Каланы возвращаются на берег

Вначале о вдохе. Средний объем легких человека составляет 2500 миллилитров. При спокойном вдохе поглощается 500 миллилитров воздуха, из которых 140 остается в так называемом «вредном пространстве», а 360 поступает в легкие. Значит, альвеолярный воздух вентилируется всего лишь на одну седьмую часть (360: 2500). У больших же китов за одно дыхательное движение содержимое легких обновляется на 90 процентов! Подвижная грудная клетка, мощные дыхательные мускулы, развитая мускулатура в легочной ткани — все это приспособлено для того, чтобы сделать глубокий выдох — вытолкнуть бесполезный, отдавший кислород воздух и как можно быстрее заменить его новой порцией чистого атмосферного воздуха. С каждым дыхательным движением в легкие кита поступает в 4–5 раз больше кислорода, чем в легкие человека.

Кашалот перед длительным погружением делает 60–70 вдохов; можно представить себе, как основательно он «заряжает» при этом свой организм кислородом.

У водных млекопитающих повышена так называемая кислородная емкость крови. Известно, что кислород по организму разносит особый, содержащийся в красных кровяных тельцах (эритроцитах) пигмент — гемоглобин. Проходя через легкие, гемоглобин присоединяет кислород и в виде оксигемоглобина устремляется по артериям во все уголки организма. Один грамм гемоглобина крови человека связывает 1,23 кубических сантиметра кислорода, а тюленя — 1,78 кубических сантиметра. К этому надо добавить, что процесс связывания кислорода гемоглобином идет у ныряющих млекопитающих очень быстро.

…Водные звери отличаются экономным расходованием кислорода во время ныряния. Так, у обыкновенного тюленя расход кислорода в течение одной минуты после погружения снижался в 15 раз! Эта экономия обеспечивается различными способами. Замедляется обмен веществ в организме зверя, уменьшается количество вырабатываемого тепла, происходят резкие изменения в кровообращении и характере кровоснабжения различных тканей. У морского льва, например, уже через 10 секунд после начала ныряния количество сокращений сердца падало от 130–140 до 30–40 в минуту, а у серого кита — со 100 до 10 ударов. Но особенно отличается в этом отношении нутрия. У нее частота сердцебиений при погружении под воду уменьшается с 216 до … 4! Разница колоссальная. У северного морского слона частота сокращений сердца в конце 40-минутного ныряния также падала до 4, но исходный уровень у этого вида гораздо ниже, чем у нутрии: 60 ударов в минуту.

Специальные измерения показали, что при нырянии давление крови в магистральных сосудах сохраняется в норме. Зато в малых артериях оно уменьшается до уровня венозного, а иногда и вовсе сходит на нет (пульс перестает прощупываться).

Перераспределение кровопотока имеет огромнейшее значение для зверя. В любых условиях его головной мозг нормально омывается кровью, в достатке снабжается кислородом. «Лишая себя» последних молекул драгоценного газа, остальные органы тела отдают их головному мозгу. Лишь бы он работал нормально несколько лишних минут и полностью сохранил способность контролировать и координировать все важнейшие жизненные функции организма.

Мы знаем, как болезненно реагирует головной мозг на недостаток кислорода: 4–5 минут — и в его нежных клетках наступают необратимые изменения. «Оживление» организма становится невозможным. А другие органы могут побыть и на голодной диете, они гораздо более выносливы и неприхотливы.

Нервные клетки дыхательного центра млекопитающих находятся в передней трети продолговатого мозга. Дыхательный центр очень чувствителен к концентрации углекислого газа в крови. Чуть содержание его превышает норму — центр дает «команду» усилить вентиляцию легких, увеличить приток кислорода, улучшить вывод углекислоты из крови. И здоровый организм послушно выполняет эти команды, дыхание становится более глубоким, нормальный состав газов крови восстанавливается. Но вот что удивительно — дыхательный центр головного мозга водных млекопитающих чрезвычайно устойчив к повышению концентрации в крови углекислого газа. Поразмыслив, ученые поняли, в чем дело: сохранение у этих зверей свойственной для наземных млекопитающих чувствительности к углекислоте могло позволить дыхательному центру сыграть злую шутку со своим хозяином — заставить его усилить «вентиляцию» легких в самый неподходящий момент, во время ныряния. Конечно, вдох под водой был бы для зверя последним…

Перераспределение кровопотока, усиленное питание головного мозга, когда зверь находится под водой, — эти механизмы обнаружены не только у водных млекопитающих — они есть у бобра, ондатры и некоторых других зверей-амфибионтов.

Мы говорили о пигменте крови — гемоглобине. Он есть не только в крови, но и в форме миоглобина присутствует в мышечной ткани животных. Миоглобин запасает кислород и отдает его по мере надобности. У водных млекопитающих этого пигмента очень много, у дельфинов, например, его столько же, сколько и гемоглобина. В мышцах сердца и головы дельфинов миоглобина в 4–5 раз больше, чем у кролика или морской свинки, а в спинных и брюшных мышцах — в 15 раз!