Часть первая. Кратковременные визитеры

Глава I. В шубе - да в воду!

Илл. к первой части

Познакомимся вначале с околоводными животными, к которым принадлежат представители разных систематических групп млекопитающих. Из самых примитивных (яйцекладущих) млекопитающих к полуводным относится утконос (рис. 1); из сумчатых - водяной опоссум, или плавун; из насекомоядных - водяная кутора, выхухоль (рис. 2), болотный тенрек и выдровая землеройка; из грызунов - водяная полевка, водосвинка, акклиматизированные у нас американские ондатра (рис. 3) и нутрия (рис. 4), удивительный "архитектор" - бобр (рис. 5); из хищных - норка, речная выдра (рис. 6), белый медведь, а из копытных - бегемот.

Сохраняя признаки своих отрядов, околоводные животные независимо друг от друга, конвергентно, приобрели многие общие черты, позволяющие им частично обитать в воде и добывать там пищу. У них изменились конечности, хвост, появились особые способы передвижения в воде, в какой-то мере преобразовались кожный покров, дыхательные пути и легкие, почки, органы кровообращения, пищеварения, размножения, нервная система. Но все они еще сохраняют общий наземный облик.

Тело околоводных животных не приобрело торпедообразной формы, как у полуводных и водных млекопитающих, но тем не менее оно стало более обтекаемым, чем у наземных. Этому способствовали утрата лобного выступа на черепе, уменьшение ушных раковин, исчезновение мошонки у самцов, укорочение шеи, уплощение головы, вследствие чего у некоторых видов уши, глаза и ноздри могут выставляться из воды почти одновременно.

Рис. 1. Утконос сочетает признаки трех классов: кормит детенышей молоком, размножается как птица и меняет температуру тела, как рептилия

Конечности приспосабливаются для передвижения и по суше и в воде. Задние ноги бывают заметно длиннее передних. На конечностях увеличивается активная "опорная" поверхность, требующаяся при гребле: развиваются (в первую очередь на задних ногах) плавательные перепонки между пальцами, а у некоторых (например, ондатры) - оторочки из жестких волосков по бокам пальцев и ступней. При плавании зверьки гребут задними лапами, а виды с удлиненным туловищем (норка, выдра) применяют еще волнообразное изгибание тела. Передние лапы тоже участвуют в гребле, но лишь при медленном плавании, а быстром - прижимаются к телу либо используются как рули глубины.

Относительно удлиненный и увеличенный хвост околоводных животных, совершая удары в бока или вверх-вниз, играет роль руля, но может выполнять и другие функции. Бобры широким лопатовидным хвостом действуют как штукатурным щитком, замазывая щели и дыры в сооружаемых плотинах и хатках, подают сигнал опасности, громко шлепая по поверхности воды, опираются на него, подгрызая деревья. Наконец, этот орган служит жировым депо - своеобразной кладовой, в которой жира осенью бывает в 2 раза больше, чем весной. Хвостом-лопатой австралийский утконос помогает закрывать земляной пробкой выходное отверстие из норы. У выхухоли - длинный чешуйчатый хвост сжат с боков, близ основания - бульбообразно расширен, а у самого корня резко перетянут; боковые колебания хвоста помогают зверьку в поступательном движении. Еще большую роль в быстром плавании играют змеевидные движения хвоста у африканских выдровых землероек, которые на ногах не имеют плавательных перепонок.

Рис. 2. Выхухоль, спасенная человеком, ныне уверенно набирает численность

Однако в целом скорость плавания у околоводных животных остается низкой, обычно не более скорости пешехода. В Севастополе в Институте биологии южных морей Б. Курбатов и Ю. Мордвинов изучали гидродинамические сопротивления у ондатры, нутрии, бобра и гренландского тюленя. Самые низкие гидродинамические качества оказались у ондатры и нутрии, имевших наибольшее поперечное сечение в задней половине тела, ближе к хвосту. Такая клиновидная форма тела при движении вызывает сильные завихрения воды. Более обтекаемо тело бобра, максимальное сечение его приходится на середину туловища. У тюленя же сопротивление в воде оказалось вдвое меньше, чем у бобра.

В воде теплокровные околоводные животные различными способами уменьшают потерю тепла. Прежде всего это волосяной покров. Волосы задерживают воздух - плохой проводник тепла, и тем выше теплозащитные свойства меха, чем многочисленнее волоски подпуши. Если сравнить мех околоводных и наземных млекопитающих, то у первых он гораздо гуще: на одном квадратном миллиметре кожи ондатра имеет 140-160 волосков, речной бобр - 120-230, речная выдра 300-500, тогда как белка - 80-100 и лисица - 100-120 волосков.

Рис. 3. Ондатра - крупнейшая полевка, завезена к нам из Северной Америки, чтобы 'перерабатывать' болотные растения в шелковистый мех

Есть и другие особенности, повышающие теплозащитные качества "шубы" околоводных зверьков: извитая форма волосков подпуши и утолщение их вершинной части позволяют лучше удерживать пузырьки воздуха на шкурке (поэтому выхухоль в воде кажется серебристой). У некоторых околоводных обитателей в волосяном покрове резко выделяется длинная и жесткая ость, по которой стекают капельки жидкости при выходе зверька на сушу. На коже волосы располагаются не равномерно, а пучками и группами, что способствует лучшему обтеканию воды и удержанию воздуха в волосяном покрове.

Большое поверхностное натяжение воды (76 дин на 1 см²) и гидрофобные свойства кожных покровов околоводных животных также помогают им сохранять воздушную прослойку. Чтобы мех не сбивался и не намокал, зверьки ухаживают за своей "шубкой": смазывают ее жирным секретом, расчесывают волосы и таким образом всячески поддерживают гидрофобность меха. Бобры на втором пальце задних лап имеют раздвоенный коготь, которым вычесывают паразитов и разносят смазку, выделяемую анальными железами. У нутрий эту роль выполняет пятый палец задних лап, не связанный, как остальные, плавательной перепонкой. Задними лапками разносит по меху особое мускусное жироподобное выделение подхвостовой железы и выхухоль.

Поскольку у околоводных животных охлаждению подвергается в первую очередь брюшная сторона (при заходе в воду, при соприкосновении с грунтом), то в отличие от наземных млекопитающих на их брюхе мех бывает гораздо гуще, чем на спине.

Рис. 4. Нутрия - обрусевшая латиноамериканка с теплой шубкой и зябким хвостом

Слой воздуха в меховом покрове околоводных животных выполняет и гидростатическую роль, помогая им легко держаться на поверхности воды. У тех видов, которые часто плавают на поверхности с выставленной спиной, опушение на брюхе бывает гуще, чем на спине.

Несмотря на все описанные приспособления, околоводные животные, двигаясь (особенно в загрязненной воде), растрачивают воздушную прослойку и поэтому нуждаются в частом ее возобновлении. Ради этого они и занимаются "туалетом" - расчесыванием волос. Без воздушного теплозащитного слоя околоводные звери сильно мерзнут в воде, то же самое испытывают животные, вымокшие под дождем или живущие в тесных клетках, где быстро загрязняется мех. Особенно опасно для околоводных и полуводных животных смачивание нефтяной пленкой, покрывающей поверхность воды: такие животные, как правило, обречены на гибель.

На теле околоводных животных развиваются специальные лишенные покрова участки, через которые регулируется отдача тепла в наружную среду. Таковы голый хвост, плавательные перепонки на ногах, голые подушечки лап. Горизонтально расположенный лопатовидный хвост бобра - не только руль для плавания или звуковой сигнализатор, но и важнейший орган терморегуляции. Это показали лабораторные опыты братьев Стин над канадским бобром в 1965 г. При температуре воздуха 16° на поверхности хвоста подопытного бобра было тоже 16°, а в прямой кишке (близ ануса) - 37°. Затем воздух нагрели до 25°, и через полчаса его температура поднялась в анусе до 39°, а на поверхности хвоста - до 35°. Бобру угрожал перегрев, так как его терморегулятор, находясь на воздухе, не мог отдать избыток тепла. Иными оказались результаты, когда хвост бобра опустили в воду, охлажденную до 6°. Если в воздухе было 16°, температура тела подопытного зверя оставалась нормальной (37°), но на поверхности хвоста падала до 8-12°. В этих условиях бобр через хвост терял 0,1 ккал/ч. Когда же воздух нагрели до 25°, температура в прямой кишке зверя сохранялась на уровне нормы, но отдача тепла через хвост возросла в 12 раз. Сильно развитая сеть кровеносных сосудов в хвосте бобра обеспечивает возможность быстрого контактного охлаждения организма. При угрозе перегрева организма сосуды хвоста расширяются, поток крови через хвост резко увеличивается. Кровь, проходя через относительно холодный хвост, охлаждается и, попадая далее во внутренние органы, забирает у них избыточное тепло.

Рис. 5. Бобр - могучий грызун: валит зубами деревья, строит плотины, каналы и хатки

В Воронежском заповеднике В. В. Дежкин дистанционным термометром измерил температуру различных участков тела бобра. Когда зверь находился в гнезде {при 20° тепла), температура поверхности его тела была почти везде одинаковой и колебалась в пределах 35-37°. Стоило зверю поплавать 10-15 мин в воде, нагретой до 18-20°, как картина менялась: кожа на груди, животе, голове почти не охлаждалась, а на оголенных участках задних лап и на хвосте температура падала на 15-20°. Зимой после купания в холодной воде датчик электротермометра, приложенный к поверхности кожи на кончике и в середине хвоста, показывал всего 5-6°.

Рис. 6. Выдра - гибкий, игривый и ловкий хищник, лучший рыболов среди куньих

В зависимости от теплой или холодной среды значительно колебалась температура на хвосте и лапах и у ондатры.

В связи с тем, что у нутрии и ондатры возможности охлаждения спины и брюха неодинаковы (при плавании на поверхность воды обычно выставляется верхняя часть тела), у них выявлена наибольшая терморегуляционная активность мускулатуры спины. Понижение температуры поверхностных тканей и кожи этих зверьков при охлаждении среды оценивается как важное приспособление для защиты от потери тепла.

В опытах А. С. Шаталиной и М. С. Султанова нутрии содержались в клетках без воды; если окружающий воздух имел 10-35°, температура тела зверьков сохранялась постоянной (35-36°), но повышалась до 37,4°, если воздух нагревался до 37°, и увеличивалась до 39,8° в жару 40°. Тогда у животных вдвое возрастала частота дыхания (от 60 до 120 в мин) и сильно снижалась двигательная активность.

В таких условиях нутрии быстро теряли вес и резко сокращали плодовитость.

Любопытные данные получены за рубежом на белых 2-8-месячных медвежатах: при восхождении в гору температура тела у них повышалась в течение первых 20 мин до 39,9°, при плавании же в море оставалась постоянной (около 38,5°), а во время последующего отдыха понижалась на 0,5-2°. У этого же хищника в другом опыте с помощью прибора для обнаружения инфракрасного излучения выявлен высокий уровень излучения тепла голыми подушками лап, когтями и слабо опушенными участками головы: здесь температура на 5-12° превышала температуру окружающего воздуха, а на поверхности меха туловища - лишь на 2-4°.

Таким образом, эксперименты показывают, насколько оголенные участки тела важны для теплоотдачи в воде. Однако они малоэффективны на суше. Поэтому для околоводных животных особое значение приобретает этологический способ регуляции тепла путем изменения поведения животного, его активности, кожно-легочных потерь тепла и перемещений в подходящий микроклимат. Если зверьку жарко, он может зайти в воду, и его температура быстро придет в норму, если же холодно, он скроется в убежище {хатке, норе). В Онтарио с помощью дистанционных термометров установили, что зимой температура внутри бобровой хатки относительно стабильна (от -0,8° до +1,8°), несмотря на сильные колебания температуры воздуха вне хатки (от -21° до -6,8°).

Расширение сосудов, понижающее теплоизоляцию, - важный механизм теплоотдачи околоводных животных (хвостами, подушечками лап, голыми участками морды) в период активного поведения. Когда этого механизма недостаточно, подключается этологический способ поддержания постоянной температуры тела.

Многие из околоводных животных (выхухоль, ондатра, норка, выдра и др.), поселяясь на берегах, устраивают вход в гнездовую камеру под водой. Это надежно укрывает зверьков от холода и обеспечивает им безопасность от врагов. Воздух проникает в подземные жилища через корневую систему растительного покрова. Но не бывает ли у них кислородного голодания при таких узких "форточках"? Каковы в этом случае особенности газообмена у подобных животных? Эти вопросы еще дадут своих исследователей.

У околоводных животных наряду с морфологическими приспособлениями заметно перестраивается и физиология: прежде всего появляются адаптации к временному выключению внешнего дыхания, к увеличению дыхательной паузы и обеспечению дополнительных резервов кислорода - чтобы добывать пищу в воде, нужно надолго нырять. Даже простой ряд цифр свидетельствует о резком возрастании дыхательной паузы (апноэ) околоводных животных в сравнении с наземными. Например, речной бобр может задерживать дыхание до 12-15 мин, выхухоль и ондатра - до 12, утконос - до 10, нутрия - до 8, а собака - максимум на 4 мин.

Дополнительные резервы кислорода, необходимые для длительного ныряния, создаются у околоводных животных путем увеличения кислородной емкости крови, повышения в ней количества дыхательного пигмента - гемоглобина и в мышечной ткани - миоглобина. Еще резче эта картина выражена у полуводных и водных млекопитающих.

У бобра и выхухоли обнаружены сосудистые сплетения ("чудесная сеть") в области печени, которые создают кислородное депо. Английские биологи Р. Харрисон и Дж. Томлинсон нашли, что во время ныряния у околоводных животных резко уменьшается пульс (например, у нутрий с 216 уд/мин до 4, т. е. в 54 раза). Кислород используется полнее и экономнее вследствие утраты чувствительности дыхательного центра к накоплению углекислоты.

Информацию из внешней среды околоводные животные получают через те же анализаторы, что и наземные животные, но с некоторыми особенностями. Повышаются роль и восприимчивость слуха под водой; ушные раковины уменьшаются и при нырянии плотно замыкаются. Чуть снижается в сравнении с наземными млекопитающими острота зрения.

Очень интересную реакцию бобров и выхухолей на инфракрасные (невидимые) тепловые лучи нам удалось установить со студентом-дипломником В. Г. Алехиным ночью через прибор ночного видения ПНВ-57. Животные, в первую очередь старые осторожные самцы, проявляли беспокойство и изменяли свое поведение, когда на них наводили пучок инфракрасных лучей. Проверка такой реакции на других бобровых поселениях давала тот же эффект: бобры чувствовали тепловые лучи с расстояния 10-15 м. Ощущает их и выхухоль: когда на нее наводили тепловые лучи, она изменяла направление на поверхности водоема. Вероятно, инфракрасное излучение околоводные животные ощущают голыми участками тела - носовым зеркалом, перепонками лап, веками, оголенным хвостом.

Осязание околоводных животных развито достаточно высоко, о чем свидетельствует сильная иннервация больших вибрисс и остевых волосков. Особенно высока чувствительность вибрисс тех животных, которые обитают в норах (выхухоль). У них, кроме того, имеются разбросанные по всему телу специальные чувствующие волоски, резко выступающие над подпушью. Полагают, что с их помощью зверьки воспринимают положение своего тела в темноте нор и вблизи дна водоемов. Утконос, ныряя и роясь в иле, ориентируется главным образом с помощью осязания.

Обоняние околоводных животных развито неодинаково. У хищников оно острее, чем у грызунов, хотя и у последних функционирует достаточно хорошо. Характерна маркировка индивидуальных участков секретом специфических пахучих желез: у бобров - бобровой струей - темной жидкостью со стойким запахом, вырабатываемой парной препуциальной железой весом около 150 г, и длиной около 80 мм, у выхухоли и ондатры - мускусом, выделяемым мускусными железами.

Этими выделениями околоводные животные метят свои норы, траншеи, ходы, участки берега, каналы, извещая своих сородичей о занятости территории, которую ревниво охраняют от их вторжения. Сильно пахнущая бобровая струя, возможно, также облегчает встречи самцов и самок. Речные выдры метят территорию калом, оставляя его на самом видном месте. Подобная сигнализация на суше имеет глубокий биологический смысл, но в воде ее значение ослабляется, хотя сохраняется у некоторых ластоногих и китообразных. Оставляя в воде экскременты и мочу, гидробионты сигнализируют о своем присутствии в данном районе. Но эта сигнализация не связана с индивидуальными участками, которые в море сохранить трудно. Обильно снабженные нервными клетками ямки, обнаруженные А. В. Яблоковым у корня языка водных млекопитающих, видимо, и выполняют роль хеморецепторов подобной сигнализации.

Организация околоводных животных перестроилась относительно неглубоко, так как в воде они проводят лишь небольшую часть жизни, скорость и маневренность плавания у них низкие, глубина погружения достигает лишь нескольких метров. Гораздо сильнее связаны с водной средой и лучше адаптировались к ней полуводные млекопитающие. Однако прежде чем рассказывать о них, познакомим вас с каланом.