Этот обыкновенный загадочный дельфин - Супин Александр Яковлевич
По-моему, самым интересным во всем этом деле оказалось, что никакого особого, главного секрета в дельфиньем дыхании нет. Задача обеспечения кислородом на время долгого ныряния и активного подводного плавания настолько сложна, что решить ее каким-то одним хитрым способом оказалось, видимо, невозможно. Дельфину приходится пользоваться целым рядом ухищрений, собирая и экономя каждый глоток драгоценного кислорода на каждом этапе его потребления; но в сумме результат получается замечательный. Однако разберемся во всем по порядку.
Во-первых, дельфин может извлекать из воздуха значительно больше кислорода, чем наземные животные. В нормальном атмосферном воздухе, которым мы дышим, содержится около 21 % кислорода, а в воздухе, выдыхаемом из наших легких, — еще целых 16 %. Это даже побольше, чем в душной комнате. Такой воздух вполне еще можно повторно использовать для дыхания, чем, кстати, и пользуются врачи и спасатели, когда делают искусственное дыхание способом «рот в рот». Выходит, что при дыхании мы используем не больше четверти кислорода, содержащегося в воздухе. К этому надо добавить, что и объем своих легких мы используем, как правило, далеко не полностью: хотя этот объем составляет несколько литров, но при спокойном дыхании в легких обменивается при каждом вдохе лишь около половины литра воздуха.
Для наземных животных и человека нет большой беды в столь неполном использовании своих дыхательных ресурсов. Но для дельфина такая роскошь совершенно недопустима. Поэтому, во-первых, вентиляция легких (смена воздуха в них) у него очень глубокая: резкий, энергичный выдох и вслед за этим такой же энергичный вдох обменивают почти 90 % содержащегося в легких воздуха.
Следующий этап дельфиньей «дыхательной программы» — максимальное извлечение кислорода из того воздуха, который оказался в легких. И тут на помощь животному приходит сама ситуация ныряния. Когда дельфин уходит на глубину, давление находящейся над ним воды сжимает его тело: на глубине 10 метров под водой давление вдвое превышает атмосферное давление на поверхности, на глубине 20 метров — втрое, на глубине 30 метров — вчетверо… В некоторых экспериментах дельфины-афалины регулярно ныряли на глубину 300 метров, а более крупные дельфины — гринды — на все 500. Там давление соответственно почти в 30 или 50 раз выше того, в котором мы существуем на суше. Наружное давление стискивает грудную клетку дельфина, сжимает находящийся в его легких воздух, и давление воздуха в них возрастает во много раз — до той же величины, что и наружное давление. Кстати, это обстоятельство потребовало особого устройства грудной клетки дельфина. Ведь если грудную клетку, например, человека, сжать так, чтобы ее внутренний объем уменьшился в десятки (!) раз, то все ребра будут переломаны, легочная ткань и окружающие ткани порваны, и гибель неизбежна. А для дельфина это совершенно нормально, когда под действием внешнего давления объем заполненных воздухом легких сжимается до размеров небольшого мячика, заполненного сильно сжатым воздухом. А когда газ сжат, находится под значительным давлением, то сильно увеличивается его растворимость в жидкости, в том числе в крови: чем больше давление, тем выше растворимость газов. Это касается, естественно, и кислорода воздуха. Кислород буквально выжимается из легких в кровь — сначала в ее жидкую основу, в плазму, а там он уже захватывается красными кровяными клетками — эритроцитами — и разносится по всему организму. И выжимание кислорода из легких в кровь продолжается не секунду, не две, а все то время, пока дельфин плавает под водой. Все это время кислород постепенно поступает в кровь; таково устройство легких дельфина. Результат работы этого природного пресса для выжимания кислорода таков, что из воздуха, попавшего в легкие, дельфин извлекает кислород почти полностью, по крайней мере процентов на 80. Уже одно это дает животному громадное преимущество перед человеком-ныряльщиком. А в некоторых экспериментах получался результат и совсем поразительный: после того как дельфин активно поплавал и поработал, выполняя задания, в выдыхаемом воздухе обнаружили лишь 2 % от обычного содержания кислорода. То есть практически весь кислород был полностью высосан из воздуха, находившегося в легких.
Кстати, а как узнали, сколько кислорода извлекает дельфин из воздуха и сколько его еще остается? Очень просто. Дельфина обучили, чтобы после выполнения определенного задания — нырка, подводного проплыва или какой-то подводной работы — он не сразу всплывал к поверхности воды для выдоха и вдоха, а сначала подплывал под опущенную в воду перевернутую воронку и под ней выдыхал воздух, а уж потом всплывал к поверхности воды для нового вдоха. Весь выдохнутый воздух оказывался «пойманным» воронкой, откуда уже не составляло труда забрать его по тонкому шлангу в прибор для анализа химического состава. Дальнейшее уже было делом простой техники: прибор-анализатор определял содержание в выдохнутом воздухе разных газов — азота, кислорода, углекислого газа — и точно показывал, сколько кислорода было израсходовано и сколько осталось.
Но и полное извлечение кислорода из воздуха — это еще не все. Значительное количество кислорода может быть припрятано впрок во всем теле дельфина. Известно, что кислород, попавший в кровь, связывается и переносится во все уголки тела с помощью специального вещества, содержащегося в красных кровяных клетках, — гемоглобина; именно он и придает крови красный цвет. Когда кровь омывает легкие, гемоглобин легко вступает в химическое соединение с кислородом. В таком виде — вместе с кислородом — гемоглобин внутри красных кровяных клеток разносится током крови по всем тканям тела, а там кислород легко отсоединяется от гемоглобина и поступает из крови во все другие ткани. Но ведь гемоглобин, присоединивший кислород, — это не только переносчик кислорода, это еще и немалый его резерв. Если дельфин задержался под водой, то кислород, находившийся в легких, может быть уже полностью израсходован и не поступает из легких в кровь, но, связанный с гемоглобином, он еще продолжает и продолжает понемножку проникать из красных кровяных клеток в страдающие кислородным голодом ткани организма, подпитывая их. Ясно, что этот кислородный резерв — очень важное подспорье для ныряющего животного. И чем больше запасено связанного с гемоглобином кислорода, тем лучше.
Природа позаботилась и о том, чтобы этот кислородный резерв у дельфина тоже был побольше. Мало того, что содержание гемоглобина в крови у этих животных очень высоко (а значит, велико и количество соединившегося с гемоглобином кислорода), вещество, подобное гемоглобину, в большом количестве находится у дельфина еще и в мышцах. По аналогии с гемоглобином (приставка «гемо» означает «кровяной») это вещество называют
