Над водой показывается огромная спина, кит шумно выдыхает — и снова уходит в океан. Проходит пять минут, десять, а бывает, и куда больше, а он всё не всплывает за новым вдохом. Так и хочется подумать, что там, в глубине, кит научился дышать как рыба. Но как раз этого он не умеет.
Кит дышит обычным воздухом, лёгкими, а под водой не делает ни одного вдоха. У поверхности он выдыхает и набирает воздух через дыхало, потом закрывает его и ныряет. Под водой он живёт на кислороде, который запасён у него в лёгких, крови и мышцах. Когда запас подходит к концу, а в теле накапливается углекислый газ, кит поднимается наверх.
Как дышит кит
Кит дышит лёгкими, обычным воздухом — как и все млекопитающие. Жабр у него нет, поэтому доставать кислород прямо из воды, как рыба, он не может.
Главное, чем кит отличается от нас, находится на голове. За миллионы лет ноздри его предков переехали наверх и превратились в дыхало. Поэтому киту не нужно высовывать из воды всю голову: хватит показать над водой только её макушку.
У усатых китов — например, у горбатого, синего и гренландского — дыхал два. А у зубатых китов, к которым относятся кашалоты, косатки и дельфины, снаружи видно только одно дыхало.
Что такое дыхало кита
Дыхало — это «нос» кита: отверстие на макушке, через которое воздух попадает в дыхательные пути. Под водой оно плотно закрыто, и вода внутрь не проходит.
Чтобы вдохнуть, кит поднимается к поверхности. Сначала он мощно выдыхает — выталкивает из лёгких старый воздух, в котором осталось мало кислорода и много углекислого газа. Потом быстро вдыхает, и дыхало снова закрывается.
Для животного длиной в десятки метров это очень удобно. Чтобы сделать вдох, киту не надо вставать в воде столбиком или задирать морду. Он может спокойно плыть дальше, почти не меняя положения.
Как кит дышит под водой
Никак: под водой кит просто задерживает дыхание. Это и есть ответ на один из самых частых вопросов о китах.
Пока кит ныряет, дыхало закрыто. Воду в лёгкие он не набирает и кислород из неё не добывает. Весь нырок он тратит тот запас, который уже есть у него внутри.
Поэтому даже самый лучший ныряльщик среди китов рано или поздно обязательно вернётся к поверхности за воздухом.
.jpg){kind=link}
Где кит хранит кислород
Кислород у кита хранится не только в лёгких. Когда он ныряет, очень важны ещё кровь и мышцы.
В крови кислород удерживает гемоглобин — особый белок в красных кровяных клетках. В мышцах той же работой занят его «родственник» миоглобин. У морских млекопитающих, которые хорошо ныряют, всё это устроено особенно здорово: и хранить кислород, и тратить его они умеют лучше других.
Так что простая картинка «кит набрал полные лёгкие и поплыл» не совсем верна. Чтобы долго пробыть под водой, мало сделать глубокий вдох. Надо ещё с умом делить небольшой запас кислорода между разными частями тела.
Причём у разных видов кислород распределён по-разному: у одних больше в лёгких, у других — в крови и мышцах. У тех, кто ныряет особенно глубоко, главный запас хранится как раз в крови и мышцах.
Что происходит с сердцем во время нырка
Когда кит ныряет, сердце у него может биться реже, а кровь — течь к разным частям тела по-другому. Так он бережёт кислород для самых важных органов.
Всё это вместе называют нырятельной реакцией. К коже, плавникам и другим частям тела крови может поступать меньше, а мозг и сердце по-прежнему получают столько кислорода, сколько им нужно.
Но это не выключатель с двумя кнопками: «на поверхности» и «под водой». Учёные наблюдали за морскими млекопитающими на воле и увидели, что сердце бьётся по-разному: смотря на какой глубине животное, сколько оно уже под водой, как активно двигается и что собирается делать дальше.
Кит будто заранее «рассчитывает бюджет»: перед нырком сердце и дыхание работают не так, как в середине долгого погружения, а на пути наверх всё снова меняется.
Что происходит с лёгкими на большой глубине
Чем глубже ныряет кит, тем сильнее вода давит на всё, где есть воздух, — в том числе на лёгкие. На большой глубине лёгкие кита ведут себя совсем не так, как наши на суше.
Воздух перетекает из тех частей лёгких, где кислород переходит в кровь, в более жёсткие дыхательные трубки, а крошечные лёгочные пузырьки — альвеолы — сильно сжимаются. Обмен газами между воздухом и кровью при этом почти замирает.
И это киту на руку. Раз воздух меньше соприкасается с кровью, то и азота в кровь попадает меньше. Для глубокого ныряльщика это очень полезно.
Но и волшебной защитой это не назовёшь. У морских млекопитающих тоже бывают неприятности из-за газов в крови — особенно если им приходится нырять не так, как они привыкли. Просто их лёгкие, сердце и сосуды куда лучше нашего подготовлены к тому, чтобы снова и снова уходить на глубину.
Сколько кит может не дышать
Одного ответа для всех китов нет: одни обычно ныряют на несколько минут, а настоящие мастера глубины могут пробыть под водой больше часа.
Кашалоты, например, за едой часто ныряют примерно на 45 минут и уходят на сотни метров вглубь. После такого путешествия им нужно несколько минут, чтобы отдышаться у поверхности.
Но есть ныряльщики и покруче. У клюворыла Кювье — это тоже зубатый кит — учёные однажды записали нырок длиной 222 минуты, то есть 3 часа 42 минуты.
Это не значит, что клюворылы обычно пропадают под водой почти на четыре часа. У животных, за которыми следили учёные, обычные глубокие нырки за едой длились гораздо меньше — около часа. Рекорд показывает, на что клюворыл способен, а не то, как он живёт каждый день.
.jpg){kind=link}
Почему кит всплывает несколько раз подряд
После долгого нырка киту нужно «отдышаться»: набрать свежего кислорода и избавиться от углекислого газа. Поэтому перед следующим глубоким нырком он часто несколько раз подряд вдыхает и выдыхает у поверхности.
Сколько будет вдохов и как долго кит пробудет наверху, зависит от того, что это за кит и каким был прошлый нырок. После короткого он отдышится быстро, а после глубокой охоты задержится у поверхности подольше.
Так и получается ритм, который повторяется снова и снова: несколько вдохов — нырок — кислород тратится — кит возвращается — и опять несколько вдохов.
Почему кит выпускает фонтан
Знаменитый китовый «фонтан» — это вовсе не морская вода, которую кит выплёвывает из лёгких. В лёгких у него должен быть воздух, а не вода.
Просто кит выдыхает очень сильно. Тёплый влажный воздух вырывается из дыхала, встречается с более прохладным воздухом снаружи — и получается заметное облачко из мельчайших капелек. К нему может примешиваться вода, которая была вокруг дыхала, и немного слизи из дыхательных путей.
У разных китов фонтан разной формы. Опытные наблюдатели даже узнают по нему китов издалека.
Особенно необычный фонтан у кашалота: его единственное дыхало сидит не посередине головы, а сдвинуто влево. Поэтому выдох у него бьёт вперёд и вбок.
Почему кит не захлёбывается во время еды
Воздух попадает к киту через дыхало, а не через рот. Поэтому вода, которую он набирает в пасть во время еды, в лёгкие не идёт.
Для огромного усатого кита это особенно важно. За один раз он может набрать в пасть гигантское количество воды вместе с крилем или рыбой — а дыхание от этого никак не страдает, ведь это отдельная система.
Вот что удивительно: кит всю жизнь живёт в море, ест в воде и ныряет в глубину, а дышит всё равно как самое обычное млекопитающее — воздухом.
А дельфины дышат так же
Да. Дельфины тоже относятся к зубатым китам и тоже дышат воздухом, лёгкими. Дыхало у них одно, на макушке.
Под водой дельфин, как и большой кит, задерживает дыхание. Ныряют они по-разному — на разную глубину и на разное время, — но правило одно: вдохнуть можно, только когда дыхало над водой.
Так что на вопрос «чем дышат киты и дельфины?» ответ один: воздухом, который попадает в лёгкие.
Можно ли увидеть полный дыхательный цикл кита
Да, даже по обычному видео — если следить не только за красивым фонтаном. Найди запись, где одного кита видно несколько минут подряд, и отмечай каждый его выдох.
Посчитай, сколько раз кит вдохнул у поверхности, прежде чем нырнуть. А потом включи секундомер и засеки, через сколько он появится снова.
Посмотри несколько таких видео — и цифры наверняка получатся разными. Это и есть самое интересное: кит не заводной будильник. Сколько он пробудет под водой, зависит от вида, от того, чем он занят, на какую глубину ныряет, где его еда, и от много чего ещё.
Так как дышит кит
Если коротко, всё просто: кит всплывает, выдыхает, вдыхает через дыхало, закрывает его и уходит под воду. Пока он ныряет, новых вдохов нет — тело тратит кислород, запасённый в лёгких, крови и мышцах.
Сердце и кровь помогают расходовать этот запас бережно. На глубине лёгкие сжимаются под напором воды. А когда киту снова нужен свежий воздух и пора избавиться от углекислого газа, он возвращается наверх.
И тут самое главное.
Удивительно в дыхании кита не то, что он научился дышать под водой. Как раз наоборот: он так и остался животным, которому нужен воздух, — зато научился невероятно долго обходиться без вдоха там, где вдохнуть почти негде.
Источники
- NOAA Ocean Today — Whale Anatomy
- NOAA Ocean Service — Common Misconceptions about the Ocean: whale spouts
- NOAA Fisheries — Sperm Whale
- NOAA Fisheries — Cuvier’s Beaked Whale
- Philosophical Transactions of the Royal Society B — Diving physiology of marine mammals and birds
- Experimental Physiology — Cardiorespiratory adaptations in cetaceans and marine mammals