Вместо вступления. С чего все началось

Илл. к вступлению

Далекие предки морских млекопитающих (китообразных, сирен и ластоногих) когда-то жили на суше, но в силу разных причин покинули ее, приспособились к водной среде и широко расселились в Мировом океане. Наземному млекопитающему, прежде чем стать обитателем моря, пришлось преодолеть массу препятствий: вода мало подходила для жизни теплокровных животных, которые дышали воздухом, рождали живых детенышей и выкармливали их молоком. Она угрожала удушьем и мешала сохранению постоянной температуры тела: ведь теплопроводность воды в 27 раз, а теплоемкость - в 3200 раз выше, чем у воздуха. Коварная жидкая среда ставила, казалось, неодолимые преграды при передвижении, так как вода в 800 раз плотнее воздуха. В таких тяжелых условиях да при резкой смене факторов (с погружением в воде быстро растет давление, падает освещенность, меняется температура) переселенцам нужно было отыскивать и ловить добычу, а чтобы дышать, требовалось регулярно подниматься на поверхность, возобновлять запас воздуха в легких и оберегать органы дыхания от воды.

Как совершалось удивительное превращение наземных четвероногих-аэробионтов в великолепно приспособленных гидробионтов, какими путями и средствами была обеспечена жизнь в смертельно опасной обстановке, что позволило им покорить морскую стихию - вот вопросы, которые рассматриваются в этой книге.

Наша планета одета тремя минеральными оболочками: твердой - литосферой, жидкой - гидросферой и газообразной - атмосферой. Литосферу составляет каменный панцирь Земли толщиной 10-40 км, гидросферу - Мировой океан со всеми морями с максимальной глубиной 11 км, атмосферу - воздух, слой которого имеет высоту до 100 км.

Вся толща гидросферы, поверхностная часть литосферы и нижняя часть атмосферы заселены организмами. Эта область, где встречаются живые существа, выделена академиком В. И. Вернадским в особую оболочку Земли - биосферу. Ее состав, структура и энергетика обусловлены деятельностью живых организмов. В ней, по грубым подсчетам, общая масса растений достигает 10 000 млрд. т, а животных - 10 млрд. т. И хотя эта масса вряд ли составляет по весу сотую долю процента минеральной части биосферы, роль ее исключительно велика. Растения, животные и микробы - трансформаторы космической энергии: биосфера, преобразуя солнечное излучение, выступает в роли колоссальной химической лаборатории, в которой мощные геохимические процессы осуществляются с помощью живых существ: последние переводят лучистую энергию во всё виды земной энергии, накапливают ее в своем теле и сохраняют многие века в виде топлива - каменного угля, торфа, нефти и т. д.

Основной состав атмосферы (углекислота, кислород, азот) в значительной мере обязан своим происхождением деятельности организмов. Через тело живых существ лишь в течение года проходит масса газов в несколько раз больше, чем во всей атмосфере; огромная часть воды Мирового океана пропускается через тело биофильтраторов - моллюсков, ракообразных и других организмов, подвергаясь биологической очистке.

Самой существенной чертой биосферы является непрерывный биогенный круговорот веществ, который складывался в ходе эволюции живой природы. Жизнь не может существовать вне биологического круговорота веществ.

Точно пока никто не знает, как образовалась наша планета и как родилась на ней жизнь. Возможно, три миллиарда лет отделяют нас от времени появления первых живых существ. Геохимические процессы, протекавшие в первобытной атмосфере и в воде, под воздействием интенсивной солнечной радиации и ультрафиолетового излучения давали различные органические соединения, аминокислоты, а те, соединяясь друг с другом, превращались в белок. Сложные белковые молекулы собирались в капельки, в которых создавались все условия для обмена с окружающей средой, принявшей к тому времени вид "органического бульона".

В нем и зародились первые жидкие белковоподобные тела со свойствами живых организмов. Академик А. И. Опарин назвал их "коацерватными каплями".

Так началась эволюция живой природы - постоянное самообновление и самосохранение белковых тел в результате взаимодействия с окружающей средой. Потребовалось колоссальное время, чтобы студенистые капли превратились в одноклеточные живые существа, а из одноклеточных организмов возникли многоклеточные. Борьба за существование и естественный отбор привели живую природу к исключительному многообразию. Одни организмы гибли, не выдерживая натиска врагов, паразитов, болезней, сурового климата, другие приспосабливались и выживали.

В биогенном круговороте веществ было три этапа: на первом первичные организмы извлекали пищу из органического бульона, или пожирали друг друга. Но уже здесь намечалось расхождение в потребностях живых существ: одни в процессе метаболизма возвращали измененные и непригодные для них продукты, а другие их использовали. На втором этапе, когда появился фотосинтез, огромную роль стали играть растения: с помощью хлорофилла они аккумулировали энергию солнечных лучей в своем теле и стали служить пищей животным.

Биогенный круговорот замкнулся, когда появились микробы: они разрушали органические вещества, в том числе трупы организмов, мочу и кал животных и переводили их из органических соединений в минеральные, которые вновь использовались растениями. Так оформились на Земле три главных звена круговорота: продуценты (растения) - созидатели высокомолекулярных органических соединений, консументы (животные)- потребители энергии, заключенной в пище, созданной растениями, и редуценты (микробы) - минерализаторы, доставляющие необходимые элементы для жизнедеятельности растений.

Непрерывной чередой текли геологические эпохи, эры, периоды, мелькали отрезки времени в миллионы лет, а живые существа, колыбелью которых было море, завоевывали сушу. В процессе жестокой борьбы за существование виды - выходцы гидросферы - широким фронтом осваивали сушу, занимали континенты с их многообразными и меняющимися ландшафтами. Однако в ходе эволюции некоторые группы наземных организмов, дышащие воздухом, вторично возвращались в воду. Их называют вторичноводными животными.

Предки наземных позвоночных животных ответвились в палеозое от кистеперых рыб, вышли на сушу и через стадию земноводных дали начало большому сухопутному классу - пресмыкающимся, от которого позже произошли теплокровные классы - птицы и млекопитающие. В каждом из наземных классов формировались и вторичноводные животные. Из рептилий такими оказались мезозойские живородящие пресмыкающиеся - рыбоядные ихтиозавры, достигавшие 12 м в длину, и прибрежные хищники плезиозавры - до 15 м. Первые походили на дельфинов, а вторые напоминали черепаху с продетой через ее туловище змеей. Из ныне живущих рептилий к водным обитателям относятся морские черепахи, крокодилы и морские змеи - все они выходят на берег откладывать яйца. Из птиц многие связаны с водоемами, но только пингвины проводят большую часть жизни в воде. В нашем повествовании мы ограничимся самым молодым классом животного мира - млекопитающими, небольшая часть которых вернулась в водную среду. Потому и книга о них названа "Снова в воду". Степень приспособления к жизни в воде у разных групп млекопитающих весьма различна и зависит от того, сколько времени они проводят в водной среде. Одни из них, поселившись на берегах водоемов, только на короткое время заходят в воду - кормиться да иногда спасаться от врагов или от жары (например, утконос проводит в воде не более двух часов в сутки). Это лишь первые шаги освоения гидросферы частичноводными животными, к которым принадлежат бобры, нутрии, ондатры, выдры и многие другие. Их можно назвать околоводными животными.

Гораздо глубже адаптации у полуводных млекопитающих - амфибионтов - ластоногих и одного представителя хищных - калана. Они проводят большую часть жизни в воде, но еще тесно связаны с твердым грунтом, где рождают и выкармливают молоком детенышей, а также линяют и отдыхают.

Наконец, есть и настоящие водные млекопитающие - гидробионты, которые навсегда покинули берег, окончательно порвали с сушей и превратились в постоянных обитателей гидросферы. Это китообразные и сирены.

Как углублялись адаптации к водному образу жизни, начиная от околоводных и полуводных обитателей и кончая полными переселенцами в царство Нептуна? Как обеспечивается в воде передвижение, дыхание, живорождение, воспитание и выкорм молодняка, многие физиологические отправления - терморегуляция, выделение, ориентация, - об этом мы и расскажем в книге.