В океане, на гребне эволюции

Вряд ли в настоящее время кто-нибудь станет сомневаться в том, что потомки наземных млекопитающих – китообразные – наиболее высокоорганизованные обитатели гидросферы нашей планеты.

Согласно учению академика А. Н. Северцова, в эволюции существуют четыре направления биологического прогресса, приводящие к расцвету видов – к увеличению численности их популяций, расселению и распадению на подчиненные систематические группы. К этим направлениям относятся:

1. Ароморфоз – прогрессивные морфофизиологические изменения, которые поднимают общий уровень организации, энергию организма, жизнедеятельность активных органов животного.

2. Идиоадаптация – частные приспособления к разнообразным условиям жизни без повышения общего уровня организации.

3. Дегенерация – морфофизиологический регресс.

4. Ценогенез – эмбриональные приспособления, развивающиеся в течение онтогенеза. Обычно какая-либо крупная систематическая группа животных, развивающаяся по пути ароморфоза, затем частными приспособлениями адаптируется к условиям среды. Отряд китообразных – прекрасная иллюстрация и своеобразное наглядное пособие к учению А. Н. Северцова.

Что позволило китообразным в совершенстве освоить океан от его поверхности до глубин в несколько километров, от ледяных широт до жарких тропиков? Как они приспособились жить в наиболее трудных участках Мирового океана – в акваториях, покрытых льдами, и опускаться в зону вечного мрака?

Овладеть водной стихией воздуходышащим, живородящим и теплокровным наземным млекопитающим было очень сложно, так как необходимо было преодолеть ряд серьезных препятствий, возникших при переходе в новую, вначале чуждую и опасную среду: обеспечить быстрое и легкое передвижение, безопасное легочное дыхание, ориентацию, рождение в воде детенышей и многое другое.

У китообразных можно выделить следующие наиболее важные изменения – ароморфозы, которые подняли общий уровень организации этих животных, расширили возможности пространственной ориентации, повысили интенсивность их жизнедеятельности в условиях непрерывного движения и скоростного перемещения и в конечном итоге позволили распространиться по всему Мировому океану. К таким прогрессивным преобразованиям относятся:

1. Высокоразвитый головной мозг и мощная кора больших полушарий, ставшая тончайшим инструментом приспособительной деятельности и сложных поведенческих реакций в новой среде.

2. Совершенная эхолокация как главный способ пространственной ориентации в водной толще, проводящей звуки в 4,5 раза быстрее, чем воздух; развивающийся при этом сложный эхолокационный аппарат работает в расширенном диапазоне частот посылаемых и отраженных акустических сигналов, и все это сопровождается усложнением слухового анализатора и частей мозга, ответственных за эхолокацию.

3. Комплекс морфофизиологических адаптации, обеспечивший создание резервов кислорода, необходимых для продолжительного и глубинного погружения китообразных. Сюда относятся такие эволюционные приобретения, как повышение уровня дыхательного пигмента и сильное развитие миоглобина в мускулатуре, понижение чувствительности дыхательного центра к накоплению углекислоты в крови; перераспределение тока крови, в результате чего кислородом снабжаются в первую очередь наиболее чувствительные к асфиксии ткани – головной мозг и сердечная мышца.

4. Комплекс преобразований в органах дыхания (система защитных клапанов и сфинктеров в дыхательных путях и бронхиолах, исчезание рефлекса кашля, повышение эластичности структуры легких, появление рефлексов выныривания и т. д.).

5. Прогрессивное развитие органов лактации и повышение энергетической ценности молока, что важно для быстрого роста детенышей-сосунков.

6. Перестройка органов питания.

7. Преобразования в органах передвижения и прежде всего – саморегуляция упругости хвостовых плавников, обеспечивающая в комплексе с демпферными свойствами кожи оптимальные условия для передвижения в жидкой среде. В ходе эволюции китообразные приобрели отлично обтекаемую, без задних конечностей форму тела, демпфирующий кожный покров, задерживающий появление турбулентных пульсаций в пограничном слое воды, и своеобразный локомоторный орган – машущий хвостовой плавник, приводимый в движение сильной мускулатурой (двигательная мускулатура, ответственная за локомоцию, составляет 22% от веса тела дельфина).