютнее себя чувствуют в воде и бродят по той же пленке, только уже спиною вниз, подвесившись к ее внутренней стороне. Конечно, обитатели верхнего этажа гораздо меньше ростом, чем те, что подвешиваются к пленке снизу, ведь в воде любой объект заметно теряет в весе.

В числе наиболее удивительных существ, чья жизнь связана с пленкой поверхностного натяжения, следует назвать морских клопов-водомерок. Они являются самыми близкими родственниками пресноводным водомеркам, только ростом чуть-чуть поменьше. Их около 40 видов. Все морские водомерки – жители тропиков. При значительном понижении температуры насекомые впадают в оцепенение, а так как в океане некуда спрятаться, чтобы переждать прохладную ночь или холодную зиму, становится понятно, почему в зоне умеренного климата они существовать не способны. Все водомерки, кроме одного-единственного вида, обитающего в Атлантике, жители Индийского и Тихого океанов. Видимо, в периоды оледенения, регулярно обрушивавшиеся на нашу планету, в других местах для них становилось слишком холодно.

Как и полагается насекомым, водомерки имеют три пары ног. Конечности первой пары самые короткие. С их помощью водомерки хватают добычу. Две другие предназначены для передвижения. Они длинные, широко расставлены и покрыты несмачиваемыми волосками. Кончики ног, как поплавки, удерживают насекомое на поверхности воды. На них водомерки скользят, как на коньках, и, как заправские конькобежцы, способны совершать сложные маневры. А если избежать столкновения с внезапно возникшим препятствием невозможно, легко перепрыгивают через него. Движение происходит за счет энергичных взмахов второй пары ног, третья пара обеспечивает маневрирование.

Среди морских водомерок есть любители прибрежных зон. Им живется спокойнее, когда на горизонте маячат береговые утесы и доносится шум прибоя. Другие предпочитают океанские просторы. Крылья водомеркам не нужны. Они не должны подниматься в воздух. Любой порыв ветра, а в них здесь нет недостатка, может подхватить незадачливого авиатора, разлучить с товарищами, выбросить на берег или унести за пределы тропической зоны. Вот почему морские водомерки, в отличие от пресноводных, крыльев не имеют. Зато с уменьем нырять у них все в порядке. А как иначе проживешь среди волн, постоянно угрожающих обрушиться тебе на голову?

Океанские водомерки – существа компанейские, частенько образующие внушительные скопления. Огромные стаи хищников, среди водомерок вегетарианцы не встречаются, нападают на стареющих медуз, на парусников и физалий, в общем, на всех медлительных существ, рискнувших высунуться на поверхность воды, прокалывают верхними челюстями их наружные покровы, запускают в ранку двухканальный хоботок и сосут, сосут, сосут… По заднему каналу в образовавшуюся ранку стекает слюна, содержащая пищеварительные ферменты, а по переднему всасываются тканевые жидкости и частично переваренные ткани. Стрекательные клетки, которыми богаты тела жертв, водомерок почему-то не беспокоят.

С гораздо большими трудностями водомерки сталкиваются при размножении. Для откладки яиц им непременно нужно что-нибудь твердое. Вот почему часть видов тяготеет к берегам. Здесь яички можно отложить на прибрежные скалы и выступающие из воды камни. Жителям открытых пространств приходится довольствоваться обрывками водорослей, кусками древесины, выброшенным на поверхность океана мусором. Увеличение численности водомерок сдерживается недостатком мест, пригодных для откладки яиц. Когда судьба с помощью вулканических извержений вмешивается в их жизнь, покрывая поверхность океана кусками плавающей пемзы, происходит экологический взрыв, и количество водомерок резко возрастает.

Внизу под пленкой обитают антиподы водомерок. В их числе морские реснитчатые черви – турбеллярии. Они умеют снизу прилипать к пленке поверхностного натяжения и ползают по ней, как по гладкой поверхности камней или растений. Личинки крабов и других ракообразных обладают несмачиваемыми конечностями, огромными мохнатыми усами или просто длинными шипами, которые позволяют им «цепляться» за поверхностный слой воды. Ветвистоусым ракообразным не мешает даже раковина, в которой они живут. Они прикрепляются к поверхности воды с помощью несмачиваемых щетинок нижнего края своего дома и быстро скользят, как вагонетки подвесной канатной дороги, развивая приличную для подобных малявок скорость. Такие же виртуозы встречаются и среди ракушковых, плавающих в собственном удобном доме.

Икра некоторых рыб, в том числе кефалей, одета в несмачиваемую оболочку, что позволяет ей держаться за поверхность воды. Участки спины у личинок некоторых видов рыб, проводящих детство у поверхности океана, также несмачиваемы водой. У кефальих детей эти участки находятся в районе спинных плавников и помогают им удерживать на спине колбасообразный пузырек воздуха. Фактически личинка прикреплена к аэростату, выполняющему роль поплавка и к тому же способного «цепляться» за поверхностный слой воды.

Пленка поверхностного натяжения, хотя и пребывает в беспрерывном движении, размах которого в сравнении с живущей вблизи нее мелюзгой громаден, вдали от берегов океана служит единственной, хотя и не слишком надежной опорой, позволившей создать особый мирок живых организмов.

Парашюты и поплавки

Про человека, который хорошо адаптировался к своей работе и коллективу, в котором трудится, говорят, что он в этой обстановке чувствует себя как рыба в воде. А как рыбы чувствуют себя в океане? Хорошо ли им в воде?

В отличие от сухопутных животных обитателям океана, коротающим жизнь в толще воды, приходится затрачивать энергию не только на передвижение в пространстве, но и на то, чтобы держаться на определенной глубине. Чтобы не тонуть, животные должны обладать такой же плотностью, как и вода, то есть иметь одинаковый с нею удельный вес. Поэтому водным организмам для построения тела приходится использовать легкие материалы.

Только мелкие и мельчайшие существа могут позволить себе пренебрежительно относиться к весовым характеристикам стройматериалов, используемых для собственных нужд. Крохотные акванавты обладают относительно большой поверхностью, а вода – известной вязкостью. Чтобы утонуть, им необходимо преодолеть сопротивление воды, а для этого пришлось бы произвести определенную работу. Вот почему они могут всю жизнь находиться во взвешенном состоянии, не затрачивая на это дополнительных усилий.

Чуть более крупным существам, чтобы удержаться на плаву, приходится обзаводиться парашютом. Для этого чаще всего используются различные выросты тела. Парашютом может служить раковина или любая часть наружного скелета. Из числа парашютистов прежде всего надо назвать простейших: фораминифер и радиолярий, в том числе акантарий, о которых уже упоминалось. Они пользуются для жилья «крупными» сооружениями, построенными из радиально расположенных игл. Это основной парашют простейших.

Многие радиолярии пользуются и запасным парашютом. Он образован подвижными иглами и многочисленными тончайшими псевдоподиями – выростами их голого тела. Они высовываются из пор раковины и образуют густую «шевелюру». Когда волнение моря усиливается и испуганным крошкам хочется спрятаться, парашютисты втягивают иглы и псевдоподии внутрь протоплазмы, при этом общий объем тела сокращается, его удельный вес возрастает, и животное начинает тонуть. При максимальном числе выпущенных псевдоподий и предельном выдвижении наружу игл удельный вес падает настолько, что животные, видимо, способны всплыть. Парашют радиолярий позволяет им приспосабливаться к частым колебаниям плотности морской воды, возникающим при изменениях ее температуры и солености.

У веслоногих в качестве парашюта используются антеннулы, нередко перистые. Обычно они бывают длиннее тела. Аналогичную функцию несут хвостовые ветви и перистые щетинки. Рачки передвигаются короткими скачками, а в интервалах между ними парят на широко расставленных антеннулах, медленно опускаясь вниз. У ветвистоусых ракообразных роль парашюта выполняют антенны. Они двуветвисты, необычно длинны и покрыты перистыми щетинками. Взмахивая антеннами, рачки совершают прыжок, а в промежутках парашютируют на тех же антеннах.

Плотность воды позволяет животным находить в ней опору. Недаром в океане так обычны зонтикообразные медузы, лентообразные или плоские животные. Парашюты не позволяют зависать в воде, но дают возможность замедлить падение. Для парашютистов весьма актуальна проблема уменьшения собственного веса, что достигается несколькими способами. Широко распространено использование легких материалов. Поскольку удельный вес морской воды высок, жителям океана гораздо легче обрести нейтральную плавучесть, чем пресноводным организмам.

Самая тяжелая часть тела – кости. В их состав входит фосфат кальция, который в три раза тяжелее морской воды. Почти так же тяжел карбонат кальция, используемой моллюсками при строительстве раковин. Вот почему кальмары – лучшие пловцы среди моллюсков – отказались от раковины.

Кровь и тканевые жидкости животных содержат целый ряд ионов, обеспечивающих необходимый уровень осмотического давления и кислотности. Наземные организмы используют без разбора и легкие ионы, и такие тяжелые, как ион кальция, магния и сульфата. Для водных организмов тяжелые ионы – непозволительная роскошь, и, если от них можно отказаться без особого вреда для организма, они заменяются более легкими. Очень широко используется легкий ион аммония.

Замена ионного состава широко используется мелкими организмами. Там, где счет идет на микрограммы, она весьма эффективна. Многоклеточные водоросли – валония и халицистис имеют удельный вес, близкий к морской воде. У первого растения он чуть выше, и оно хотя и медленно, но все же тонет. Второе легче воды и способно медленно всплывать к поверхности. Уменьшение удельного веса этих водорослей объясняется тем, что им удалось частично избавиться от таких тяжелых ионов, как ионы сульфата, магния и кальция, а халицистис к тому же резко сократила использование иона калия, который пользуется у растений повышенным спросом, заменив его более легким натрием. Такой же механизм положительной плавучести ночесветок. В их клеточном соке кальция и магния значительно меньше, чем в морской воде, и почти нет сульфата. Тяжелые ионы заменены более легкими ионами калия и аммония.

Крупные животные, особенно обитающие на больших глубинах, тоже используют этот способ. У взрослого глубоководного кальмара кранхия в отличие от остальных моллюсков сохраняется огромная вторичная полость тела, выполняющая роль поплавка. Ее объем составляет около двух третей животного. Если выпустить жидкость, заполняющую полость, кальмар пойдет ко дну. Осмотическое давление этой жидкости такое же, как у морской воды, но удельный вес равен 1,010, так как в ней полностью отсутствуют тяжелые ионы сульфата и много легких ионов аммония. Чтобы создать поплавок, в организме кальмара задерживается 40 процентов аммиака, вырабатываемого в течение всей жизни животного. Водяной поплавок – прекрасное изобретение природы. У него лишь один недостаток: слишком он громоздок.

Рыбы тоже избегают пользоваться тяжелыми материалами. Концентрация ионов в их крови и других жидкостях тела гораздо ниже, чем в море. Большинству рыб это мало помогает, у них слишком тяжел скелет. Другое дело глубоководные формы, имеющие слабенькие мышцы и редуцированный костяк. Благодаря использованию легких ионов и уменьшению их концентрации удельный вес тела этих рыб равен удельному весу морской воды. Им не приходится затрачивать дополнительных усилий, чтобы держаться на выбранной глубине.

Поплавки могли бы стать очень эффективным средством, если их заполнять чем-нибудь легким. Таким наполнителем может быть жир. Его использование сулит живым существам немало выгод, ведь жир в первую очередь – резервное пищевое вещество, которое принято заготавливать впрок на черный день. Недаром его запасают даже диатомовые водоросли, достигающие таким путем положительной плавучести. Пристрастие диатомей к жиру представляется удивительным, так как все прочие растения запасают крахмал. Однако он тяжеловат и для планктонных организмов становится немалой обузой.

У акул и скатов нет плавательного пузыря, так хорошо помогающего держаться в воде многим рыбам. Зато у них огромная печень, на 75 процентов заполненная жиром. Она позволяет иметь нейтральную плавучесть колючим, сельдевым и полярным акулам. Особенно большая печень у самых быстроходных акул. По весу она может составлять пятую часть массы тела рыбы. Такова печень у черной колючей акулы, глубоководной рыбы, обычной у северных берегов Европы. Жир у акул наилегчайший из всех жиров, встречающихся у животных. Он называется скваленом по названию акулы-катрана, у которой он впервые был обнаружен. (Катраны по-латыни – сквалюс.)

У акул и скатов хрящевой скелет. Они не цементируют его тяжелым кальцием. Поэтому им легче, чем костистым рыбам, с помощью жира приблизиться к нейтральной плавучести.

Большинство морских организмов, запасая жир, складируют его в мышцах, под кожей, в брюшной полости, то есть там, где принято хранить это вещество и у сухопутных животных. Глубоководные рыбы приспособили под жир специальный резервуар. Поскольку на больших глубинах газовые поплавки неприменимы (с проблемами газовых емкостей мы познакомимся чуть позже), они используют освободившийся плавательный пузырь как бурдюк, предназначенный для хранения жира. Бурдюком пользуются некоторые гоностомовые рыбы, близкие родственники сельдей, в том числе циклотоны, живущие на глубинах до 2 километров. Жировой поплавок дает им возможность в поисках пищи подниматься ночью в поверхностные районы океана, чего рыбы с обычным плавательным пузырем позволить себе не могут.

Положительная плавучесть икры ряда черноморских рыб: ставриды, пеламиды, кефали, камбал, калкан и морского языка достигается за счет замены тяжелых ионов легкими и жировых вкраплений. Икринки калкана, ставриды, кефали несут по одной жировой капле. Особенно крупным жировым поплавочном оснащены икринки кефали, благодаря чему их удельный вес колеблется в пределах 1,007–1,008. В икринке пеламиды до десяти мелких жировых капель, а у морского языка множество совсем крохотных жировых включений. Общий объем жира велик – до 7 процентов объема икринки, что обеспечивает ей удельный вес не выше 1,01.

Плотность воды Черного моря не опускается ниже 1,0106, поэтому икринки не тонут. В Мексиканском заливе вода более соленая с плотностью не ниже 1,025, поэтому удельный вес икры, развивающейся у поверхности, может достигать 1,022.

Вылупившиеся из икры личинки остаются членами нейстона. Поддерживать положительную плавучесть им помогает желточный мешок – запас провизии, дающий возможность завершить начальные этапы развития и приготовиться к активной жизни.

Наиболее грузоподъемны газовые поплавки. Ими широко пользуются обитатели нейстона. Пленка поверхностного натяжения воды только потому выдерживает тяжесть грузноватого тела подвесившегося к ней глаукуса, что моллюск постоянно подстраховывает себя, наполняя кишечник пузырьками воздуха.

Моллюск янтина строит из небольших, заполненных газом емкостей овальный плотик. Кораблестроитель выростами передней части ноги подхватывает пузырьки воздуха и обволакивает их быстро твердеющей и плохо растворимой в воде слизью. Из уложенных в два-три слоя пузырьков получается небольшой, но надежный плот, обладающий высокой грузоподъемностью. Строительство производится в быстром темпе, что спасает янтину от опасности оказаться на дне.

Страсть к путешествиям даже ракообразных сделала «кораблестроителями». Морские уточки обычно прикрепляют свою раковину к прибрежной скале или к камню. Есть виды, предпочитающие подвижные объекты. Одни выбирают раковины живых моллюсков, панцири ракообразных, рыб и даже морских исполинов – китов, а другие – различный мусор, плавающий у поверхности океана. Если уточкам не встречается ничего плавающего, они объединяются в артель из 15–30 особей, строят на концах своих «якорных канатов» большой пенистый плотик и, повиснув под его днищем, странствуют по океану.

Обычно плот плывет по воле океанских течений, но если он оказывается вблизи сифонофор, то команда плота, соблазненная возможностью полакомиться упитанной сифонофорой, начинает слаженно работать грудными ножками и подгребает к намеченной жертве, которую сообща обгрызает, умело орудуя жвалами.

Крупным газовым поплавком пользуются физалии, о которых было подробно рассказано. Их газовый пузырь наполнен не только азотом и кислородом, которого здесь несколько меньше, чем в воздухе, но содержит, кроме того, до 15 процентов окиси углерода – ядовитейшего угарного газа, зато углекислый газ в нем практически отсутствует. Окись углерода вырабатывается в процессе белкового обмена при разложении одной из распространеннейших аминокислот – серина, содержащейся практически в любом белке. Видимо, для поддержания необходимого давления газовый баллон всегда подкачивается угарным газом, во всяком случае, так происходит у мелких сифонофор, чьи крохотные газовые баллоны могут быть на 90 процентов заполнены угарным газом.

Насосы высокого давления

Несмотря на огромную грузоподъемность, газовые поплавки не пользуются всеобщим признанием: они сложны в эксплуатации. Газы в отличие от воды легко сжимаются. Чтобы обладатель плавательного пузыря не был привязан к однажды выбранному горизонту и мог всплывать или уходить на большую глубину, он должен иметь мощные насосы, позволяющие поддерживать на постоянном уровне объем своего поплавка.

Перед обитателями океана, решившими обзавестись газовыми баллонами, кроме необходимости иметь насосы высокого давления, вставал вопрос, из чего строить баллоны, где в подводном царстве достать необходимое количество газа и как избежать постоянных и значительных его потерь при столь высоких давлениях.

Плавательный пузырь представляет собою удлиненный эластичный мешок, лежащий в полости тела, непосредственно под позвоночником, ведь подъемная сила пузыря должна передаваться на твердый каркас рыбьего тела. Размер плавательного пузыря находится в точном соответствии с размерами рыбы и у обитателей океана достигает 5 процентов объема их тела, а их удельный вес без учета плавательного пузыря равняется 1,07. Плотность пресной воды существенно ниже, чем морской, поэтому плавательные пузыри пресноводных рыб крупнее.

Существуют две основные модели используемых рыбами газовых емкостей. У одних плавательный пузырь полностью герметичен, и для заполнения его газом необходимо специальное устройство. У других соединен с пищеводом. Эти рыбы в любой момент могут избавиться от части газов, заполняющих пузырь, выплюнув их в воду, а если живут у поверхности, могут заполнять пузырь, заглатывая воздух. Для глубоководных рыб такой способ недоступен.

Далеко не все рыбы обладают плавательными пузырями. Это связано с их образом жизни. Не имеют воздушного поплавка донные рыбы. Чтобы спокойно отдыхать на дне, необходимо иметь отрицательную плавучесть. Не пользуются плавательным пузырем быстроходные хищники. В погоне за добычей им необходимо совершать стремительные всплытия и погружения. В этом случае самые совершенные насосы неспособны быстро приводить давление внутри пузыря в соответствие с внешним давлением, и емкость, наполненная газом, становится помехой.

Нет плавательного пузыря у глубоководных рыб. Предельная глубина, на которой случалось поймать рыбу с газовым поплавком, – 4000 метров. Газ в теле этих рыб должен находиться под давлением 400 атмосфер, чудовищная цифра для небольших слабеньких созданий! И хотя многие морские рыбы все же обзавелись плавательными пузырями, использование их на значительных глубинах встречает серьезные трудности.

Представьте себе, что рыба живет на глубине 1 километр, где давление достигает 100 атмосфер, и имеет здесь плавательный пузырь объемом 10 кубических сантиметров. Если она опустится еще на 100 метров глубже, где давление возрастет на 10 атмосфер, ее плавательный пузырь сожмется до объема 9 кубических сантиметров. Уменьшившийся пузырь теперь уже не сможет выполнять свои функции, и рыба будет вынуждена тратить много энергии, чтобы не пойти камнем на дно или добыть еще 110 кубических сантиметров газа, сжать его под давлением 110 атмосфер до 1 кубического сантиметра и восстановить нейтральную плавучесть.

Еще опаснее для рыбы подниматься в более поверхностные слои. По мере падения давления воды газы плавательного пузыря начнут расширяться, объем его увеличится, и он потащит рыбу наверх. Если она зазевается и поднимется слишком высоко, то уже не сможет преодолеть подъемную силу собственного газового поплавка, будет выброшена на поверхность и вывернута наизнанку, а может быть, просто лопнет. Из этого положения есть лишь один выход – освободиться от излишков газа. Однако, возвращаясь обратно на глубину, рыба будет вынуждена снова заниматься его добычей и восстановлением в плавательном пузыре необходимого давления. Большая и трудоемкая работа.

В плавательных пузырях рыб и других обитателей океана содержатся те же газы, что и в атмосферном воздухе, но часто в иных соотношениях. У некоторых из них там находятся инертные газы, которые присутствуют в воздухе в концентрации не выше десятых или даже сотых долей процента. Европейская ряпушка и многие другие рыбы наполняют свой плавательный пузырь азотом. Однако чаще всего используется кислород, и это понятно, ведь все водные организмы вынуждены заниматься извлечением этого газа из воды и снабжением им всех органов своего организма. Манипуляции с кислородом – дело привычное.

Заполнение газом плавательного пузыря обеспечивает железа, расположенная непосредственно в его стенке. Она хорошо заметна благодаря ярко-красной окраске. Железа лишь помогает выделяться газу, содержащемуся в крови, но сама его не вырабатывает. У рыб она продуцирует молочную кислоту. Попадая в кровяное русло, кислота нарушает связь кислорода с гемоглобином и снижает растворимость газов в плазме крови. Мгновенно кровь наполняется большим количеством свободного кислорода, и он начинает выделяться в плавательный пузырь.

Газовая железа хоть крохотный орган, но обеспечивает образование огромных количеств газов. Нашей рыбе с объемом плавательного пузыря, равным 10 кубическим сантиметрам, обитающей на глубине 1 километр, нужен 1 литр газа, так как при давлении в 100 атмосфер объем его уменьшится в 100 раз. Добыть необходимое количество газа полдела, труднее закачать его в плавательный пузырь под должным давлением. Это осуществляет умножающая система. Она позволяет преодолевать огромные давления океанских глубин.

Умножающая система получила название чудесной сети. Ее основой являются кровеносные сосуды. Кровь поступает к газовой железе по специальной артерии, но прежде чем войти в саму железу, она распадается на громадное количество капилляров, а затем снова сливается в один сосуд. Вена, войдя в железу, так же делится на мельчайшие сосуды, проходящие сквозь частокол артериальных капилляров, а затем собирающиеся в общую вену. Необычным в чудесной сети являются капилляры. Во-первых, они здесь не извитые, как в остальных органах, а прямые на всем своем протяжении. Во-вторых, они необычайно длинны. У всех животных, кроме рыб, самые длинные капилляры до 0,5 миллиметра можно увидеть в мышцах. Длина капилляров чудесной сети измеряется целыми миллиметрами. Особенно длинны они у обитателей глубин. Рекорд держат представители бротулевых рыб, ленточные бассоцетусы, имеющие капилляры длиною до 2,5 сантиметра!

Чудесная сеть работает как настоящий насос, нагнетающий в плавательный пузырь газ и поднимающий в нем давление до необходимого уровня. Но вернемся к рыбе, которая с глубины 1 километр опустилась еще на 100 метров, где сжавшийся плавательный пузырь перестал выполнять свою функцию. В этой ситуации тотчас начинает работать газовая железа, выделяя молочную кислоту, что приводит к резкому повышению содержания в крови кислорода. Однако его напряжение еще не столь велико, чтобы он стал покидать кровь и проникать в плавательный пузырь, преодолевая огромное давление, существующее в нем на этой глубине.

Но оттекая от газовой железы, венозная кровь проходит по венозным капиллярам, тесно соприкасающимся с артериальными, где течет кровь, содержащая кислород под давлением всего 0,2 атмосферы (таково давление кислорода в морской воде на любых глубинах океана), поэтому кислород из венозной крови диффундирует в артериальную. В газовой железе к нему прибавляется новая порция газа, освобожденного из-под влияния гемоглобина. Эта процедура многократно повторяется, и газовая ловушка, не давая кислороду уйти с венозной кровью в жабры, наконец настолько повышает его напряжение, что он преодолеет барьер в 110 атмосфер и начнет проникать в плавательный пузырь, восстанавливая его прежний объем.

Чудесная сеть не только подкачивает в плавательный пузырь новые порции газа, но и предотвращает его утечку. Когда давление внутри плавательного пузыря велико, кислород отсюда начинает поступать в кровяное русло и растворяться в крови, но не выносится в воду, а тотчас же возвращается обратно, так как вся кровь, оттекающая от плавательного пузыря, пропускается сквозь газовую ловушку.

Чтобы понять, почему газовая ловушка-обменник работает так совершенно, представьте ее реальные размеры. У обыкновенного угря чудесная сеть весит всего 65 миллиграммов, но содержит около 100 000 артериальных и такое же количество венозных капилляров по 4 миллиметра каждый. Их общая длина 800 метров, а поверхность стенок, через которые происходит диффузия газов, равняется 100 кубическим сантиметрам. По этой поверхности «размазано» всего 0,04 грамма крови! Ясно, что для свободной диффузии газов условия здесь превосходные. Теоретические расчеты показали, что при существующих размерах чудесной сети она должна обеспечить нормальное заполнение плавательного пузыря при любых давлениях вплоть до 400 атмосфер, то есть при погружении в воду на 4 километра.

Газовая ловушка по своей конструкции является обменником. Ее главное достоинство – высочайшая экономичность. Работа ловушки основывается на простой диффузии газов, то есть идет сама собою без затраты энергетических ресурсов организма. А мощность устройства чудовищна. Оно позволяет создавать давления в 400 атмосфер и обеспечивает герметичность, предотвращая утечку газов с кровью, омывающей стенки плавательного пузыря. Между прочим, утечки газов не происходит и через его стенки, что, видимо, связано с наличием тонких пластинок гуанина, препятствующих их диффузии.

У некоторых животных газовые поплавки несжимаемы. Емкости с твердыми стенками при всех своих минусах имеют над плавательным пузырем неоспоримые преимущества: они не требуют ни создания высокого давления, ни его постоянной регулировки. Уровень давления внутри такого баллона не имеет никакого значения. Плотность морской воды хотя и увеличивается с глубиной, однако не настолько, чтобы это могло серьезно сказаться на плавучести животного при его перемещении вверх или вниз на несколько сотен метров.

Газовыми емкостями из твердого материала пользуются моллюски. К числу умеющих плавать принадлежат жемчужные кораблики, или наутилусы, давшие название подводному кораблю капитана Немо. Их легкие, прочные и очень красивые перламутровые раковины используют для художественных поделок на всех побережьях Индийского океана. Спирально закрученная большая раковина наутилуса разделена внутри на крупные ячейки, заполненные газом. Моллюск живет в самой большой наружной ячейке. По мере своего роста хозяин раковины строит себе более просторное помещение, а освободившееся заполняет морская вода.

Сначала моллюск удаляет из нее натрий. Наутилус умеет осуществлять такие операции. Когда опреснение воды в ячейке закончится, автоматически включаются «осмотические помпы», выкачивающие воду, и камера одновременно заполняется газом. «Помпы» работают автоматически и не требуют специальных затрат энергии, так как приводятся в действие осмотическим давлением жидкостей. Поскольку у соленой воды оно значительно выше, чем у пресной, океан высасывает из раковин почти всю пресную воду, снижая в ее камерах давление, что ускоряет заполнение их газом, который находится здесь под давлением 0,9 атмосферы.