Облачно, возможны косатки

Еще один удар по парадоксу Грея нанесли американские ученые, разработавшие метод измерения скорости и направления движения частиц воды. Для этого бассейн наполняется мельчайшими пузырьками воздуха, а движущегося сквозь шлейф этих пузырьков дельфина снимает высокоскоростная видеокамера. Затем перемещения каждого пузырька на видео отслеживает от кадра к кадру специальная программа. Измерение скорости и направления движения пузырьков дает возможность рассчитать силу, которую развивает хвост дельфина в движении.

В результате этих измерений выяснилось, что в среднем он развивает примерно в 10 раз бо́льшую силу, чем предполагал Грей. Этого с лихвой хватает, чтобы двигаться под водой с теми скоростями, что характерны для дельфинов. Почему же результаты расчетов Грея так сильно отличались от экспериментальных? Во-первых, Грей, судя по всему, существенно недооценил мощность мышц млекопитающих: расчеты для дельфина он проводил на примере рывка, длившегося семь секунд, а для людей-гребцов рассчитывал мощность на протяжении трех – пяти минут непрерывной работы. Однако на рывке мышцы сокращаются за счет «быстрых» волокон и выдают бо́льшую мощность, чем при продолжительной работе, в которой задействованы, скорее, «медленные» волокна, поэтому сравнивать эти результаты некорректно. Во-вторых, оценка взаимосвязи мышечной массы и механики локомоторного движения – крайне сложная задача с большим количеством неизвестных, особенно у двух таких разных видов, как дельфин и человек; так что неудивительно, что результаты Грея оказались довольно далеки от реальности.

Получается, что парадокс Грея – вовсе не парадокс, и кожа дельфинов, которую так внимательно исследовали во времена холодной войны ученые обоих лагерей, не так уж и важна для их быстроходности. Хотя за прошедшие с работ Крамера десятилетия было опубликовано немало статей, теоретически обосновывающих и практически доказывающих, что упругая кожа снижает турбулентность, этот эффект, судя по всему, играет не самую важную роль в движении дельфинов. Главным оказался все-таки хвост.

Еще одна проблема, возникающая у млекопитающих при переходе к водному образу жизни, – это дыхание. Естественно, киты не могут, подобно рыбам, дышать растворенным в воде кислородом, поэтому им приходится постоянно выныривать за очередной порцией воздуха. Чтобы уменьшить возникающие при этом ограничения, форма их черепа изменилась: ноздри с конца морды «переползли» на верхнюю часть головы. Для чего это нужно, легко понять – когда кит выныривает на поверхность, гораздо удобнее дышать через дырку в той части тела, которая естественным образом торчит над водой, чем специально высовывать из воды кончик носа.

У дальних предков китообразных и даже у ранних представителей этой группы носовые отверстия находились там, где положено, – на кончике морды. Однако по мере приспособления к водному образу жизни ноздри стали постепенно смещаться назад и вверх. Для этого китам пришлось очень сильно изменить форму костей черепа – предчелюстная и челюстная кости существенно удлинились, а носовая и лобная сплющились.

У китообразных развился целый ряд приспособлений, предотвращающих попадание воды в дыхательный тракт. Когда кит или дельфин ныряет, его ноздри закрываются специальным клапаном. У двух доживших до нашего времени групп китообразных – усатых и зубатых китов – дыхало устроено немного по-разному: у усатых китов оно открывается наружу двумя раздельными отверстиями, а у зубатых эти отверстия срослись в одно общее. Впрочем, ниже, под дыхалом, носовой проход делится на два отдельных канала, которые играют важнейшую роль в жизни зубатых китов, – в них расположены так называемые вокальные губы, используемые для издавания звуков. В каждом из двух каналов носового прохода имеется по паре вокальных губ, что позволяет издавать два разных звука одновременно. У дельфинов одна пара вокальных губ несколько крупнее другой, и считается, что правая пара используется для щелканья, а левая – для свиста. Чтобы заставить вокальные губы вибрировать, дельфины пользуются тем же, чем и мы, – потоком воздуха, но, чтобы воздух не заканчивался и можно было подольше кричать под водой, они не выдыхают его наружу, а перегоняют между воздушными мешками, расположенными над и под вокальными губами.