Текст книги "Человек-дельфин"

Автор книги: И. Андреев

Соавторы: Всеволод Белькович,Жак Майоль
сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 20 страниц)

ГЛАВА 6. Апноэ у немлекопитающих животных

Предпосылка

В главе, посвященной апноэ и его происхождению, мы попытались показать, откуда восходит прародительский атавизм долгого примитивного анаэробного человеческого рода. Сейчас, обращаясь к бесчисленным примерам существования каждого вида – от самых маленьких до самых больших представителей животного царства биосферы, частью которой является и Человек, мы еще определеннее увидим, что жизнь в апноэ – это явление, утверждающее себя с течением времени и что сам Человек для него совершенно не посторонний. Попытаемся также проанализировать уроки, которые Человек мог бы из этого извлечь.

Мы говорили о существовании у представителей живого мира различных видов дыхания. Нас интересует больше всего легочное, однако, прежде чем углубиться в подробное изучение наших собратьев, бесспорных чемпионов апноэ, каковыми являются морские млекопитающие, мы предлагаем немного отвлечься и, поощряя вашу любознательность, расскажем о других созданиях, иногда поразительных, чаще занимательных, но продолжающих и в наши дни, после четырех миллиардов лет истории Земли, проводить часть своей жизни в апноэ и под водой.

Мы хотим рассказать о моллюсках, членистоногих, ракообразных, насекомых (и, в частности, о морских насекомых), о некоторых рыбах-апноистах (?!), об амфибиях (лягушках и т. д.), о рептилиях, морских змеях, о птицах-ныряльщиках…

Моллюски

Эта ветвь животного царства включает, как известно, существа с нежным телом, которые передвигаются по земле или по дну водоемов при помогли мускулистой ноги и часто носят на спине известковую раковину. Существует бесчисленное множество моллюсков, и их дыхательная система меняется от одного класса к другому. Те, кто пользуются дыханием легочного типа, входят в подкласс “легочников” и принадлежат к классу брюхоногих. Один из представителей, лимнеа (прудовик), должен постоянно подниматься на поверхность, чтобы накопить воздух в своих дыхательных камерах. Это странное животное при погружении совершает самое настоящее апноэ. Различные лимнеи и планорбы (легочники, приспособившиеся к пресной воде) имеют “водяное легкое”, способное функционировать как жабры, т. е. наполняемое водой, которой дышат так, как если бы она была воздухом.

Вдохновляясь этим примером природы, человек уже не раз проводил подобные эксперименты в лабораториях на крысах и собаках, которых заставляли дышать жидкостями. Сверхнасыщенный кислородный физиологический раствор пропускали через легкие с помощью естественного дыхательного механизма животного, находящегося в камере высокого давления. Самые известные эксперименты – это эксперименты доктора Килстра из Дьюкского университета в Северной Каролине. Мы поговорим об этом далее.

У брюхоногих легочное дыхание осуществляется благодаря легочной полости, которая открывается наружу пневмоклапаном. Механизм действует следующим образом: в момент выхода на поверхность брюхоногий моллюск распахивает пневмоклапан и захватывает пузырь воздуха. Следует знать, что метаболизм (то же, что и обмен веществ; в более узком смысле (от греческого metabole – перемена, превращение) – промежуточный обмен, т. е. превращение определенных веществ внутри клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов) этого животного регулируется, замедляя его, оно одновременно понижает свою температуру, экономя таким образом воздух и удлиняя апноэ. Важно отметить, что уже на уровне довольно примитивной жизни осуществляется принцип “экономии горючего” для увеличения апноэ (мы отметим его далее у морских млекопитающих и даже у человека).

Однако апноэ свойственно не только лимнеям и водяным легочникам. Самые заурядные брюхоногие, такие, например, как улитки, – хорошие апноисты. В доказательство чему они спокойно высиживают на дне ведра воды и вылезают на воздух, только когда испытывают желание или необходимость дышать.

Членистоногие, в частности пауки

Самый известный водяной паук, арджиронетта или серебрянка[37]37
  Арджиронетта – жук-серебрянка – получил название за серебристость, создаваемую отражением света от мельчайших воздушных пузырьков, покрывающих тело.


[Закрыть], длиной от 1 до 1,5 см практикует полуапноэ, потому что его способ дыхания странным образом уподобляется водолазному колоколу. Когда паук-серебрянка погружается в стоячие воды или почти лишенные течения водоемы, чтобы добыть себе пропитание, он несет с собой несколько пузырей воздуха, прицепленных к волоскам лап, грудки и брюшка, кроме того, передними лапами он удерживает один большой пузырь, прихваченный на поверхности. Весь этот воздух предназначается для его подводного домика, своего рода подводного колокола для погружений, построенного из веточек, листьев, водорослей, обтянутого паутиной и сбалансированного камешком таким образом, чтобы он не смог всплыть или быть унесенным течением. Серебрянка, таким образом, дышит внутри своего подводного домика, потом выходит охотиться в окрестностях, вновь забирается подышать воздухом и возвращается на охоту, не поднимаясь на поверхность после каждого апноэ. Налицо экономия времени и сил. Так, притаившись на дне, серебрянка спокойно подкарауливает свою жертву, двигаясь меньше, чем если бы это было на поверхности. Поймав добычу, как только представляется возможность, он утаскивает ее в колокол и пожирает. Надо отметить, что паук может оставаться значительное время в своем подводном домике; дни и даже недели. Дело в том, что через стенки жилища осуществляется регенерация воздуха, тонкая паутинка позволяет углекислому газу растворяться в воде и. наоборот, пропускает в дом находящийся в ней кислород. Эта особенность – важнейшая. Она подтверждает, что в природе в уменьшенном масштабе давно существует система OSMOSI, созданная в лаборатории. Система эта представляет собой аквариум с водой, куда погружены подопытные крысы в специальных сосудах, стенки которых являются искусственными мембранами и допускают диффузию газов, выделяемых крысами при дыхании, и минимальную адсорбцию растворенного в воде кислорода. Кое-кто усмотрел здесь чуть ли не искусственные жабры подводного будущего человечества. Похоже, однако, что эта мечту лопнула, как пузырь.

Итак, серебрянка – это модель, приспособленная к жизни в водной среде без внутренних изменений своих органов. Чтобы проникнуть в эту среду, она пользуется единственно тем, чем обладает лично, т. е. волосками и паутиной. Ее техника колокола была скопирована людьми, чтобы сделать свои первые шаги под водой.

Ракообразные

Водные членистоногие животные с жаберным дыханием, панцирь которых образован хитином, пропитанным известняком, – это ракообразные. Известно, что крабы живут так же хорошо на воздухе, на берегу моря, как и в воде. Краб, будучи амфибией, лишен тем не менее легочного дыхания и по этой причине, следовательно, не может осуществлять апноэ, задерживая дыхание так, как это делают человек и морские млекопитающие при погружении. Имейте в виду, что краб, так же как и большая часть ракообразных, дышит при помощи жабр или через мышечный покров, другими словами, газовый обмен между кровью и внешней средой, выброс углекислого газа и адсорбция кислорода происходят диффузионно через различные мембраны туловища. Краб вылезает из воды и не задыхается благодаря тому, что его жабры остаются влажными и продолжают адсорбировать содержащийся в воде кислород. Это характерно также для раков и омаров. Всем этим существам удалось превзойти теоретическое время выживания вне их естественной жидкой среды, и это наверняка потому, что они прибегают к одной из форм апноэ.

Насекомые

Можно посвятить целую жизнь изучению насекомых, многие так и поступали и всегда получали от этого практическую пользу. Большая часть великих изобретений технологической цивилизации была имитацией насекомых. Посмотрите вокруг себя: многие чудовищные машины, например строительные гигантские подъемные краны и бульдозеры или летающие средства передвижения, такие, как вертолеты, почти аналогичны своим меньшим братьям в мире насекомых. В сфере подводных погружений, и особенно погружений в апноэ, они могут ставить перед нами задачи. Многие, вспомним, жили в воде, прежде чем поселиться в воздушной среде. Немало также и таких видов, личинки и куколки у которых живут в воде и приспособлены к дыханию жабрами или мышечным покровом, но их дыхательный аппарат со временем трансформируется, потому что взрослое насекомое, живущее на поверхности, будет дышать воздухом. Однако, даже приобретя свой окончательный вид, насекомое, случается, должно возвратиться в воду, обычно для охоты или чтобы отложить яйца. Для этого они прибегают к различным способам:

а) настоящее апноэ: как, например, самец дитиско[38]38
  Дитиско – жук-плавунец.


[Закрыть] (Ditiscus marginatus) или жук-плавунец, который дышит атмосферным воздухом на поверхности, поднимаясь время от времени со дна;

б) полуапноэ: насекомое несет с собой запас, состоящий из пузыря воздуха, зажатого лапками и прикрепленного к волоскам, который позволяет ему дышать, избегая частого появления на поверхности;

в) автономное погружение: в действительности в этом случае речь идет даже не об апноэ, так как насекомое снабжено двумя дыхательными системами: жаберной и легочной и дышит, погружаясь, жабрами, а вне воды – легкими. Обратимся на минутку к насекомым, практикующим апноэ в пресной воде. В дальнейшем мы обратим внимание и на морских.

Обычно на воздухе насекомые дышат с помощью трахей, которые открываются к внешней среде отверстиями, расположенными по бокам туловища. Через эти дыхательные отверстия и происходят газовые обмены. У личинок, чья жизнь почти исключительно проходит в воде, отверстия закрыты, в то время как развиты перистые жабры. Насекомые, родившиеся из этих личинок, призванные дышать атмосферным воздухом, накапливают его в своих трахейных резервуарах, кстати, достаточно объемных. Однако и они несут с собой также пузырь воздуха под надкрыльями, прицепленный к волоскам (да, да, именно как серебрянка). Структура этих волосков крайне интересна. Было бы утопией вообразить подобную систему со всеми ее составными частями, созданную или придуманную человеком. Хороший апноист смог бы в этом случае значительно увеличить свое время апноэ. Как же действуют эти таинственные волоски? Они изогнуты и крючковаты, не намокают и вообще водонепроницаемы, словом, полностью приспособлены к выполнению своих функций – удерживать пузыри воздуха после захвата их с поверхности. Установлено, что запас воздуха под надкрыльями у жука-плавунца (плотоядного жесткокрылого насекомого длиной до 5 см) меняется от 19,5 до 1 % O₂ примерно за четыре минуты. Феномен диффузии опирается на механизм апноэ насекомых, позволяя дольше оставаться в воде. Когда парциальное давление кислорода в резервах уменьшается, между ними и водной средой устанавливается равновесие; кислород, растворенный в воде, имеет тенденцию распространяться в резервы, внося, таким образом, дополнительные возможности для дыхания. Мы вновь встречаемся здесь с тем необычайным явлением, которое, будь оно нами полностью понято и использовано, открыло бы новые возможности в области погружения. Невозможно не вспомнить историю греческого ныряльщика Хаджи Статти. Медики с борта броненосца “Королева Маргарита” еще тогда, в 1913 г., подумали именно об этом явлении: об осмосе ((от греческого osmos – толчок, давление) – односторонняя диффузия через полупроницаемую перегородку) кислородной суспензии из морской воды на глубине 80 м через кожу и ткани этого несравненного ныряльщика. Сегодня мы знаем: явление такого рода невозможно на подобной глубине, потому что требует более высокого давления. Однако должен признать, что не могу отказать себе в удовольствии помечтать.

Замечено, что некоторые насекомые запасаются кислородом из полых стеблей водных растений. Делают они это с помощью пустотелого жала, позволяющего дырявить растения и вдыхать оттуда кислород. Водные насекомые перемещаются, как плавая, так и шагая по дну. Они располагают на случай непредвиденных обстоятельств (внезапное течение, например) различными чувствительными системами, брюшными присосками, крючками и шелковыми нитями, чтобы “швартоваться” у точно определенного “причала” на гальке, траве и т. д.

А еще есть насекомые, проникающие в водную среду, несмотря на свое воздушное дыхание. Такие очень редки, но существует по крайней мере один вид, от которого мы смогли бы получить небольшую информацию, – это алобатэ[39]39
  Алобатэ – морская водомерка.


[Закрыть] – морская водомерка – из семейства Ферриди. Водомерка представляет собой морское насекомое, живущее в открытом море, а не на берегу, как это можно было бы ожидать, очень маленькое (меньше 1 см), обладающее, как и его пресноводные родственники, туловищем с плотным волосяным покровом, предназначенным для удержания мельчайших пузырьков воздуха, когда оно оставляет поверхность. Все тельце насекомого, покрытое в этот момент воздушной шубой, испускает особенное сияние и блеск и напоминает капельку света. Одетое таким образом, оно может спокойно оставаться на поверхности в ненастье и дождь и не тонет. Ныряет водомерка, чтобы охотиться и откладывать яйца.

Рыбы-апноисты

Может показаться странным утверждение, что некоторые рыбы имеют воздушное дыхание и вполне в состоянии “захлебнуться”. Однако это так, существуют рыбы-легочники, которые дышат атмосферным кислородом эпизодически или продолжительно. Как указывает их название – дипнои (двоякодышащие, от греческого “dis” – два или двойной и “pneusis” – дыхание) имеют кроме жабр легкое, образованное плавательным пузырем, стенки его, плиссируясь (собираясь в мелкие складки), образуют альвеолы, которые самостоятельно обеспечивают газообмен. Эти животные – самые настоящие современные ископаемые – обитают в Африке, Австралии и в Южной Америке. Африканский представитель двоякодышащих, достигающий 1,5 м в длину, живет в притоках и заболоченных местах Нила, Нигера, Заира, у него имеются четко разделенное на две части легкое и жаберные дуги. Погружаясь в воду, протоптер (так называют африканского представителя двоякодышащих) дышит благодаря жабрам, но, когда наступает засуха, русла рек и болота высыхают, протоптер, закрывшись в своего рода защитном “коконе”, сооруженном из слизи, которую он сам же и выделяет, зарывается в грязь и дышит при помощи легких, оставляя в этом “коконе” лишь несколько отверстий для обмена воздуха. Затем он впадает в каталепсию, что замедляет основной обмен и позволяет ему сохранить жизнь, используя собственные запасы жира до начала периода дождей. Общее замедление метаболизма и состояние каталепсии[40]40
  В классическом понимании каталепсия (греч. – застывание) – явление “застывания” мышц тела в определенной позе. У людей происходит в результате нервного расстройства или гипнотического внушения. Сходная по внешним проявлениям реакция многих видов животных на неблагоприятные условия существования называется обычно анабиозом или спячкой.


[Закрыть] – удивительное свойство животного царства. Человек получил бы огромное преимущество, если бы ему удалось познать его механизм, приложив эти знания в космических исследованиях и проникая в тайны моря. Некоторые йоги демонстрировали свои способности в этом направлении, ошеломив врачей и ученых, вооруженных высокоточными приборами.

Южноамериканский представитель двоякодышащих – американский чешуйчатник (Lepidosiren paradoxa) живет в Бразилии, Боливии, Парагвае, длиной около метра, обладает только остатками жабр и полностью зависит от атмосферного воздуха: задержись он слишком долго под водой, наверняка захлебнется. Следовательно, оставляя поверхность, он задерживает дыхание и делает апноэ.

Существуют и другие рыбы, которые отваживаются показаться из воды, однако в этих случаях речь идет не об апноэ. Назовем одну из них для любознательных: прыгун (Periophtalmus) выходит из воды, чтобы побродить по суше и даже случается полазить по деревьям, но дышит он не легкими, а жабрами. Прыгун может оставаться некоторое время на земле, потому что носит запас воды в жаберных мешках.

Казалось бы, существование апноэ у рыб является априорно анахроничным. Однако факты доказывают обратное.

Земноводные

Вот где царство апноэ. У всех лягушкообразных блокировка дыхания имеет силу закона, как только они попадают в воду. Существуют, конечно, исключения из этого правила, но их очень, очень мало. Можно было бы тем не менее заметить, что все личинки лягушкообразных – водные и их организм приспособлен для такой жизни. Головастики (раз уж речь зашла о лягушке) дышат внешними жабрами сразу же после рождения и внутренними в дальнейшем. Только когда появляются маленькие передние лапы, жабры постепенно отмирают и развиваются легкие, которые превращают лягушек в “воздушных” животных, способных квакать по вечерам, что они, собственно, и делают в нашей сельской местности. Отметим, что, однажды приспособившись к жизни на воздухе, лягушкообразные прекрасно чувствуют себя далеко от воды, их встречали даже в полупустынных областях. Они выходят наружу лишь ночами, когда выпадает роса, знойным же днем укрываются всюду, где позволяет рельеф местности, чтобы любым образом избежать жары и поддержать влажность, так необходимую их коже. Лягушкообразные обитают во всех частях земного шара, на всех широтах (на Тибете на высоте 4700 м), существовали во все времена: известно не менее десяти классов ископаемых лягушек.

Техника апноэ у бесхвостых земноводных (как лягушка и жаба) и у хвостатых (как саламандра) идентична технике водных млекопитающих и человека. Животное блокирует дыхание, мгновенно ныряет и передвигается в воде очень эффективным способом (имея перепончатые задние лапы, лягушки и жабы плавают превосходно). Стиль “брасс” виден в основном в движениях задних лап. Чаще всего причина погружения – охота на какого-нибудь ракообразного, весьма лакомого, но не исключено, что они испытывают удовольствие и просто от пребывания в воде. Быстрота, с которой они способны покидать земную среду, меняя ее на водную и наоборот, позволяет избежать опасностей, возникающих как с той, так и с другой стороны. Хищников предостаточно. И животное, использовав набранный воздух, возвращается на поверхность наполнить легкие вновь. Последние во многих аспектах схожи с легкими высших млекопитающих, они, например, имеют альвеолы, как у человека.

Земноводные обладают всеми необходимыми признаками, чтобы считаться в некотором роде прообразом водных млекопитающих.

Рептилии

Существуют и другие животные, которые во многих случаях ведут себя как земноводные и могут походить на лягушкообразных (например, формой, как нечто среднее между ящерицей и саламандрой), это – рептилии.

Класс рептилий, или пресмыкающихся, очень интересный класс, из которого большая часть отрядов и подотрядов, к сожалению, ископаемые виды, навсегда исчезнувшие. Мы расскажем о диплодоке и других доисторических пресмыкающихся, отдельные виды которых наверняка занимались апноэ, такие, например, как гидроптерозавр – морской плотоядный хищник мелового периода, найденный в Калифорнии. Он обладал длинной шеей и мог дышать воздухом на поверхности, оставаясь большей частью туловища в воде. Травоядный диплодок жил в пресных водах. Его предрасположенность к апноэ позволяла ему опускаться на дно озер и пастись на подводных пастбищах.

Оставшиеся немногие виды отрядов: черепахи, крокодилы, змеи, ящерицы – имеют многочисленных индивидуумов в воде и на суше. Эти животные живут в гипоаэробиозном состоянии рядом с видами, без сомнения, анаэробными. Как говорил доктор Гвиллерм, “они отлично реализуют независимую физиологическую триаду в гипоаэробной жизни: брадикардия (очень замедленный сердечный ритм); брадипноэ (сильно урезанные дыхательные движения, иногда с паузами в несколько минут), брадиметаболизм (наиболее низкий энергетический расход)”. Подобная структура, по-видимому, допускает долгое погружение в апноэ, от тридцати до шестидесяти минут у черепах и более двух часов у аллигаторов с Миссисипи.

В семействе черепах все виды могут практиковать апноэ как постоянно (морские), так и эпизодически (сухопутные), погружаясь в воду для охоты или за растениями. Прежде чем более подробно говорить о водных черепахах, т. е. обитающих в пресной или морской воде, а не на суше, рассмотрим механизм дыхания черепахи. Подобной системой не обладает ни одно другое четвероногое. Вдох и выдох воздуха происходит за счет движения шеи и передних лап при неподвижной грудной клетке. Таким образом, лапы и шея выполняют роль поршня, работа которого обеспечивает циркуляцию воздуха в легких. Лапы морских черепах своей плоской формой напоминают длинные ласты, они пользуются ими как веслами. Обычно черепахи плавают на поверхности, греясь на солнце, но, стоит к ним приблизиться, они тут же ныряют, раздвигая воду широкими гребками, напоминающими взмахи крыльев больших птиц. Дышать под водой они не могут, поэтому вынуждены всплывать, чтобы запастись воздухом. Их погружения неглубокие, но продолжительные. Подводное передвижение настолько мощное, что они легко могут тащить за собой подводника, если, конечно, захотят.

Пресноводные черепахи не обладают плоскими лапами-ластами своих морских сородичей, однако их лапы слегка перепончаты и позволяют плавать без затруднений. Погружаются они так же неглубоко, как и черепахи, живущие в море, и могут находиться под водой столь же долго. Есть и исключение – это Macrochelus temnickii, – полутораметровая черепаха, делающая апноэ в очень глубоких водах. Черепахи не единственные представители рептилий, погружающиеся в апноэ. Некоторые особи отряда крокодилов ведут почти полностью водную жизнь.